Как можно закалить металл в домашних условиях


Как закалить металл в домашних условиях: видео, способы

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

  • его упрочнения и повышения твердости;
  • улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.
Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

  • специальную печь, работающую на электричестве;
  • паяльную лампу;
  • открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

Цвета каления стали

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

Цвета побежалости стали

При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.

Оценка статьи:

Загрузка...

Поделиться с друзьями:

Как закалить металл в домашних условиях?

Многих интересует, как правильно закалить металл в домашних условиях и в каких случаях этот процесс требуется? Закалка изделий из этого материала проводится при необходимости увеличения его прочности. Например, для закалки кромок для резки кухонной утвари (нож, секатор) или инструментов (стамеска, стамеска и т. Д.). Кроме того, металл приобретает определенную пластичность, что облегчает обработку материала. Кузнецы знакомы с этим правилом.В статье будет рассказано, как закалить металл в домашних условиях.

Зачем нужна закалка?

Закалка металла способствует увеличению твердости изделия примерно в 4 раза. В этом случае предметом из этого материала легко можно разрезать стеклянную поверхность. Закалка требуется из-за недостаточной прочности объекта или наоборот. В первом случае металлические изделия будут заклинивать, а во втором - рассыпаться.

Проверка твердости металлического изделия

Для проверки степени твердости металлических изделий необходимо взять напильник и провести инструментом по краю разрезаемого предмета, например, топора или ножа.Если вы чувствуете, что пилка начинает прилипать или прилипать к металлу, то это говорит о том, что продукт недостаточно затвердел. При этом его край будет мягким и податливым.

Если инструмент легко удаляется от предмета и создается ощущение, что он его поглаживает, а рука не ощущает неровностей, то это означает, что металл слишком закален.

Возможна закалка металла в домашних условиях. В этом случае не следует прибегать к сложным технологиям. Процесс осуществляется вручную.

Следует помнить, что технологическому процессу не подлежат низкоуглеродистые стали. А вот добиться увеличения прочности изделий из углерода или инструментальных материалов реально.

Как происходит закалка?

Технология закалки включает два процесса - нагрев металлического изделия до высокой температуры и затем охлаждение.

Термическая обработка поверхности целесообразна в том случае, если:

  • есть необходимость придать металлу дополнительную прочность;
  • Повышение пластичности требуется, например, для последующей горячей штамповки.

Стоимость закалки металлического изделия на профессиональном уровне 200 руб. за 1 кг. Более дешевая обработка мелких деталей огнем. Стоимость услуги 20 руб.

Как закалить металл в домашних условиях? Стоит познакомиться с некоторыми нюансами этого дела.

Нагрев должен быть равномерным. На металле не должно быть черных или синих пятен. Не нагревайте продукт до экстремальных температур. О том, что процесс протекает правильно, свидетельствует появление ярко-красного цвета.

Какое оборудование используется для закалки?

Например, для закалки металла в домашних условиях используется дрель, электрическая или термическая печь, паяльная лампа или костер. Что уместно в конкретном случае, зависит от того, какой температурный индекс требуется для обрабатываемого материала.

Охлаждение разных инструментов

Правила охлаждения инструментов могут быть разными. Процесс можно проводить в один или несколько приемов.Все зависит от типа металла.

Как можно закалить металл не по всей поверхности, а только в определенном месте? В этом случае используется струйный тип закалки. Подразумевает направление струи холодной воды на точку объекта.

Если действие выполняется с одной охлаждающей жидкостью, то требуются специализированные приспособления в виде бочки или ведра. Для этого используется даже баня. Этот метод охлаждения подходит для изделий на основе углеродистой или легированной стали.

Если для снижения температуры продукта требуется двухступенчатая схема охлаждения, то используются разные среды.Этот процесс обеспечивает выпуск металла. Сначала сверла или диски охлаждаются водой, затем машинным или минеральным маслом. Охлаждение с его помощью - второй этап процесса, так как существует опасность возгорания под воздействием высокой температуры.

Использование воды для охлаждения

Основной жидкостью для охлаждения является вода. Если добавить в него немного соли или мыла, скорость охлаждения изменится. Поэтому емкость для закаливания нельзя использовать для мытья рук. Для поддержания такого же показателя твердости на металлической поверхности температуру жидкости следует поддерживать на уровне 20-30 ° C.Часто в танке менять не получится. Не охлаждайте изделие в проточной воде.

Обратной стороной закалки с помощью воды является появление на поверхности металла множества трещин. Таким образом, обработке должны подвергаться объекты простой формы или склеенные предметы.

Что используется для упрочнения деталей сложной формы?

Как закалить сложный металл? Для легированной стали применяют пятидесятипроцентный раствор каустической соли в холодном виде или нагревают до 50-60 ° С. Детали, нагретые в солевой ванне и прошедшие через нее, закаливают, выходят блестящие.Не допускать, чтобы температура раствора была выше 60 ° С.

Пары, образующиеся при застывании, вредны для здоровья, поэтому баня обязательно должна быть оборудована вытяжкой.

Как закаляется легированная сталь?

Как закалить металл? В домашних условиях легированная сталь подвергается обработке в ванне с минеральным маслом. Таким же образом закаливают тонкие изделия из углеродистой стали. Преимущество масляных ванн в том, что скорость охлаждения не зависит от температуры масла.Он будет течь одинаково быстро с любым из его индикаторов.

Как правильно закалить металл в масле? В такую ​​ванну не должно попадать вода, так как это может спровоцировать появление на поверхности металлического предмета трещин. Отмечено, что если масло нагреть до температуры 100 ° C, попадание воды не вызовет растрескивания продукта.

Недостатки масляной ванны

  • При закалке выделяются токсичные газы.
  • На объекте образуется налет.
  • Масло может загореться.
  • Качество закалки в масляной ванне постепенно снижается.

Как выпускается металл?

Все закаленные детали закалены. Это снимает внутреннее напряжение. В результате этого процесса снижается твердость и повышается пластичность материала.

Как выпустить закаленный металл? В зависимости от заданной температуры процесс осуществляется:

  • в ваннах с маслом;
  • в ваннах с нитратом;
  • в духовках с циркуляцией воздуха;
  • в щелочных ваннах.

От чего зависит температура отпуска?

Как правильно ослабить закаленный металл, что нужно учитывать? Важным фактором является температура отпуска. Это зависит от марки стали и необходимого индекса твердости продукта. Например, изделие, требующее HRC 59-60, закаляется при температуре 150-200 ° C. В этом случае внутреннее напряжение уменьшается, а твердость практически не изменяется.

Быстрорежущая сталь опускается при температуре 540 - 580 ° С.Этот процесс называется вторичным отверждением. Его результат - повышение твердости продукта.

Металл закален под цвет потускнения. Нагревается на электроплите, в духовках или горячем песке. Оксидная пленка, появляющаяся при нагревании, окрашивается в разные цвета. При этом поверхность металлического изделия очищается от накипи, нагара и масла.

После отпуска металл обычно охлаждают на воздухе. Хромоникелевые изделия охлаждают в воде или масле, так как медленное охлаждение этих марок приводит к отпускной хрупкости.

Как закалить сталь на открытом огне?

Как закалить металл в огне? Для легкого проведения процесса упрочнения металла в домашних условиях необходимо развести костер и подготовить две емкости большой емкости. В костре должно быть много раскаленных углей.

Один бак должен быть заполнен дизельным или моторным маслом, а другой - чистой водой. Лучше, если будет хорошо. Вначале подготавливается инструмент, с помощью которого будет удерживаться нагретый до предела металл.Они пользуются кузнечными щипцами. Но если их нет, то можно использовать что-то подобное.

После выполнения подготовительных работ сверло или другие инструменты помещают в центр пламени на раскаленных углях. Белые угли намного горячее других. Необходимо внимательно наблюдать за процессом застывания. Пламя огня должно быть малиновым. Если огонь станет белым, это угроза перегрева и даже возгорания металла.

Необходимо следить за тем, чтобы малиновый цвет был распределен по всему костру равномерно.По краю изделия из металла не должно появляться черных пятен. Если на материале видны синие пятна, это говорит о чрезмерном размягчении материала и его чрезмерной пластичности. Этого нельзя допустить.

После прокаливания на огне металлический продукт необходимо удалить от источника тепла. Лампа накаливания i

.

Работать твердо - тяжелая работа! Узнайте, как сделать металлы крепче

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript. Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.
Области науки Материаловедение
Сложность
Требуемое время Long (2-4 недели)
Предварительные требования Нет
Наличие материалов Требуются специальные предметы.Вам понадобятся листы алюминия и меди. См. Дополнительную информацию в разделе «Материалы и оборудование».
Стоимость Низкая (20–50 долларов)
Безопасность Возможны легкие травмы. Соблюдайте осторожность при использовании молотка и при работе с металлическими листами с острыми краями. Рекомендуется наблюдение взрослых.

Абстрактные

Легко забыть, что металлы есть везде и почти во всем.Они являются частью нашей жизни во многих отношениях, поэтому мы их почти не замечаем. Но просто остановись и подумай об этом. Мы используем металлические ложки, чтобы есть и готовить пищу. Автомобили, мотоциклы и самолеты состоят из металлов. Металлы есть в нашей мебели и являются частью ваших школьных принадлежностей. У некоторых людей даже во рту присутствует металл в зубных работах. Очевидно, что их сила и зависимость очень важны. Но что такое металлы? В этом проекте научной ярмарки вы не только узнаете, что такое металл, но и узнаете, как сделать металлы прочнее!

Объектив

Для демонстрации различий в механическом упрочнении двух разных металлов.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Планируете ли вы сделать проект от Science Buddies?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» на каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, так что не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

Мишель Марановски, доктор наук, приятели науки

Цитируйте эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании.Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Сотрудники Science Buddies. «Тяжелая работа - работать твердо! Узнайте, как сделать металлы прочнее». Друзья науки , 23 июня 2020, https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/MatlSci_p038/materials-science/working-metals-stronger. По состоянию на 27 октября 2020 г.

APA Style

Сотрудники Science Buddies.(2020, 23 июня). Работать твердо - тяжелая работа! Узнайте, как сделать металлы сильнее. Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/MatlSci_p038/materials-science/working-metals-stronger

Дата последнего редактирования: 2020-06-23

Введение

Металлы - часть нашей повседневной жизни. Некоторые металлы прочные и легкие и могут использоваться для строительства зданий, а другие проводят тепло и электричество.Металлы можно даже сделать очень чистыми, чтобы они могли служить частью искусственного коленного сустава или кардиостимулятора.

Земная кора в основном состоит из кислорода и кремния (74,4%). Но алюминий и железо составляют 8,1% и 5% соответственно. Остальные 12,6 процента приходятся на другие элементов. Неизвестно, когда люди начали работать с металлами, но в какой-то момент Несколько тысячелетий назад человек выяснил, что нагревание определенных пород, называемых рудой , дает материал, которым легко манипулировать и превращаются во всевозможные полезные инструменты и орудия - металл.Золото, самый ковкий () и ковкий () металл, ценилось за его блеск и легкость формования. Из него делали украшения для украшения людей и домов. Ранние люди использовали несколько типов металлов для своих инструментов. и украшения, включая медь, железо, олово, свинец, серебро и золото.

Но что такое металл? Чистый металл - это элемент, состоящий из одного атома типа . Атомы выстраиваются в регулярную структуру, которая повторяется много раз, что называется структурой кристалла .Атомы в кристаллической структуре соединены металлической связью. Металлическое соединение - это то, что позволяет металлам быть отличными температурными и электрическими проводниками , а также иметь высокую пластичность и пластичность. Если провести диагональную линию между бором и полонием в периодической таблице элементов, в нижнем левом углу этой линии будут металлы.

