Как правильно закалить металл


на огне, в масле или печи

Расскажем о трех способах закалки металла в домашних условиях, охлаждении и контроле качества. Как правильно провести закалку стали в масле и на открытом огне. Какое масло выбрать. Особенности закалки алюминия и меди.

Как можно закалить металл в домашних условиях, наверное, знает каждый мастер, работающий со слесарным или столярным инструментом. Считается, что для этого достаточно разогреть изделие докрасна, а затем охладить его в емкости с водой. Однако в домашней мастерской этим способом можно получить только твердый и хрупкий металл, который вполне подходит для стамесок и ножей, но непригоден для молотков, кернеров или зубил. Режимы термообработки зависят от марки стали и требуемых параметров изделия после закалки, а к ним относятся не только твердость, но и прочность, износостойкость, пластичность и вязкость. В домашних мастерских, как правило, отсутствуют измерительные приборы, с помощью которых можно узнать температуру детали. Поэтому для того, чтобы закалить деталь, границы нагрева и отпуска приходится распознавать по цвету металла или его побежалости. Кроме того, перед тем как закалить какое-либо изделие, мастер должен определить (хотя бы приблизительно) марку стали или сплава, из которого оно изготовлено. Со временем накапливаются и знания, и навыки, но начинающему термисту даже для того, чтобы в домашних условиях успешно закалить сверло, резец или какой-нибудь крепеж, сначала придется пополнить свой теоретический багаж, пообщаться с опытными специалистами и сделать несколько пробных закалок.

Способы бытовой закалки металла


Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей. Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали. К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки. На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20÷50 °C.



Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе. Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия. Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.

Закалка на открытом огне


Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами. В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке. Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров. Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.

Распространенные среды для самостоятельного каления

Для закалки сталей в домашних условиях обычно используют следующие охлаждающие среды: воздух, воду и водные растворы, минеральное масло. В качестве водных растворов обычно используют 10-15%-й хлористого натрия (поваренной соли), а минеральное масло в домашних мастерских — это чаще всего обычная моторная отработка. Чтобы закалить отдельные части изделия с разной твердостью, используют закалку с последовательным охлаждением в двух средах. Каждая из этих закалочных сред характеризуется своей скоростью охлаждения, от которой напрямую зависит структура обрабатываемого металла. К примеру, воздух охлаждает сталь со скоростью 5÷10 °C в секунду, масло — 140÷150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700÷1400 °C.

Чтобы правильно и без проблем закалить свое изделие, необходимо знать марку металла, из которого оно изготовлено, т. к. от этого зависит как температура нагрева, так и способ охлаждения. Народные умельцы для своих изделий в качестве исходных материалов чаще всего используют б/у изделия из быстрорежущих и инструментальных сталей, которые можно закалить в домашней мастерской. Ниже в таблице приведены рекомендуемые температурные режимы и среды охлаждения для различных сталей.

Закалка металла в масле


Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость. На производстве для закалки обычно используют индустриальное масло И-20 или современные закалочные масла типа «Термойл», «Термо» или «Волтекс». В домашних мастерских народные умельцы пользуются тем, что имеется в наличии. Чаще всего это новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле в домашних условиях, нужно помнить, что у него по сравнению с промышленными закалочными жидкостями гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма. Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении. Помимо обычных ведер и жестяных банок, одна из самых распространенных конструкций такой емкости, которой пользуются домашние мастера — это удлиненный отрезок трубы подходящего диаметра с приваренным днищем.

Изготовление камеры для закаливания металла


Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина. В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота. Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой. При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода.

Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров. Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы. Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства. Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).

На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.



Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.

Как самостоятельно провести отпуск


Отпуск стали проводят для снижения ее хрупкости и повышения пластичности, что происходит во время ее нагрева до невысокой (по сравнению с закалкой) температуры с последующим медленным охлаждением. Для большинства сталей (углеродистых и низколегированных), которые можно закалить в домашней мастерской, отпуск проводится при температурах в интервале от 150 до 250 °C (см. таблицу выше). В отличие от закалки такой нагрев не требует специального оборудования, поэтому многие домашние мастера используют для этих целей духовки бытовых плит с терморегуляторами. Определить температуру нагрева при отпуске можно по цвету побежалости — разноцветной оксидной пленки, возникающей на поверхности стали при нагреве (см. рис. ниже). Если закалить сталь «на мартенсит», т. е. с быстрым охлаждением в воде, то получится очень твердая, но хрупкая структура. Поэтому отпуск является обязательной процедурой при термической обработке режущего инструмента.

Проверка качества закалки


Для того чтобы определить, удалось ли закалить изделие из стали до нужной твердости, у домашнего мастера не так уж и много способов. Традиционный — это попробовать поцарапать металл надфилем (не алмазным), который обычно имеет твердость 55÷60 HRC. Если на поверхности остаются бороздки, то это значит, что закалить сталь до нужного значения не получилось и ее твердость ниже этой величины. Если же надфиль скользит по поверхности закаленного металла, то его твердость в норме. Еще один способ проверки качества домашней закалки — это царапание закаленной сталью поверхности бутылочного стекла (см. фото ниже). Кроме твердости, в домашних условиях при наличии определенных навыков можно проверить и структуру металла. Для этого необходимо закалить несколько образцов одинаковой стали в разных режимах, а затем на глаз сравнить структуру и размер зерна.

