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Metall ist als harte Substanz bekannt, die viel Verschleiß verträgt, aber möglicherweise nicht so angefangen hat. Viele Arten von Metallen haben den Prozess des Härtens von Metallen durchlaufen, um sie besser für die zu erledigende Aufgabe geeignet zu machen. Es gibt verschiedene Arten des Härtens, die durch komplexe Prozesse des Erwärmens und Abkühlens dazu beitragen, dass Metalle zäh, haltbar und leicht zu bearbeiten sind.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Jeder Metallhärtungsprozess umfasst drei Hauptschritte: Erhitzen, Einweichen und Abkühlen des Metalls. Einige gebräuchliche Arten des Härtens umfassen Kaltverfestigen, Festlösungsverfestigen, Ausscheidungshärten und Abschrecken und Anlassen.
Aufheizen
Während Ingenieure und Metallarbeiter je nach Metallsorte und gewünschten Ergebnissen verschiedene Arten des Härtens entwickelt haben, besteht jede Art aus drei grundlegenden Teilen: Erhitzen des Metalls, Einweichen und Abkühlen.
Während des ersten Schritts der Wärmebehandlung erhitzen Metallarbeiter das Material häufig bei extrem hohen Temperaturen. Manchmal tun sie dies, um die physikalische oder chemische Zusammensetzung des Metalls zu ändern, und oft, um die Handhabung und Arbeit zu erleichtern. Wenn zum Beispiel einige Metalle Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Fahrenheit ausgesetzt werden, ändert sich ihre innere Struktur. Dies kann vorübergehend sein, sodass Metallarbeiter ihre Form ändern und sie dann in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen können. Bei anderen Metallen ist die Änderung dauerhaft. Manchmal wird diese innere Struktur fester und härter, was sie zu einem besseren Material für etwas macht, das Festigkeit erfordert, wie zum Beispiel den Bau eines Wolkenkratzers. In anderen Fällen wird eine Wärmebehandlung verwendet, um die Duktilität eines Metalls zu erhöhen. Metalle mit hoher Duktilität halten Kräften stand, die an beiden Enden an ihnen ziehen. Dies ist eine wichtige Eigenschaft für Metalle wie Kupfer, die in dünne Streifen aus Kupferdraht gezogen werden müssen, oder für Gold, das häufig zur Herstellung von Schmuck in dünne Stränge gezogen wird.
Einweichen und Abkühlen
Der zweite Teil des Prozesses ist das Einweichen des Metalls. Obwohl das Wort "einweichen" Sie an die Art erinnern könnte, wie Sie einen Hund nach einem Lauf durch einen schlammigen Hinterhof in einem Bad einweichen würden, ist das Einweichen in den Metallhärtungsprozess etwas anders. Ein Metall wird nicht in eine Wanne mit einer flüssigen Substanz getaucht. Einweichen bedeutet in diesem Fall, dass sichergestellt wird, dass das Metall, sobald es während des Erwärmungsprozesses die gewünschte Temperatur erreicht hat, diese Wärme „aufnimmt“. Das Timing ist für die verschiedenen Arten des Härtens unterschiedlich, aber im Allgemeinen muss ein Metallbauer sicherstellen, dass alle Metallteile für einen bestimmten Zeitraum die richtigen Temperaturen erreichen.
Der dritte und letzte Schritt beim Aushärten ist das Abkühlen. Nachdem das Metall erwärmt und in dieser Wärme eingeweicht wurde, muss es abgekühlt werden. Manchmal kehren Metalle nach diesem Vorgang zu ihrer ursprünglichen chemischen oder physikalischen Struktur zurück. In anderen Fällen sorgen Metallarbeiter dafür, dass die Metalle für immer verändert werden.
Arten der Metallhärtung
Es gibt verschiedene Arten von Verfahren zum Härten von Metall, abhängig von der Art des Metalls, mit dem die Arbeiter beginnen, und dem Material, in das sie es umwandeln möchten.
Eine der häufigsten ist die martensitische Umwandlung, die auch als Abschrecken und Tempern bezeichnet wird. Das Härten von Stahl ist ein komplexer Prozess, und Metallarbeiter müssen darauf achten, jeden Schritt korrekt auszuführen. Erstens müssen sie den Stahl auf eine extreme Temperatur erwärmen. Dann ändert sich die Kristallstruktur innerhalb des Stahls, damit sich mehr Kohlenstoff lösen kann. Zu diesem Zeitpunkt muss das Metall schnell genug abgeschreckt oder abgekühlt werden, damit der Kohlenstoff keine Zeit hat, andere unerwünschte Materialien im Metall zu bilden. Durch die schnelle Abkühlung bleibt es in einem ausgehärteten Zustand, wodurch es ein stärkeres Material ist, das einer starken Abnutzung besser standhält. Die verschiedenen Zustände, die es während des Prozesses durchläuft, werden Austenit und Martensit genannt, und eine Austempering- und Martempering-Ressource kann Ihnen mehr Informationen über den Prozess geben.
Andere Arten von Härtungsprozessen umfassen Einsatzhärten, Tempern und Ausscheidungshärten. Jede Methode arbeitet auf unterschiedliche Weise, um Metalle haltbarer, duktiler, zäher oder formbarer zu machen, damit Ingenieure sie auf vielfältige Weise einsetzen können. Es gibt alle Arten von Metallen auf der Welt um Sie herum, und es besteht die Möglichkeit, dass ein Metallarbeiter einen Härtungsprozess angewendet hat, um sie in den Zustand zu versetzen, in dem sie sich heute befinden.