תוֹכֶן
מתכת ידועה בהיותה חומר קשה שיכול לעמוד בפני הרבה בלאי, אך יתכן שהוא לא התחיל ככה. סוגים רבים של מתכות עברו את התהליך של התקשות המתכת על מנת להפוך אותם למתאימים יותר לתפקיד שהם צריכים לבצע. ישנם סוגים שונים של התקשות אשר באמצעות תהליכים מורכבים של חימום וקירור עוזרים להקשות על מתכות קשוחות, עמידות וקלות לעבוד איתן.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
כל תהליך התקשות מתכת כולל שלושה שלבים עיקריים: חימום, השריית וקירור המתכת. כמה סוגים נפוצים של התקשות כוללים התקשות זנים, חיזוק תמיסות מוצקות, התקשות משקעים והרגעה ומיזוג.
מחממים אותו
בעוד מהנדסים ועובדי מתכת גילו מספר סוגים שונים של התקשות בהתאם לסוג המתכת והתוצאות שהם רוצים לראות, כל סוג כולל שלושה חלקים בסיסיים: חימום המתכת, השרייתו ואז קירורו.
במהלך השלב הראשון, טיפול בחום, עובדי המתכות מחממים את החומר, לעיתים קרובות בטמפרטורות חמות במיוחד. לפעמים, הם עושים זאת כדי לשנות את ההרכב הפיזי או הכימי של המתכת, לעיתים קרובות כדי להקל על התמרון ועבודה איתו. למשל, כאשר מתכות מסוימות חשופות לטמפרטורות הגבוהות מ -1,000 מעלות פרנהייט, המבנה הפנימי שלהן משתנה. זה יכול להיות זמני, כך שעובדי המתכות יוכלו לשנות את צורתו ואז להחזיר אותו למצב המקורי. במתכות אחרות השינוי הוא קבוע. לפעמים, המבנה הפנימי הזה מתחזק וקשוח יותר, מה שהופך אותו לחומר טוב יותר לשימוש במשהו שדורש כוח, כמו בניית גורד שחקים. פעמים אחרות, טיפול בחום משמש להגברת משיכות המתכת. מתכות עם רמות משיכות גבוהות מסוגלות לעמוד בכוחות המושכים אליהם משני קצותיהם. זוהי תכונה חשובה למתכות כמו נחושת, שצריך למשוך אותם לרצועות דקיקות של חוטי נחושת, או זהב, שלעתים קרובות נמשכות לחוטים דקים לייצור תכשיטים.
השרייה וקירור
החלק השני של התהליך הוא השריית המתכת. למרות שהמילה "השרייה" עשויה לגרום לך לחשוב על הדרך בה תספיג כלב באמבטיה לאחר ריצה בחצר האחורית הבוצית, הרי שהשריה בתהליך התקשות המתכת מעט שונה. מתכת לא ספוגה באמבט מלא בחומר נוזלי. במקום זאת, השרייה במקרה זה מתייחסת לוודא כי ברגע שהמתכת הגיעה לטמפרטורה הרצויה במהלך תהליך החימום, היא "ספוגה" בחום זה. התזמון שונה לכל סוגי ההתקשות השונים, אך באופן כללי, עובד מתכת צריך לוודא שכל חלקי המתכת יגיעו לטמפרטורות הנכונות למשך זמן מסוים.
השלב השלישי והאחרון בתהליך ההתקשות הוא הקירור. לאחר שהמתכת התחממה ואפשרה להשרות אותה בחום, יש לקרר את המתכת. לפעמים מתכות חוזרות למבנה הכימי או הפיזי המקורי שלהן לאחר תהליך זה. פעמים אחרות עובדי המתכת מוודאים כי המתכות משתנות לתמיד.
סוגי התקשות מתכת
ישנם מספר סוגים שונים של תהליכים להתקשות מתכת, תלוי בסוג המתכת שאיתם עובדים עובדים והחומר שאליו הם רוצים להפוך אותו.
אחד הנפוצים ביותר הוא טרנספורמציה מרטנסיטית, הידועה גם כמרווה ומזג. זהו תהליך מורכב להקשות פלדה, ועובדי המתכת צריכים להקפיד לבצע כל צעד נכון. ראשית, עליהם לחמם את הפלדה לטמפרטורה קיצונית. לאחר מכן, מבנה הגביש בתוך הפלדה משתנה כדי לאפשר להמיס יותר פחמן. בנקודה זו, יש להרוות את המתכת או לקרר אותה די מהר כך שהפחמן לא יספיק ליצור חומרים לא רצויים אחרים במתכת. הקירור המהיר גורם לו להישאר במצב מוקשה, מה שהופך אותו לחומר חזק יותר המתאים יותר לעמוד בפני הרבה בלאי. המצבים השונים שהוא עובר במהלך התהליך נקראים austenite ו- martensite, ומשאב austempering ו- martempering יכול לתת לך מידע נוסף על התהליך.
תהליכי התקשות מסוגים אחרים כוללים התקשות מקרים, חישול והתקשות משקעים. כל אחת מהן פועלת בדרכים שונות לייצור מתכות עמידות יותר, רקמות, קשוחות או צורות כדי לעזור למהנדסים להשתמש בהן במגוון דרכים. יש סביבכם כל מיני מתכות, ורוב הסיכויים שעובד מתכות השתמש בתהליך התקשות בכדי להביא אותם למצב בו הם נמצאים כיום.