Загартування металу. Методи від давнини до сучасності
Фізичні властивості, зокрема, твердість будь-якого матеріалу, залежать не тільки від його хімічного складу, але і від об`ємної молекулярної структури. Яскравим прикладом може служити алмаз, що складається з тих же атомів вуглецю, що і звичайний олівцем грифель. Залізо теж може ставати м`якше або твердіше, в залежності від того, як сформована його кристалічна решітка. Це його властивість відомо людям давно, і, як часто це буває, спочатку набуло поширення в збройових технологіях.
Загартування металу здавна практикувалася при виготовленні мечів і шабель. Мистецтво зброяра полягало в тому, щоб створити такий клинок, який не зламається в бою, буде якомога довше зберігати свою гостроту. Меч лицаря, шабля сарацина, кладенец російського витязя або катана самурая відповідали цим вимогам, а технології їх виробництва доводилися до ступеня високого мистецтва.
Загартування металу проводиться шляхом його нагрівання до температури, званої критичної. Її величина відповідає такого стану матеріалу, при якому відбувається збільшення ентропії, яка призводить до кристалічним змін. Щоб зафіксувати це положення, предмет потрібно досить швидко охолодити. Звичайно, такий опис процесу є вкрай спрощеним, насправді технологія, як правило, набагато складніше. Однак саме цим способом проводиться гарт металу в домашніх умовах в тих випадках, коли куплений інструмент, наприклад, сокира, занадто швидко тупиться. Слід пам`ятати про те, що повторювати цю процедуру багато разів не можна, інакше метал «втомиться», його внутрішні молекулярні зв`язки ослабнуть, і крім як на переплавку він ні на що не згодиться.
Відео: спосіб гарту будь-якої марки стали
Як в будь-якому іншому справі, тут не можна покладатися на принцип «чим більше, тим краще». Для отримання бажаних властивостей предмета, його слід прогріти до потрібної температури. Термометр, на жаль, використовувати не можна. Метод, застосовуваний для термоконтроля, також дуже древній. Температура визначається за кольором світіння, і коли вона досягнута, гарт металу переходить в наступну фазу - охолодження, для чого використовують воду або масло.
Відео: Це не Дамаська сталь
Осягнення вченими ефекту індукції відкрило нову сторінку в технологіях металообробки. З`ясувалося, що глибина нагрівається шару залежить від частоти струму.
На схемі стрілками показані зони нагріву деталі і проходження ліній наведення.
стала можливою поверхневе загартування металу. До сказу деталь доводиться не за допомогою занурення в осередок полум`я, як це було в середні віки, а за рахунок резистивного нагрівання струмами, наведеними котушкою, яка не має з нею прямого контакту. Така технологія забезпечує унікальні, на перший погляд суперечливі властивості: зовні виріб може бути твердим, а всередині пластичним. Поверхнева індукційна гарт застосовується в тих випадках, коли потрібна міцність і недопустима крихкість.
Автором теоретичного обґрунтування і методики практичного застосування цієї технології став в 1936 році наш співвітчизник - професор В.П. Вологдин. Крім фізичних достоїнств, дана розробка вигідна і економічно, оскільки на нагрів заготовки йде практично вся яку випромінює індуктором енергія.