Есть много способов описать свойства металлов. Например, твердость металла описывает способность металла сопротивляться постоянной деформации, а прочность металла описывает способность металла поглощать внезапный удар.Молотки - хороший пример того, как простой инструмент на самом деле не так уж и прост. Молоты должны быть твердыми и , чтобы работать хорошо. Часть молотка, которая попадает в гвоздь, должна быть твердой, но за ударной поверхностью молоток должен быть твердым. Если он не жесткий, молоток может сломаться и травмировать пользователя. Металл в молотке должен быть обработан правильно, чтобы убедиться, что он работает. Древние японские мастера-самураи использовали твердую и прочную сталь, чтобы создать одно из самых смертоносных боевых орудий в мире.Внешняя оболочка меча - твердая сталь. Кромка из твердой стали может быть очень острой; однако он хрупкий, , поэтому вы не захотите делать целый меч из такого металла, потому что он может сломаться во время боя. Сердечник меча сделан из прочной стали, которая может поглощать удары, не ломаясь. Поэтому, когда самурай наносил удар своим мечом, внешняя сталь делала разрез, в то время как ядро ​​выдерживало удар от удара. Самурайские мечи были настолько острыми и сильными, что их оценивали по количеству человеческих тел, которые они могли разрезать за один раз!

Рисунок 1. Это пример катаны, самурайского меча. (Википедия, 2008 г.)

Металлы можно комбинировать для получения более прочных металлов. Это называется легированием . Бронза - это сплав меди и олова, латунь - это сплав меди и цинка, а нержавеющая сталь - это сплав углерода, железа и хрома. Сплав обычно каким-то образом улучшает свой исходный материал.

Помимо их комбинирования, есть еще один метод повышения прочности металлов - создание дислокаций внутри металла.Дислокация - это дефект или дефект кристаллической структуры металла. Эти дислокации могут возникать при деформации или изгибе металлов. Определенное количество дислокаций в металле может облегчить перемещение атомов металла по кристаллической структуре, делая металл более прочным. Однако, когда число дислокаций становится слишком большим, а дислокации слишком близко друг к другу, сопротивление металла движению постепенно увеличивается. Это называется наклепом . После определенного момента металл теряет пластичность и может сломаться.Работа кузнецов мечей или кузнецов заключается в том, чтобы знать, когда металл достигает своего пика и пригоден ли он для обработки.

В этом научном проекте вы будете исследовать наклеп для двух разных металлов: меди и алюминия. Есть ли разница во времени, необходимом для упрочнения этих металлов?

Термины и понятия

  • Элемент
  • Руда
  • Ковкость
  • Пластичность
  • Атом
  • Кристалл
  • Металлическая связка
  • Проводник
  • Твердость
  • Прочность
  • Хрупкий
  • Сплав
  • Вывих
  • Деформационное упрочнение
  • Отжиг

Вопросы

  • Какие примеры металлов и неметаллов? Каково их положение в периодической таблице?
  • Какие термины используются для описания свойств металлов?
  • Для чего нужно закалить металл?
  • Что такое вывих? Что делает дислокация в металле?

Библиография

На следующем веб-сайте обсуждаются металлы и их важность для изготовления самурайского меча.Там также есть быстрая демонстрация металлов.

Этот сайт является хорошим справочником о металлах:

Если вы хотите узнать, как кузнецы изготавливают молотки, посетите этот сайт:

Лента новостей по этой теме

Примечание: Компьютерный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи. Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, нелепые или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Материалы и оборудование

  • Медный лист, 4 дюйма на 4 дюйма.Вы можете приобрести пробную упаковку медных листов различной толщины в Amazon.com.
  • Алюминиевый лист, 4 дюйма на 4 дюйма. Вы можете приобрести образец упаковки алюминиевых листов различной толщины на Amazon.com.
  • Ножницы по металлу для резки образцов; в хозяйственных магазинах
  • Перманентный маркер
  • Молот
  • Чистая поверхность, выдерживающая удары молотком
  • Блокнот лабораторный

