เหล็กที่ทุกคนคุ้นเคยเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน เหล็กบริสุทธิ์มีความอ่อนและอ่อนตัวขอบเขตมี จำกัด ความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กจะเปลี่ยนความแข็งและความเหนียวในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน:
- การชุบเหล็กกล้าประกอบด้วยการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วในน้ำมันหรือน้ำ ส่งผลให้เหล็กมีความแข็งแรง แต่เปราะบาง
- การแบ่งเบาบรรเทาเหล็กเป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามโดยมีการระบายความร้อนช้าหลังจากให้ความร้อน
การชุบแข็งและลดอุณหภูมิที่เหมาะสมของผลิตภัณฑ์เหล็กช่วยให้คุณได้ "พื้นกลาง" หรือวัสดุที่มีความแข็งแรงและความแข็งเพิ่มขึ้น กรรมวิธีทางความร้อนช่วยให้เหล็กงอก่อนที่จะแตกหักและไม่แตกหักง่ายซึ่งมีประโยชน์ในผลิตภัณฑ์หลายชนิด
เหล็กมีส่วนประกอบผสมกันองค์ประกอบที่แตกต่างนำไปสู่ความจริงที่ว่าโลหะผสมอาจต้องใช้เวลาและอุณหภูมิในการทำความร้อนที่ต่างกัน รวมถึงวิธีการต่าง ๆ (ความเร็ว) ของการระบายความร้อน
วัสดุและอุปกรณ์
ในการทำการทดลองเหล็กชุบแข็งเราต้องการ:
- เตาก๊าซหรือพ่น
- สองแท่งทำจากเหล็กเกรด 1040 (รัสเซียคู่: ศิลปะ 40 หรือศิลปะ 49G);
- ถังเก็บน้ำสำหรับการชุบแข็ง
การรักษาความปลอดภัย:
เมื่อดำเนินงานร้อนต้องดำเนินการขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อความปลอดภัยที่เหมาะสม เหล็กทำความร้อนที่มีตัวพ่นไฟแบบเปิดจะต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันภัยส่วนบุคคล (ถุงมือและแว่นตา) นอกจากนี้จะต้องมีเครื่องดับเพลิงถังน้ำและฝันร้าย (แผ่นใยหิน)
การชุบเหล็ก
เราตรวจสอบความพร้อมใช้งานและความสามารถในการให้บริการของอุปกรณ์ดับเพลิงและอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลอีกครั้ง เริ่มต้น:
โค้งแท่งของเราในรูปแบบของตัวอักษร "U"
เปิดแก๊สแล้วจุดตะเกียงแก๊ส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคบเพลิงชี้ไปจากคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีใครอยู่ในระยะ 1 เมตรจากไฟฉายขณะที่กำลังเผาไหม้ มีเครื่องดับเพลิงบริเวณใกล้เคียงในกรณีฉุกเฉิน
เราวางส่วนโค้งของแท่ง“ U” ไว้ในส่วนที่ร้อนที่สุดของเปลวไฟโดยจับที่ปลายทั้งสองของแท่งเหล็ก
ส่วนที่ร้อนที่สุดของเปลวไฟคือกรวยเล็ก ๆ ยาวประมาณครึ่งหนึ่งของคบเพลิง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณหมุนแกนในขณะที่ถูกทำให้ร้อนโดยเปลวไฟเพื่อให้แน่ใจว่ามีความร้อนสม่ำเสมอ ณ จุดที่ร้อนที่สุดการปรับโครงสร้างของอะตอมของเหล็กคาร์บอนและโลหะผสมเริ่มต้น
เมื่อคันที่สถานที่ให้ความร้อนกลายเป็นสีส้มสดใสให้เอาคันออกจากเปลวไฟและจุ่มลงในน้ำอย่างรวดเร็วภายในภาชนะดังที่แสดงในภาพ (เรียกว่า "สูญพันธุ์") การชุบช่วยลดการเคลื่อนที่ของอะตอมและสามารถอธิบายได้ว่าเป็นอะตอมเหล็ก“ แช่แข็ง” ในสถานที่ใหม่ ในขณะนี้อะตอมอยู่ในตำแหน่งที่ไม่เสถียร
ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3 และ 4 ด้วยแถบเหล็กอันที่สอง
นำแท่งเหล็กอันที่สองและทำให้แข็งโดยการทำให้ร้อนด้วยไฟฉายเป็นเวลา 10 วินาที อย่าทำให้เหล็กแผ่นแรกแข็งตัว! เมื่อวางไว้ในภาชนะที่มีน้ำเราจะทำการชุบแข็งครั้งที่สองหรือการแบ่งเบาบรรเทาความร้อนของเหล็ก สิ่งนี้จะช่วยให้อะตอมโลหะ“ ผ่อนคลาย” และตั้งอยู่ในตำแหน่งที่มั่นคงยิ่งขึ้น
เรายืดแท่งทั้งสองให้ตรงเพื่อแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในสมบัติเชิงกล แท่งแรก (แท่งที่ไม่แข็งตัวที่สอง) จะเปราะมากและแตกหักเนื่องจากอะตอมไม่อยู่ในตำแหน่งที่มั่นคง
แท่งที่สองซึ่งถูกทำให้ร้อนขึ้นและแข็งตัวเป็นครั้งที่สองจะงอ แต่รูปร่าง“ U” จะยังคงอยู่ เนื่องจากแท่งนี้แข็งและมีอุณหภูมิอะตอมจึงได้รับอนุญาตให้ "ผ่อนคลาย" ไปยังตำแหน่งที่มั่นคงวัสดุดังกล่าวก็แข็งแกร่งขึ้นและแข็งแรงขึ้นโดยไม่สูญเสียความต้านทานต่อการเสียรูป
ผลการวิจัย
ตัวอย่างของการชุบแข็งและแบ่งเบาบรรเทาที่ง่ายที่สุดของเหล็กกล้าคาร์บอนผสมต่ำแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการรักษาความร้อนและผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ
