Kā rūdīt tēraudu - vizuāls eksperiments

Visiem pazīstamais tērauds ir dzelzs un oglekļa sakausējums. Tīrs dzelzs ir kaļams un mīksts, tā darbības joma ir ierobežota. Tērauda un tērauda izstrādājumu klāsts ievērojami maina cietību un elastību dažādās termiskās apstrādes procedūrās:

• Tērauda sacietēšana sastāv no karsēšanas līdz augstām temperatūrām un ātras atdzesēšanas eļļā vai ūdenī. Tā rezultātā veidojas stiprs, bet trausls tērauds.
• Tērauda rūdīšana ir pretējs process, kam raksturīga lēna dzesēšana pēc karsēšanas.

Pareiza tērauda izstrādājuma sacietēšana un rūdīšana ļauj iegūt "vidusceļu" vai materiālu ar paaugstinātu izturību un cietību. Termiskā apstrāde ļauj tēraudam saliekties pirms saplīšanas un nesaplīst trauslā veidā, kas var būt noderīgs daudzos izstrādājumos.
Tēraudam ir leģējošas sastāvdaļas; atšķirīgs sastāvs noved pie tā, ka sakausējumiem var būt vajadzīgs atšķirīgs sildīšanas laiks un temperatūra. Kā arī dažādas dzesēšanas metodes (ātrumi).

Materiāli un aprīkojums

Lai veiktu tērauda sacietēšanas eksperimentus, mums ir nepieciešams:

• gāzes deglis vai ventilators;
• divi stieņi, kas izgatavoti no 1040. klases tērauda (krievu līdzinieks: 40. vai 49.G pants);
• ūdens tvertne sacietēšanai.

Drošība:
Veicot karstu darbu, jāveic papildu pasākumi, lai nodrošinātu pienācīgu drošību. Tērauda apsildīšanai ar atvērtu ugunsdzēsības pulti būs nepieciešami individuālie aizsardzības līdzekļi (cimdi un brilles). Turklāt būs nepieciešams ugunsdzēšamais aparāts, spainis ūdens un murgs (azbesta loksne).

Tērauda rūdīšana

Vēlreiz pārbaudām ugunsdzēsības un individuālo aizsardzības līdzekļu pieejamību un izmantojamību. Darba sākšana:
Salieciet mūsu stieņus burta "U" formā.
Ieslēdziet gāzi un aizdedziniet gāzes degli. Pārliecinieties, ka kabatas lukturītis ir vērsts prom no jums. Pārliecinieties, ka neviens cits neatrodas 1 metra attālumā no lāpas, kamēr tā deg. Avārijas gadījumā netālu novietojiet ugunsdzēšamo aparātu.
Mēs ievietojam stieņa "U" izliekto daļu liesmas karstākajā daļā, turot abus tērauda stieņa galus.
Liesmas karstākā daļa ir mazs konuss, apmēram puse no lāpas garuma. Pārliecinieties, vai pagriežat stieni, kamēr to silda liesma, tas nodrošina vienmērīgu karsēšanu. Vislielākās sildīšanas vietā sākas dzelzs, oglekļa un leģējošo komponentu atomu pārkārtošanās.
Kad stienis sildīšanas vietā kļūst spilgti oranžā krāsā, noņemiet stieni no liesmas un ātri iemērciet to trauka iekšpusē esošajā ūdenī, kā parādīts fotoattēlā (ko sauc par "izmiršanu"). Rūdīšana samazina atomu kustību, un to var uzskatīt par tērauda atomu “iesaldēšanu” jaunā vietā. Šobrīd atomi atrodas nestabilā stāvoklī.
Atkārtojiet 3. un 4. darbību ar otru tērauda stieni.
Paņemiet otro tērauda stieni un sacietējiet to, karsējot ar degli 10 sekundes. Nelietojiet rūdīt pirmo tērauda stieni! Ievietojot to traukā ar ūdeni, mēs veicam tērauda sekundāro sacietēšanu vai termisko atlaidināšanu. Tas ļauj metāla atomiem "atpūsties" un nostāties stabilākā stāvoklī.
Mēs iztaisnojam abus stieņus, lai parādītu atšķirības mehāniskajās īpašībās. Pirmais stienis (stienis, kas nebija sekundāri sacietēts) būs ļoti trausls un saplīsīs, jo atomi nav stabilā stāvoklī.
Otrais stienis, kas otro reizi tiek atkārtoti sasildīts un sacietēts (atbrīvots), salieksies, bet “U” forma paliks. Tā kā šis stienis bija sacietējis un atlaidināts, atomiem ļāva “atpūsties” stabilā stāvoklī, materiāls kļuva stiprāks un stingrāks, nezaudējot pretestību deformācijai.

Secinājumi

Šis mazleģētā oglekļa tērauda vienkāršākās rūdīšanas un rūdīšanas piemērs parādīja termiskās apstrādes iespējas un tā ietekmi uz metāla fizikālajām īpašībām.
Oriģināls raksts angļu valodā