Заявление об отказе от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Инструменты для дома, Amazon.ком Каролина Биологический и Jameco Electronics. Доходы от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, общественной благотворительной организации 501 (c) (3), и делаем наши ресурсы бесплатными для всех. Наш главный приоритет - обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), связанные с покупками, которые вы сделали для научных проектов из рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам на [email protected]

Методика эксперимента

  1. С помощью ножниц по металлу разрежьте тончайшие медные и алюминиевые листы на четыре полосы равного размера каждая.Когда вы закончите резать, у вас должно быть четыре полоски меди и четыре полоски алюминия. Используя перманентный маркер, пометьте каждую полоску номером, чтобы вы могли отслеживать каждую полоску. На упаковочном листе, поставляемом с упаковками образцов, указана толщина каждого образца. Запишите номер, присвоенный каждой полоске, и ее толщину в лабораторной тетради. Осторожно: Соблюдайте осторожность при обращении с металлическими полосами. Они острые и могут вызвать болезненные порезы.
  2. Составьте таблицы данных в своем лабораторном блокноте, подобные тем, которые показаны ниже.Используйте таблицы для записи ваших данных.
  3. Возьмите две медные полоски. Вы будете экспериментировать с одной полосой и использовать другую полосу для сравнения (или контроля). Отметьте элемент управления буквой «C» в дополнение к номеру, который на нем уже есть.
  4. Положите одну полосу на стол. Ударьте молотком по середине полосы два раза. Поднимите полоску и осторожно надавите на ту сторону, которая не была забита. Полоска жесткая по сравнению с контрольной? Положите ту же полоску и ударьте по ней еще два раза молотком в том же месте, что и раньше.Возьмите полоску и проверьте, не стала ли медная полоска еще более жесткой. Сравните это с контрольной полосой. Запишите свои данные в лабораторную записную книжку. Повторяйте этот шаг, пока медная полоска не начнет затвердевать. Сколько ударов молотком потребовалось? Как выглядит закаленная медь? Он блестящий или тусклый?
  5. Повторите шаги 3 и 4 с двумя другими медными полосками. Всегда держите контрольную полосу в стороне, чтобы вы могли сравнить обработанный металл и контрольную деталь.
  6. Повторите шаги 3-5 с алюминиевыми полосками. Запишите свои данные в лабораторный блокнот. Есть ли разница в том, когда алюминиевая полоса начала затвердевать по сравнению с медной полосой?
  7. Нанесите данные на диаграмму рассеяния. Обозначьте ось x Metals и ось y «Наименьшее количество ударов для придания жесткости». Чтобы узнать больше о диаграммах рассеяния или построить графики в Интернете, посетите следующий веб-сайт: Создайте график.
0004
Медная полоса 1 Алюминиевая полоса 1
Удары Она застыла? Наблюдения Удары Он застыл? Наблюдения
2 2
4 4 000 0004
8 8
10 10

.

Если вам нравится этот проект, возможно, вам понравятся следующие родственные профессии:

Ученый и инженер-материаловед

Что позволяет создавать высокотехнологичные объекты, такие как компьютеры и спортивное снаряжение? Это материалов, внутри этих продуктов.Материаловеды и инженеры разрабатывают материалы, такие как металлы, керамика, полимеры и композиты, которые нужны другим инженерам для их проектов. Материаловеды и инженеры мыслят атомарно (то есть они понимают вещи на наномасштабном уровне), но они проектируют микроскопически (на уровне микроскопа), и их материалы используются макроскопически (на уровне, на котором глаз может видеть ). От теплозащитных экранов в космосе, протезов конечностей, полупроводников и солнцезащитных кремов до сноубордов, гоночных автомобилей, жестких дисков и форм для выпечки - материаловеды и инженеры создают материалы, которые делают жизнь лучше.Подробнее

Химик

Все в окружающей среде, будь то естественное происхождение или созданное человеком, состоит из химикатов. Химики ищут и используют новые знания о химических веществах для разработки новых процессов или продуктов. Подробнее

