Закаляване

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Закаляването е процес, при който се осъществява рязко охлаждане на вещества (предимно метали). В полимерната химия и металургията закаляването се използва, за да се избегнат фазовите трансформации на веществата при нискотемпературните процеси, като се осъществява термодинамична и кинетично достъпна работа. Закаляването може да намали кристализацията и следователно да увеличи якостта на алоя и пластмасата (създадени с полимеризация).

В металургията най-често се използва закаляване, за да увеличи якостта (здравината) на стоманата, като я превърне в мартензит, като в този случай стоманата трябва да бъде рязко охладена при нейната евтектоидна точка (температурата, при която аустенитът става нестабилен. В стоманата, смесена с метали като никел и манган, евтектоидната температура става ниска, което прави процеса много по-лесен. При бързорежещите метали дори се използва волфрам, за да увеличи кинетичната бариера и да придаде илюзията, че материалът е бил охладен по-бързо отколкото реално е бил. Дори бавното охлаждане чрез въздух (натурализация) има повечето от желаните резултати при закаляването.

Изключително бързото охлаждане може да предотврати образуването на всички кристални структури, получавайки аморфни метали или "метално стъкло".

Втвърдяване при закаляването[редактиране | edit source]

Втвърдяването при закаляването е механичен процес, при който стоманата и сплавите на желязото добивят висока якост и твърдост. Тези метали се състоят от ферометали и сплави. Това се постига чрез загряването на металите при определена температура, зависеща от материала и след това рязко се охлажда материалът. Това прави материала по-твърд чрез повърхностно втвърдяване или чрез цялостно втвърдяване, зависещо от скоростта на охлаждане. Материалът често е мек, за да се намали чупливостта, която при закаляващия процес може да се увеличи. Предметите, които могат да се закаляват, включват зъбни колела, колони и др.

Процес[редактиране | edit source]

Закаляването на металите е етапно; първо се загорещява металът при висока температура в пещ. Неравномерно или прекомерно загряване трябва да се избягва. Повечето материали се загряват до 815-900 градуса по Целзий (1500-1650 градуса по Фаренхайт). Следващият процес е охлаждането. Водата е един от най-ефикасните и бързи методи за закаляване, където се получава максимум втвърдяване, но има малка вероятност от получаване на малки пропуквания. Втвърдината може да се намали, но за сметка на това процесът да е по-устойчив на видоизменения се използва масло.неясно? ] Скоростта на охлаждане с масло е много по-малка от тази на водата (към 6 пъти). Водата може да достигне до 150 градуса охлаждане в секунда. В рамките на 5-6 секунди във вода от 20 градуса по Целзий може да се охлади малко метално парче, загрято до температура от 850 градуса по Целзий.

Ефекти от втвърдяването при закаляване[редактиране | edit source]

Преди материалът да се втвърди, микроструктурата на материала е перлитозърнеста и е еднообразна и пластинчата (ламинарна). Перлитът е смес от ферит и цементит, образувани когато стомана или желязо са създадени и охладени бавно. След закаляването, микроструктурата на материала се променя на мартензит, която изглежда на иглоподобни зърна.

Методи за охлаждане (закаляване)[редактиране | edit source]

Три са основните методи за охлаждане с цел закаляване:

  • Натурализация (естествен) - при него горещото изделие за закаляване се оставя да се охлади при среда от въздух без допълнителна намеса и е най-бавният процес.
  • Масло - при този метод охлаждането е по-бързо от процеса на натурализация.
  • Вода - този метод е един от най-бързите и най-ефикасните.