Что происходит, когда металлы подвергаются термической обработке

До изобретения современных методов металлообработки кузнецы использовали тепло, чтобы сделать металл пригодным для обработки. Когда металл приобрел желаемую форму, нагретый металл быстро охлаждали. Быстрое охлаждение сделало металл более твердым и менее ломким. Современная металлообработка стала намного более сложной и точной, что позволяет использовать различные методы для разных целей.

Подвергая металлу экстремальный нагрев, он расширяется, а также влияет на его структуру, электрическое сопротивление и магнетизм. Тепловое расширение довольно очевидно. Металлы расширяются при воздействии определенных температур, которые варьируются в зависимости от металла. Фактическая структура металла также изменяется с высокой температурой. Упоминается как аллотропное фазовое превращениетепло обычно делает металлы мягче, слабее и пластичнее. Пластичность - это способность растягивать металл в проволоку или что-то подобное.

Тепло также может влиять на электрическое сопротивление металла. Чем горячее металл, тем больше рассеивается электронов, в результате чего металл становится более устойчивым к электрическому току. Металлы, нагретые до определенных температур, также могут потерять магнетизм. При повышении температуры до 626 градусов по Фаренгейту и до 2,012 градусов по Фаренгейту, в зависимости от металла, магнетизм исчезнет. Температура, при которой это происходит в конкретном металле, известна как температура Кюри.

Термическая обработка - это процесс нагрева и охлаждения металлов с целью изменения их микроструктуры и выявления физико-механических характеристик, которые делают металлы более желательными. Температура металлов нагревается до, а скорость охлаждения после термообработки может существенно изменить свойства металла.

Наиболее распространенные причины, по которым металлы подвергаются термической обработке, - это повышение их прочности, твердости, вязкости, пластичности и коррозионной стойкости. Общие методы для термообработки включают в себя следующее:

• отжиг это форма термообработки, которая приближает металл к его равновесному состоянию. Это смягчает металл, делая его более работоспособным и обеспечивая большую пластичность. В этом процессе металл нагревается выше его верхней критической температуры, чтобы изменить его микроструктуру. После этого металл медленно охлаждается.
• Менее дорогой, чем отжиг, гашение это метод термообработки, который быстро возвращает металл к комнатной температуре после того, как он нагреется выше его верхней критической температуры. Процесс закалки останавливает процесс охлаждения от изменения микроструктуры металла. Закалка, которую можно проводить с водой, маслом и другими средами, затвердевает сталь при той же температуре, что и полный отжиг.
• Отверждение осадков также известен как старение. Это создает однородность в структуре зерна металла, делая материал более прочным. Процесс включает нагревание раствора до высоких температур после быстрого охлаждения. Закаливание осадков обычно выполняется в инертной атмосфере при температурах от 900 градусов по Фаренгейту до 1150 градусов по Фаренгейту. Процесс может занять от часа до четырех часов. Продолжительность обычно зависит от толщины металла и подобных факторов.
• Обычно используемый в производстве стали сегодня, закал является термической обработкой, используемой для улучшения твердости и ударной вязкости стали, а также для уменьшения хрупкости. Процесс создает более пластичную и стабильную структуру. Целью отпуска является достижение наилучшего сочетания механических свойств металлов.
• Снятие стресса это процесс термообработки, который уменьшает напряжение в металлах после их закалки, литья, нормализации и т. д. Напряжение снимается при нагревании металла до температуры ниже температуры, необходимой для превращения. После этого процесса металл затем медленно охлаждают.
• Нормализация это форма термообработки, которая устраняет примеси и улучшает прочность и твердость, изменяя размер зерна, чтобы он был более однородным по всему металлу. Это достигается путем охлаждения металла воздухом после того, как он нагрелся до точной температуры.
• Когда металлическая часть криогенно обработанный, медленно охлаждается жидким азотом. Медленный процесс охлаждения помогает предотвратить термическое напряжение металла. Далее, металлическая часть выдерживается при температуре примерно минус 190 градусов по Цельсию в течение примерно одного дня. Когда это позже нагрето, металлическая часть подвергается увеличению температуры приблизительно до 149 градусов Цельсия. Это помогает снизить количество хрупкости, которая может быть вызвана образованием мартенсита во время криогенной обработки.