Сварщик

Что общего у гоночных автомобилей, мостов, лодок, компьютеров, велосипедов и сотовых телефонов? Все они требуют сварки или использования инструментов для прочного соединения металлических частей.Навыки сварщиков необходимы для сборки многих предметов, с которыми вы сталкиваетесь и используете каждый день. Карьера сварщика может привести вас в гараж на знаменитые автомобильные гонки, на вершины самых высоких зданий или даже на дно океана! Подробнее

Варианты

  • Влияет ли толщина материала на процесс твердения? Попробуйте повторить эксперимент с разной толщиной медных и алюминиевых листов.
  • Попробуйте согнуть медную трубу. Когда сгибаться становится слишком сложно? Вы также можете использовать паяльную лампу, чтобы уменьшить количество вывихов в трубе. Это называется отжиг . Дайте трубе остыть и посмотрите, как отжиг влияет на изгиб трубы. Для этого варианта рекомендуется присмотр взрослых и соответствующее защитное снаряжение.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Спросите эксперта

Форум «Задайте вопрос эксперту» предназначен для того, чтобы студенты могли найти ответы на научные вопросы, которые они не смогли найти с помощью других ресурсов. Если у вас есть конкретные вопросы по поводу вашего проекта или научной ярмарки, наша команда ученых-добровольцев может вам помочь. Наши специалисты не будут выполнять эту работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Спросите эксперта

Ссылки по теме

Лента новостей по этой теме

Примечание: Компьютерный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи.Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, нелепые или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Ищете больше научных развлечений?

Попробуйте одно из наших научных занятий для быстрых научных исследований в любое время. Идеально, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Найдите занятие

Видео о нашей науке

Как приготовить зубную пасту для слона

5 научных экспериментов, которые можно провести с помощью Peeps

Сделайте парашют из салфетки - STEM Activity

Спасибо за ваш отзыв!

.

Закалка низкоуглеродистой стали - термическая обработка, общее обсуждение

Искать в

  • Везде
  • Темы
  • Этот форум
  • Эта тема
  • Больше вариантов...

Найдите результаты, содержащие...

  • Любые слова из моего поискового запроса
  • Все слова из моего поискового запроса

Найти результаты в ...

  • Заголовки и тело контента
  • Только заголовки контента
.

Все о ювелирной проволоке - что такое упрочнение?

Деформационное упрочнение - это термин, обозначающий склонность определенных металлов к затвердеванию при манипуляциях. Очень часто мы намеренно используем наклеп, чтобы придать мягкому металлу прочность и помочь ему сохранить форму. Мы также можем использовать его для придания упругости, например, для серьги-кольца или застежки с защелкой.

Методы упрочнения позволяют нам сознательно изменять состояние проволоки, с которой мы хотим работать, и заставлять ее становиться более прочной.Но имейте в виду, что упрочнение также будет происходить просто в процессе работы с вашим металлом , независимо от того, намерены ли вы этого или нет.

В основном, ювелирную проволоку можно купить с тремя разными уровнями твердости, или «закалки»: абсолютно мягкой, полутвердой и твердой. Мертвой мягкой проволокой очень легко манипулировать, но она слишком мягкая, чтобы сохранять форму после того, как вы ее сформировали, что в некоторых случаях может стать проблемой. Например, если вы хотите сделать пару ушных шв с мертвой мягкой проволокой, вам нужно будет укрепить проволоку до или после того, как вы сделаете швензы, чтобы они не растягивались и не гнулись.

Иногда полутвердой проволоке также может потребоваться немного наклепа, в зависимости от калибра (толщины) проволоки. Жесткую проволоку обычно не нужно подвергать механическому упрочнению, поскольку она уже имеет самую прочную форму металла и очень хорошо держит форму после формовки.

