Come indurire l'acciaio: un esperimento visivo

L'acciaio familiare a tutti è una lega di ferro e carbonio. Il ferro puro è malleabile e morbido, la sua portata è limitata. Una varietà di prodotti in acciaio e prodotti in acciaio modifica significativamente la durezza e la duttilità durante vari trattamenti termici:

• L'indurimento dell'acciaio consiste nel riscaldamento ad alte temperature e nel rapido raffreddamento in olio o acqua. Ciò si traduce in un acciaio forte ma fragile.
• La tempra dell'acciaio è il processo opposto, caratterizzato da un lento raffreddamento dopo il riscaldamento.

Il corretto indurimento e rinvenimento del prodotto in acciaio consente di ottenere una "via di mezzo" o un materiale con maggiore resistenza e durezza. Il trattamento termico consente all'acciaio di piegarsi prima di rompersi e non rompersi in modo fragile, il che può essere utile in molti prodotti.
L'acciaio ha componenti in lega; una diversa composizione porta al fatto che le leghe possono richiedere tempi e temperature di riscaldamento diversi. Oltre a vari metodi di raffreddamento (velocità).

Materiali e attrezzature

Per condurre esperimenti di tempra dell'acciaio, abbiamo bisogno di:

• bruciatore a gas o fiamma ossidrica;
• due aste in acciaio di grado 1040 (controparte russa: art. 40 o art. 49G);
• serbatoio d'acqua per tempra.

Sicurezza:
Quando si eseguono lavori a caldo, è necessario adottare ulteriori misure per garantire la corretta sicurezza. Il riscaldamento dell'acciaio con una fiamma ossidrica richiede dispositivi di protezione individuale (guanti e occhiali). Inoltre, saranno richiesti un estintore, un secchio d'acqua e un incubo (foglio di amianto).

Tempra d'acciaio

Ancora una volta controlliamo la disponibilità e la manutenzione dei dispositivi antincendio e di protezione individuale. Per iniziare:
Piega le nostre aste nella forma della lettera "U".
Accendi il gas e accendi il bruciatore a gas. Assicurati che la torcia sia rivolta verso di te. Accertarsi che nessun altro sia a meno di 1 metro dalla torcia mentre sta bruciando. Avere un estintore nelle vicinanze in caso di emergenza.
Mettiamo la parte curva dell'asta "U" nella parte più calda della fiamma, tenendo le due estremità dell'asta d'acciaio.
La parte più calda della fiamma è un cono piccolo circa la metà della lunghezza della torcia. Assicurati di ruotare l'asta mentre viene riscaldata dalla fiamma, questo assicura un riscaldamento uniforme. Nel punto di maggior riscaldamento, inizia la ristrutturazione degli atomi di ferro, carbonio e componenti di lega.
Quando l'asta, nel luogo di riscaldamento, diventa di un colore arancione brillante, rimuovi l'asta dalla fiamma e immergila rapidamente nell'acqua all'interno del contenitore, come mostrato nella foto (chiamata "estinzione"). L'estinzione riduce il movimento degli atomi e può essere illustrata come un "congelamento" di atomi di acciaio in un nuovo posto. In questo momento, gli atomi sono in una posizione instabile.
Ripetere i passaggi 3 e 4 con una seconda barra d'acciaio.
Prendi la seconda barra d'acciaio e induriscila riscaldando con una torcia per 10 secondi. Non temperare la prima barra d'acciaio! Dopo averlo messo in un contenitore con acqua, facciamo un indurimento secondario o un rinvenimento termico dell'acciaio. Ciò consente agli atomi di metallo di "rilassarsi" e stabilirsi in una posizione più stabile.
Raddrizziamo entrambe le aste per illustrare la differenza nelle proprietà meccaniche. La prima asta (un'asta che non è stata indurita secondariamente) sarà molto fragile e si romperà, poiché gli atomi non sono in una posizione stabile.
La seconda asta, che è stata riscaldata e indurita (rilasciata) una seconda volta, si piegherà, ma la forma a "U" rimarrà. Poiché questa canna è stata indurita e temperata, agli atomi è stato permesso di "rilassarsi" in una posizione stabile, il materiale è diventato più forte e più duro senza perdere resistenza alla deformazione.

Risultati

Questo esempio di tempra e tempra più semplici di acciaio al carbonio a bassa lega ha mostrato le possibilità di trattamento termico e il suo effetto sulle proprietà fisiche del metallo.
Articolo originale in inglese