Особенности закалки алюминия


Необходимость закалить какое-либо изделие из алюминия в домашних условиях возникает достаточно редко, т. к. вся готовая продукция из литейных и деформируемых сплавов обычно проходят требуемую термообработку и в процессе эксплуатации практически не теряет своей твердости и жесткости. Такая потребность у домашнего мастера может возникнуть после сварки между собой деталей из алюминиевых сплавов, т. к. в этом случае они очень часто теряют жесткость в области, прилегающей к сварному шву. Но в домашних условиях закалить алюминий очень сложно, т. к. для этого нужно точно знать тип сплава и выдерживать термические параметры с точностью как минимум ±5 °C. Охлаждение тоже требует определенных навыков, т. к. при неточном соблюдении технологии изделие может повести. Если же все-таки хочется освоить этот вид термообработки для использования в домашних условиях, то в первую очередь необходимо обзавестись печью с точным терморегулятором, а также быть готовым к тому, что каждый раз придется закаливать поочередно несколько образцов для подбора нужных параметров термического процесса.

Особенности закалки меди

Технологии термообработки стали и меди имеют принципиальные отличия. Нагрев меди до красного каления (свыше 600 °C) и быстрое охлаждение в воде приводит к ее отпусканию (т. е. она становится мягкой). Закалить медь в домашних условиях сложнее, чем отпустить, т. к. для этого ее нужно нагреть всего до 400 °C, при которых она не имеет свечения. После нагрева до указанной температуры медное изделие медленно остужается на воздухе, после чего оно приобретает твердость, как после нагартовки. Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.

Мы описали два способа проверки качества закалки в домашних условиях. А какие знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.

Как закалить низкоуглеродистую сталь? Ознакомьтесь с различными решениями!

Если вы когда-нибудь сталкивались с низкоуглеродистой сталью, то, вероятно, задавались вопросом, как закалить этот кусок металла. Очень интересно видеть низкоуглеродистую сталь, которой можно придать любую форму. Все становится интересно, когда речь идет о его укреплении.

Существуют различные способы закалки низкоуглеродистой стали, не требующие промышленных технологий. В этой статье я собираюсь обсудить различные способы закалки мягкой стали.

Меры предосторожности

Вы будете иметь дело с огнем, металлом и маслом. Поэтому необходимо соблюдать меры безопасности. Убедитесь, что ваше рабочее место хорошо вентилируется. Работайте в защитной одежде, такой как прочные перчатки, очки и т. Д.

Также имейте резервный огнетушитель на случай чрезвычайной ситуации. Масло легко загорается, поэтому будьте очень осторожны, когда собираетесь погрузить раскаленную сталь в масло. Таким образом, наличие огнетушителя сведет к минимуму ущерб в случае аварии.

Если масло загорелось, обязательно бросьте сталь в усиленное ведро, а затем воспользуйтесь огнетушителем.

Метод 1. Закалка низкоуглеродистой стали в соленой воде

Это один из старейших методов закалки низкоуглеродистой стали. Вам больше не нужны необычные инструменты для работы, и все, что вам нужно, легко доступно. Интересно то, что вам не нужно иметь дело с токсичными химикатами с помощью этого метода.

Вещи, которые вам понадобятся

1.Приготовьте отвердитель

Сначала вам нужно приготовить отвердитель. Для этого возьмите стеклянную миску и добавьте ложку цельнозерновой муки и две ложки соли. Медленно добавляйте воду в смесь, пока она не превратится в пасту.

Количество необходимой закалочной пасты будет зависеть от того, какую поверхность стали вы хотите закалить. Если вы заметили нехватку пасты, выполните ту же процедуру, чтобы получить достаточное количество пасты.

2. Нагрейте область перед нанесением пасты

Перед нанесением пасты на участок, который вы хотите затвердеть, сначала нагрейте эту область.Медленно нагрейте поверхность; это поможет пасте надежно приклеиться к этой поверхности.

Опять же, температура, которую необходимо достичь для нагрева металла, будет зависеть от его размера и температуры в вашем помещении. Но эмпирическое правило - нагревать медленно и часто проверять, насколько хорошо паста прилипает к металлической поверхности.

3. Нанесите пасту

Когда температура достигнет уровня, при котором паста прилипнет, вам нужно будет покрыть участки, которые вы хотите затвердеть.

Способ укладки пасты на поверхность; это придаст объекту твердость этой формы. Поэтому обязательно аккуратно наносите пасту.

4. Снова нагрейте участок, чтобы паста затвердела.

Теперь пора нагреть участок, покрытый пастой. Нагрейте его при температуре 1500 градусов по Цельсию, пока он не станет ярко-красным. Процесс нагрева займет около нескольких часов.