Для получения дополнительной информации прочтите: основы твердости проволоки и все о калибре проволоки

Ненаучное объяснение:

Не вдаваясь в чрезмерную научность, просто примите во внимание, что каждый раз, когда мы работаем с проволокой и перемещаем ее - будь то изгиб, скручивание, вытягивание, наматывание, удар и т.- мы перемещаем молекулы металла и сжимаем их все ближе и ближе друг к другу. Чем ближе молекулы, тем тяжелее гнуть проволоку.

Мягкий металл в основном имеет очень рыхлую молекулярную структуру. Мне нравится думать об этом как о приятном и непринужденном. В таком состоянии она очень податлива и снисходительна. Если вы согнете его не в том месте, очень легко просто согнуть его и начать заново. Но помните - сгибание металла и его повторное изгибание сжимают эти молекулы и в этой точке затвердевают.Если вы продолжаете гнуть и разгибать металл в одном и том же месте снова и снова, вы заметите, что он становится все жестче и жестче, и в конечном итоге он просто сломается!

Это потому, что по мере того, как металл становится тверже, он становится более хрупким - чем больше вы нажимаете на него, тем ближе он к пределу прочности и просто трескается, когда его достаточно! (Как я, когда я напряжён и скован :)

Имея это в виду, важно упрочнить проволоку ровно настолько, чтобы она соответствовала требованиям конструкции. Если вы переборщите, вы рискуете ослабить конструкцию, сделав ее слишком хрупкой, что полностью противоречит цели механического упрочнения!

Свойства металла, описанные выше, применимы к цветным металлам, таким как серебро, золото, латунь и медь.И хотя они похожи, каждый из них имеет свои особенности, с которыми стоит ознакомиться.

Конечно, существует также множество других ювелирных металлов, которые могут вести себя совершенно по-другому, поэтому вам нужно будет изучить свойства вашего конкретного материала, прежде чем работать с ним. Например, мой опыт с алюминиевой проволокой показывает, что она становится хрупкой и ломается быстрее, вместо того, чтобы затвердевать и становиться прочнее, как другие металлы, которые я только что упомянул.Вместо того, чтобы пытаться работать с твердой алюминиевой проволокой, вероятно, лучше начать с более толстого калибра, обеспечивающего необходимую прочность.

Я предлагаю потренироваться с несколькими обрывками материалов, с которыми вы хотите работать, и обязательно делайте это для каждого нового металла, который вы пробуете, чтобы вы могли увидеть и почувствовать, насколько легко металл реагирует на метод наклепа, который вы используете. планируйте использование или даже как он реагирует на работу с вашими руками и вашими инструментами. Лучший способ познакомиться с новым материалом - взять его в руки и работать с ним!

Прочтите все о материалах ювелирной проволоки для получения дополнительной информации .

Хотя вы можете закалить мягкий металл, вы также можете обратить этот процесс, нагревая металл до определенной температуры (обычно с помощью пламенной горелки), чтобы вернуть молекулы в их расслабленное размягченное состояние. Этот процесс называется «отжигом» и обычно не требуется при базовой работе с проволокой, поэтому мы отложим отжиг для другого урока!

После всех этих разговоров о том, когда и зачем работать над закалкой металла, вы, вероятно, задаетесь вопросом, как именно это делать.

Существует несколько методов деформационного упрочнения металла, включая вытягивание, удар, скручивание и переворачивание.Я подробно описал все эти методы в отдельной статье, чтобы не иметь самого длинного сообщения в блоге в истории Интернета;)

Прочтите, как работать с твердой ювелирной проволокой, чтобы узнать, как использовать эти методы!

Если вы новичок в изготовлении украшений из проволоки, то остальная часть этой серии «Все о ювелирных изделиях из проволоки» будет очень полезна!

Часть 1: Калибр проволоки
Часть 2: Твердость проволоки
Часть 3: Формы ювелирной проволоки
Часть 4: Материалы ювелирной проволоки
Часть 5: Какой калибр проволоки для чего?
Часть 6: (вы здесь)
Часть 7: Как работать Закаленная ювелирная проволока

Большое спасибо за чтение.У вас есть вопросы? Дайте мне знать в комментариях ниже :)

Связанные

.

Смотрите также