Utrjevanje kovin. Metode od antike do sodobnega časa

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Fizikalne lastnosti, zlasti trdota katerega koli materiala, niso odvisne le od njegove kemične sestave, temveč tudi od molekularne strukture v razsutem stanju. Osupljiv primer je diamant, ki je sestavljen iz istih ogljikovih atomov kot navaden svinčnik. Železo lahko postane tudi mehkejše ali trše, odvisno od tega, kako se oblikuje njegova kristalna mreža. Ta njegova lastnost je bila ljudem znana že dolgo in, kot se pogosto zgodi, je bila prvotno uporabljena v orožarski tehnologiji.

Kaljenje kovine se že dolgo uporablja pri izdelavi mečev in sabl. Umetnost orožarja je bila ustvariti takšno rezilo, ki se v bitki ne bi zlomilo, ohranilo bi svojo ostrino čim dlje. Tem zahtevam so izpolnjevali viteški meč, saracenska sablja, ruska viteška zakladnica ali samurajska katana, njihove proizvodne tehnologije pa so bile dvignjene na raven visoke umetnosti.

Kaljenje kovine poteka tako, da se segreje na temperaturo, imenovano kritična. Njegova vrednost ustreza takšnemu stanju materiala, v katerem pride do povečanja entropije, kar vodi v kristalnospremembe. Za fiksiranje tega položaja je treba predmet dovolj hitro ohladiti. Seveda je takšen opis postopka izjemno poenostavljen, pravzaprav je tehnologija običajno veliko bolj zapletena. Vendar pa se na ta način kovina doma utrdi v primerih, ko kupljeno orodje, na primer sekira, prehitro postane dolgočasno. Ne smemo pozabiti, da tega postopka ni mogoče večkrat ponoviti, sicer se bo kovina "utrudila", njene notranje molekularne vezi bodo oslabele in ne bo primerna za nič razen za ponovno taljenje.

Kot v vsakem drugem poslu, se tudi tukaj ne morete zanesti na načelo "več kot je bolje." Za pridobitev želenih lastnosti predmeta ga je treba segreti na želeno temperaturo. Termometra žal ni mogoče uporabiti. Metoda, ki se uporablja za nadzor toplote, je tudi zelo starodavna. Temperatura je določena z barvo sijaja in ko je dosežena, utrjevanje kovine preide v naslednjo fazo - hlajenje, za katero se uporablja voda ali olje.

Razumevanje učinka indukcije s strani znanstvenikov je odprlo novo stran v tehnologijah obdelave kovin. Izkazalo se je, da je globina segrete plasti odvisna od frekvence toka.

Na diagramu puščice prikazujejo ogrevalna območja dela in prehod pobiralnih linij.

Površinsko utrjevanje kovine je postalo možno. Del se ne pripelje do bele toplote s potopitvijo v ognjišče plamena, kot je bilo to v srednjem veku, temveč z uporovnim segrevanjem s tokovi, ki jih povzroča tuljava, ki nimanjen neposredni stik. Ta tehnologija zagotavlja edinstvene, na prvi pogled protislovne lastnosti: zunanjost izdelka je lahko trdna, znotraj pa plastična. Površinsko indukcijsko utrjevanje se uporablja, kadar je potrebna trdnost in je krhkost nesprejemljiva.

Avtor teoretične utemeljitve in metod praktične uporabe te tehnologije je bil leta 1936 naš rojak - profesor V. P. Vologdin. Poleg fizičnih prednosti je ta razvoj tudi ekonomsko ugoden, saj se skoraj vsa energija, ki jo oddaja induktor, porabi za segrevanje obdelovanca.