5. Закалка стали

Сразу после того, как поверхность достигнет необходимой температуры, закалите сталь в холодной и чистой воде.Это мгновенно закалит сталь. Оставьте сталь в этой воде на несколько минут. Это еще больше завершит процесс застывания.

После закалки сталь необходимо отпустить. Когда вы нагреете и закалите сталь, резкое и быстрое изменение температуры заставит сталь даже затвердеть. Но это сделает сталь хрупкой.

Следовательно, сталь необходимо отпустить, чтобы она не стала хрупкой.

Для дальнейшего отпуска нагрейте закаленную сталь до тех пор, пока вокруг нее не появится голубой жар.Видимое голубое тепло указывает на то, что сталь имеет подходящую температуру. Теперь дайте стали постоять и медленно остыть при комнатной температуре.

Метод 2: Закалка стали с помощью моторного масла

Использование моторного масла - еще один способ закаливания низкоуглеродистой стали. Обычно чистая сталь мягка для многих применений. Поэтому, если вы хотите нанести твердый слой на сталь, вам нужно убедиться, что углерод сплавлен на молекулярном уровне на верхнем сантиметре стали.

Теперь давайте посмотрим, как можно закалить сталь с помощью моторного масла.

1. Нагрейте сталь и окуните ее в моторное масло.

Сначала нагрейте сталь с помощью горелки. Также можно использовать печь с сильфоном. Продолжайте нагревать сталь, пока она не станет докрасна. По окончании нагрева возьмите сталь клещами и сразу погрузите в моторное масло.

Дайте стали оставаться в этом положении в масле примерно 60 секунд. Углерод, содержащийся в моторном масле, будет связывать верхний слой горячих молекул стали, образуя прочную внешнюю поверхность на стали.

2. Вымойте и разогрейте сталь

Теперь извлеките сталь из масла и тщательно вымойте ее мылом для посуды, убедившись, что на поверхности нет маслянистости. Будьте осторожны, поднимая сталь, потому что если вы уроните ее или по ней ударится, она разлетится, как стекло, так как на данном этапе она хрупкая.

Затем нагрейте очищенную сталь, пока она не станет раскаленной. Этот цвет появляется непосредственно перед тем, как стать докрасна. Поэтому не нагревайте его слишком долго. Это гарантирует, что сталь не расколется, как стекло, и предотвратит хрупкость.

3. Охладите водой

Возьмите раскаленную сталь щипцами и сразу же погрузите в усиленное ведро, наполненное чистой водой. Дайте стали остыть в воде комнатной температуры.

Ваша закаленная сталь готова. Внешний слой стали теперь по крайней мере на 40 процентов тверже, чем в предыдущем состоянии.

Заключительные слова

Было весело играть с раскаленным металлом и маслом. Теперь, если вам нужно закалить какой-либо металлический предмет, можно знать, что делать.Размер металла будет влиять на количество материалов, которые вам понадобятся для его закалки.

Убедитесь, что дети не играют рядом с вашей рабочей зоной. И не стоит недооценивать ношение ручных перчаток и очков во время работы.

Примечание. Если вы считаете, что эта статья для вас очень полезна, поделитесь ею со своим другом и коллегами.

.

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 позволяет повысить твердость 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 приставать 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 последующее 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 подходит 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 баню обязательно нужно оборудовать 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 распределялся 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

.

Тяжело работать, чтобы работать твердо! 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. Проверено 28 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 их можно использовать для строительства зданий, а другие проводят тепло и электричество.Металлы можно даже сделать очень чистыми, чтобы они могли стать частью искусственного коленного сустава или кардиостимулятора.

Земная кора в основном состоит из кислорода и кремния (74,4 процента). 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 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 необходимо обработать правильно, чтобы убедиться в его работоспособности. Древние японские мастера-самураи использовали твердую и прочную сталь, чтобы создать одно из самых смертоносных боевых орудий в мире.Внешняя оболочка меча - твердая сталь. Кромку из твердой стали можно сделать 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, а сердцевина выдерживала 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 количество 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.com, 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 полоской? Положите ту же полосу 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), а их материалы используются макроскопически (на уровне, который может видеть глаз) ). 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 о вашем проекте или научной ярмарке, 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

Сделать водомерку - STEM Activity

Кратеры с медленным движением - STEM Activity

Как собрать Brushbot

Спасибо за ваш отзыв!

.

Вопросы и ответы по упрочнению и упрочняемости

перейти к содержанию Меню
  • Дом
  • разветвленных MCQ
    • Программирование
    • CS - IT - IS
      • CS
      • IT
      • IS
    • ECE - EEE - EE
      • ECE
      • EEE
      • EE
    • Гражданский
    • Механический
    • Химическая промышленность
    • Металлургия
    • Горное дело
    • Приборы
    • Аэрокосмическая промышленность
    • Авиационная
    • Биотехнологии
    • Сельское хозяйство
    • Морской
    • MCA
    • BCA
  • Тест и звание
    • Тесты Sanfoundry
    • Сертификационные испытания
    • Тесты для стажировки
    • Занявшие первые позиции
  • Конкурсы
  • Стажировка
  • Обучение
Меню
  • Дом
.

Смотрите также