Mielőtt a modern fémmegmunkálási technikákat kifejlesztették, a kovácsok hőt használtak a fém működőképességének fokozására. Miután a fém a kívánt alakra kialakult, a hevített fém gyorsan lehűtésre kerül. A gyors lehűtés a fém nehezebbé és kevésbé törékenyé vált. A modern fémmegmunkálás sokkal kifinomultabb és pontosabb lett, lehetővé téve a különböző technikák különböző célokra történő felhasználását.
A hő hatása a fémre
A fém extrém hőnek való kitettsége miatt a fém kiterjed, és befolyásolja a szerkezetét, az elektromos ellenállást és a mágnesességet. A hőtágulás eléggé magától értetődő. A fémek tágulnak, ha azokat bizonyos hőmérsékleteknek vetik alá, amelyek a fémetől függően változnak. A fém tényleges szerkezete hővel is megváltozik. A továbbiakban allotrop fázis transzformáció, a hő általában a fémeket lágyabbá, gyengébbé és rugalmasabbá teszi. A rugalmasság az a képesség, hogy a fém huzalhoz vagy hasonlóhoz feszüljön.
A hő szintén befolyásolhatja a fém elektromos ellenállását. Minél melegebb lesz a fém, annál inkább az elektronok szétszóródnak, így a fém jobban ellenáll az elektromos áramnak. A bizonyos hőmérsékleten hevített fémek szintén elveszíthetik mágnesességüket. Ha a hőmérsékletet 626 és 2,012 Fahrenheit fokra emeljük, a fémetől függően, a mágnesesség eltűnik. Az a hőmérséklet, amelyen egy adott fémnél ez megtörténik, Curie hőmérsékleteként ismert.
Hőkezelés
A hőkezelés a fémek melegítése és hűtése a mikroszerkezetük megváltoztatása és a fizikai és mechanikai tulajdonságok kiváltása céljából, amelyek a fémeket kívánatosabbá teszik. A fémek hőmérséklete melegszik, és a hőkezelés utáni hűtési sebesség jelentősen megváltoztathatja a fém tulajdonságait.
A fémek hőkezelésénél a leggyakoribb okok az, hogy javítsák szilárdságukat, keménységüket, szilárdságukat, rugalmasságukat és korrózióállóságukat. A hőkezelés általános technikái a következők:
- Lágyító a hőkezelés egyik formája, amely közelebb hozza a fém egyensúlyi állapotához. Puhabbá teszi a fém, működőképesebbé teszi, és nagyobb rugalmasságot biztosít. Ebben a folyamatban a fém felmelegszik a felső kritikus hőmérséklete fölött, hogy megváltoztassa mikroszerkezetét. Ezután a fém lassan lehűtésre kerül.
- Olcsóbb, mint a lágyítás, kioltó egy hőkezelési módszer, amely gyorsan visszatér a fém szobahőmérsékletűre, miután a felső kritikus hőmérséklete fölé hevített. A kioltási folyamat megakadályozza, hogy a hűtés megváltoztassa a fém mikroszerkezetét. Az oltás, amelyet vízzel, olajjal és más közegekkel meg lehet valósítani, ugyanabban a hőmérsékleten keményíti meg az acélt, mint a teljes lágyítás.
- Csapadék edzése más néven korkeményedés. Ez egységesíti a fém szemcseszerkezetét, ezáltal az anyag erősebb. Az eljárás magában foglalja az oldatkezelés magas hőmérsékletre történő melegítését egy gyors hűtési folyamat után. A csapadékkeményedést általában inert atmoszférában hajtják végre 900 Fahrenheit-fok és 1150 Fahrenheit-fok közötti hőmérsékleten. A folyamat végrehajtása egy órától négy óráig tarthat. Az időtartam általában a fém vastagságától és hasonló tényezőktől függ.
- Ma általánosan használt acélgyártásban, edzés A hőkezelés az acél keménységének és szilárdságának javítására, valamint a törékenység csökkentésére szolgál. A folyamat rugalmasabb és stabilabb struktúrát hoz létre. A edzés célja a fémek mechanikai tulajdonságainak a legjobb kombinációja.
- Stresszoldó egy hőkezelési folyamat, amely csökkenti a fémek stresszt, miután megfékezték őket, öntötték, normalizálták stb. A stresszt enyhíti a fém melegítése az átalakuláshoz szükséges hőmérsékleten alacsonyabb hőmérsékletre. Ezt a folyamatot követően a fém lassan lehűtésre kerül.
- normalizáló A hőkezelés olyan formája, amely kiküszöböli a szennyeződéseket, és javítja az szilárdságot és a keménységet azáltal, hogy a szemcseméret egységesebbé válik a fém egészében. Ezt úgy érik el, hogy a fémet levegővel hűtik, miután egy pontos hőmérsékletre melegítették.
- Ha egy fém alkatrész van kriogén módon kezelt, lassan lehűtjük folyékony nitrogénnel. A lassú hűtési folyamat segít megelőzni a fém hőhatását. Ezután a fém alkatrészt körülbelül egy napig körülbelül mínusz 190 Celsius fok hőmérsékleten tartjuk. Később hővel edzve a fémrész hőmérséklete körülbelül 149 Celsius-fokig megemelkedik. Ez elősegíti a törékenység csökkentését, amelyet a martenzit képződése okozhat kriogén kezelés során.