Metallhärtung. Methoden von der Antike bis zur Neuzeit

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Physikalische Eigenschaften, insbesondere die Härte eines Materials, hängen nicht nur von seiner chemischen Zusammensetzung ab, sondern auch von der molekularen Gesamtstruktur. Ein markantes Beispiel ist ein Diamant, der aus den gleichen Kohlenstoffatomen besteht wie eine normale Bleistiftmine. Eisen kann auch weicher oder härter werden, je nachdem wie sein Kristallgitter aufgebaut ist. Diese Eigenschaft ist den Menschen seit langem bekannt und wurde wie so oft ursprünglich in der Waffentechnik eingesetzt.

Das Härten von Metall wird seit langem bei der Herstellung von Schwertern und Säbeln praktiziert. Die Kunst des Büchsenmachers bestand darin, eine solche Klinge herzustellen, die im Kampf nicht bricht und ihre Schärfe so lange wie möglich behält. Ein Ritterschwert, ein Sarazenensäbel, eine russische Ritterschatzkammer oder ein Samurai-Katana erfüllten diese Anforderungen, und ihre Produktionstechnologien wurden auf das Niveau der hohen Kunst gebracht.

Das Anlassen von Metall erfolgt durch Erhitzen auf eine kritische Temperatur. Sein Wert entspricht einem solchen Zustand des Materials, in dem es zu einer Zunahme der Entropie kommt, die zu Kristallin führtÄnderungen. Um diese Position zu fixieren, muss das Objekt schnell genug abgekühlt werden. Natürlich ist eine solche Beschreibung des Prozesses extrem vereinfacht, tatsächlich ist die Technik meist viel komplizierter. Allerdings wird auf diese Weise Metall zu Hause gehärtet, falls ein gekauftes Werkzeug, beispielsweise eine Axt, zu schnell stumpf wird. Es sollte daran erinnert werden, dass dieser Vorgang nicht viele Male wiederholt werden kann, da das Metall sonst „ermüdet“, seine internen molekularen Bindungen schwächer werden und es für nichts außer zum Umschmelzen geeignet ist.

Wie in jedem anderen Geschäft darf man sich auch hier nicht auf das Prinzip "je mehr desto besser" verlassen. Um die gewünschten Eigenschaften des Objekts zu erh alten, sollte es auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden. Leider kann das Thermometer nicht verwendet werden. Auch die Methode zur thermischen Kontrolle ist sehr alt. Die Temperatur wird durch die Farbe des Glühens bestimmt, und wenn sie erreicht ist, geht die Metallhärtung in die nächste Phase über – die Abkühlung, für die Wasser oder Öl verwendet wird.

Das Verständnis der Wirkung der Induktion durch Wissenschaftler hat eine neue Seite in den Metallbearbeitungstechnologien aufgeschlagen. Es stellte sich heraus, dass die Tiefe der erhitzten Schicht von der Stromfrequenz abhängt.

Im Diagramm zeigen die Pfeile die Heizzonen des Teils und den Verlauf der Pickup-Leitungen.

Oberflächenhärtung von Metall wurde möglich. Das Teil wird nicht wie im Mittel alter durch Eintauchen in den Herd der Flamme zur Weißglut gebracht, sondern durch Widerstandserwärmung durch Ströme, die von einer Spule induziert werden, die keine hatihr direkter Kontakt. Diese Technologie bietet einzigartige, auf den ersten Blick widersprüchliche Eigenschaften: Die Außenseite des Produkts kann fest sein, aber innen Kunststoff. Oberflächeninduktionshärtung wird verwendet, wenn Festigkeit erforderlich und Sprödigkeit nicht akzeptabel ist.

Der Autor der theoretischen Begründung und Methoden der praktischen Anwendung dieser Technologie war 1936 unser Landsmann - Professor V. P. Wologdin. Neben physikalischen Vorteilen ist diese Entwicklung auch wirtschaftlich vorteilhaft, da nahezu die gesamte vom Induktor abgegebene Energie zur Erwärmung des Werkstücks verwendet wird.