Metalhærdning. Metoder fra oldtiden til moderne tid

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Fysiske egenskaber, især hårdheden af ethvert materiale, afhænger ikke kun af dets kemiske sammensætning, men også af den molekylære bulkstruktur. Et slående eksempel er en diamant, som er opbygget af de samme kulstofatomer som en almindelig blyant. Jern kan også blive blødere eller hårdere, afhængigt af hvordan dets krystalgitter er dannet. Denne egenskab ved det har været kendt af folk i lang tid, og som det ofte sker, blev det oprindeligt brugt i våbenteknologi.

Hærdning af metal har længe været praktiseret ved fremstilling af sværd og sabler. Våbensmedens kunst var at skabe en sådan klinge, der ikke ville knække i kamp, ville bevare sin skarphed så længe som muligt. Et riddersværd, en saraceners sabel, en russisk ridders skatkammer eller en samurais katana opfyldte disse krav, og deres produktionsteknologier blev bragt til det høje kunstniveau.

Anløbning af metal udføres ved at opvarme det til en temperatur, der kaldes kritisk. Dens værdi svarer til en sådan tilstand af materialet, hvor der er en stigning i entropi, hvilket fører til krystallinskændringer. For at fiksere denne position skal genstanden afkøles hurtigt nok. Selvfølgelig er en sådan beskrivelse af processen ekstremt forenklet; faktisk er teknologien norm alt meget mere kompliceret. Det er dog på den måde, at metal hærdes derhjemme i tilfælde, hvor et købt værktøj, for eksempel en økse, bliver for hurtigt sløvet. Det skal huskes, at denne procedure ikke kan gentages mange gange, ellers vil metallet "blive træt", dets indre molekylære bindinger vil svækkes, og det vil ikke passe til andet end til omsmeltning.

Som i enhver anden forretning kan du her ikke stole på princippet om "jo mere jo bedre." For at opnå de ønskede egenskaber af objektet skal det opvarmes til den ønskede temperatur. Termometeret kan desværre ikke bruges. Metoden til termisk kontrol er også meget gammel. Temperaturen bestemmes af glødens farve, og når den er nået, går metalhærdningen over i næste fase - afkøling, hvortil der bruges vand eller olie.

Forskernes forståelse af effekten af induktion har åbnet en ny side inden for metalbearbejdningsteknologier. Det viste sig, at dybden af det opvarmede lag afhænger af strømmens frekvens.

I diagrammet viser pilene delens varmezoner og passagen af pickup-linjerne.

Overfladehærdning af metal blev mulig. Delen bringes til hvid varme ikke ved nedsænkning i flammens ildsted, som det var tilfældet i middelalderen, men ved resistiv opvarmning af strømme induceret af en spole, der ikke harhendes direkte kontakt. Denne teknologi giver unikke, ved første øjekast, modstridende egenskaber: Ydersiden af produktet kan være solidt, men plastik indeni. Overfladeinduktionshærdning bruges, når der kræves styrke, og skørhed er uacceptabel.

Forfatteren til den teoretiske underbygning og metoder til praktisk anvendelse af denne teknologi var i 1936 vores landsmand - professor V. P. Vologdin. Ud over fysiske fordele er denne udvikling også økonomisk fordelagtig, da næsten al den energi, som induktoren udsender, bruges til at opvarme emnet.