Kaljenje metala. Metode od antike do modernog doba

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Fizička svojstva, posebno tvrdoća bilo kojeg materijala, zavise ne samo od njegovog hemijskog sastava, već i od ukupne molekularne strukture. Upečatljiv primjer je dijamant, koji se sastoji od istih atoma ugljika kao i obična olovka. Gvožđe takođe može postati mekše ili tvrđe, u zavisnosti od toga kako se formira njegova kristalna rešetka. Ovo njegovo svojstvo je poznato ljudima od davnina, i, kao što se često dešava, prvobitno je korišteno u tehnologiji oružja.

Kaljenje metala dugo se prakticira u proizvodnji mačeva i sablji. Oružarska umjetnost bila je stvoriti takvu oštricu koja se ne bi slomila u borbi, koja bi zadržala oštrinu što je duže moguće. Viteški mač, Saracenska sablja, ruska viteška riznica ili samurajska katana ispunjavali su ove zahtjeve, a njihove proizvodne tehnologije dovedene su na nivo visoke umjetnosti.

Kaljenje metala se vrši zagrevanjem na temperaturu koja se naziva kritična. Njegova vrijednost odgovara takvom stanju materijala, u kojem dolazi do povećanja entropije, što dovodi do kristalnogpromjene. Da biste fiksirali ovaj položaj, predmet se mora dovoljno brzo ohladiti. Naravno, takav opis procesa je krajnje pojednostavljen; u stvari, tehnologija je obično mnogo složenija. Međutim, na taj način se metal stvrdnjava kod kuće u slučajevima kada se kupljeni alat, na primjer, sjekira, prebrzo otupi. Treba imati na umu da se ovaj postupak ne može ponavljati mnogo puta, inače će se metal "zamoriti", njegove unutrašnje molekularne veze će oslabiti i neće odgovarati ni za šta osim za pretapanje.

Kao i u svakom drugom poslu, i ovdje se ne možete osloniti na princip "što više to bolje". Da bi se postigla željena svojstva predmeta, treba ga zagrijati na željenu temperaturu. Nažalost, termometar se ne može koristiti. Metoda koja se koristi za termičku kontrolu je također vrlo stara. Temperatura je određena bojom sjaja, a kada se ona postigne, stvrdnjavanje metala prelazi u sledeću fazu - hlađenje, za šta se koristi voda ili ulje.

Shvatanje efekta indukcije od strane naučnika otvorilo je novu stranicu u tehnologijama obrade metala. Pokazalo se da dubina zagrijanog sloja zavisi od frekvencije struje.

Na dijagramu, strelice pokazuju zone grijanja dijela i prolaz linija za preuzimanje.

Površinsko očvršćavanje metala postalo je moguće. Dio se dovodi do bijele topline ne uranjanjem u ognjište plamena, kao što je to bio slučaj u srednjem vijeku, već otpornim zagrijavanjem strujama koje inducira zavojnica koja nemanjen direktni kontakt. Ova tehnologija pruža jedinstvena, na prvi pogled, kontradiktorna svojstva: vanjska strana proizvoda može biti čvrsta, ali plastična iznutra. Površinsko indukcijsko stvrdnjavanje se koristi kada je potrebna čvrstoća, a krtost je neprihvatljiva.

Autor teorijske potpore i metoda praktične primene ove tehnologije bio je 1936. godine naš sunarodnik - profesor V. P. Vologdin. Osim fizičkih prednosti, ovaj razvoj je i ekonomski koristan, jer se gotovo sva energija koju emituje induktor koristi za zagrijavanje radnog predmeta.