تصلب المعادن. طرق من العصور القديمة إلى العصر الحديث

2026 مؤلف: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. آخر تعديل: 2025-01-24 13:11:28

الخصائص الفيزيائية ، على وجه الخصوص ، صلابة أي مادة ، لا تعتمد فقط على تركيبتها الكيميائية ، ولكن أيضًا على التركيب الجزيئي السائب. وخير مثال على ذلك هو الماس ، الذي يتكون من ذرات الكربون نفسها التي يتكون منها قلم رصاص عادي. يمكن أن يصبح الحديد أيضًا أكثر نعومة أو صلابة ، اعتمادًا على كيفية تكوين شبكته البلورية. عرف الناس هذه الخاصية منذ فترة طويلة ، وكما يحدث غالبًا ، كانت تستخدم في الأصل في تكنولوجيا الأسلحة.

لطالما تمت ممارسةتقسية المعدن في صناعة السيوف والسيوف. كان فن صانع السلاح هو إنشاء مثل هذا النصل الذي لا ينكسر في المعركة ، ويحتفظ بحدة لأطول فترة ممكنة. استوفى سيف الفارس أو سيف المسلم أو خزينة الفارس الروسي أو كاتانا الساموراي هذه المتطلبات ، وتم نقل تقنيات إنتاجهم إلى مستوى الفن الراقي.

يتم تقسية المعدن عن طريق تسخينه إلى درجة حرارة تسمى حرجة. تتوافق قيمته مع مثل هذه الحالة من المادة ، حيث توجد زيادة في الانتروبيا ، مما يؤدي إلى بلوريةالتغييرات. لإصلاح هذا الوضع ، يجب تبريد الجسم بسرعة كافية. بالطبع ، هذا الوصف للعملية مبسط للغاية ؛ في الواقع ، عادة ما تكون التكنولوجيا أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، بهذه الطريقة يتم تقوية المعدن في المنزل في الحالات التي تصبح فيها الأداة المشتراة ، على سبيل المثال ، الفأس ، باهتة بسرعة كبيرة. يجب أن نتذكر أنه لا يمكن تكرار هذا الإجراء عدة مرات ، وإلا فإن المعدن سوف "يتعب" ، وتضعف روابطه الجزيئية الداخلية ، ولن يصلح لأي شيء باستثناء إعادة الصهر.

كما هو الحال في أي عمل آخر ، هنا لا يمكنك الاعتماد على مبدأ "كلما كان ذلك أفضل." للحصول على الخصائص المرغوبة للكائن ، يجب تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة. لسوء الحظ ، لا يمكن استخدام مقياس الحرارة. الطريقة المستخدمة للتحكم الحراري قديمة جدًا أيضًا. يتم تحديد درجة الحرارة من خلال لون التوهج ، وعندما يتم الوصول إليه ، ينتقل تصلب المعدن إلى المرحلة التالية - التبريد ، حيث يتم استخدام الماء أو الزيت.

أدى فهم تأثير الحث من قبل العلماء إلى فتح صفحة جديدة في تقنيات تشغيل المعادن. اتضح أن عمق الطبقة الساخنة يعتمد على تردد التيار.

في الرسم التخطيطي ، توضح الأسهم مناطق التسخين للجزء ومرور خطوط الالتقاط.

أصبح من الممكن تصلب سطح المعدن. يتم إحضار الجزء إلى الحرارة البيضاء ليس عن طريق الغمر في موقد اللهب ، كما كان الحال في العصور الوسطى ، ولكن عن طريق مقاومة التسخين بواسطة التيارات التي يسببها ملف لا يحتوي علىاتصالها المباشر. توفر هذه التقنية خصائص متناقضة فريدة للوهلة الأولى: يمكن أن يكون السطح الخارجي للمنتج صلبًا ، ولكن من الداخل من البلاستيك. يستخدم التصلب بالحث السطحي عندما تكون القوة مطلوبة وهشاشة غير مقبولة.

مؤلف الدليل النظري وطرق التطبيق العملي لهذه التكنولوجيا كان في عام 1936 مواطننا - الأستاذ ف. فولوغدين. بالإضافة إلى المزايا المادية ، يعد هذا التطور مفيدًا أيضًا من الناحية الاقتصادية ، حيث يتم استخدام كل الطاقة المنبعثة من المحرِّض تقريبًا لتسخين قطعة العمل.