Загартоўка металу. Метады ад старажытнасці да сучаснасці

Фізічныя ўласцівасці, у прыватнасці, цвёрдасць любога матэрыялу, залежаць не толькі ад яго хімічнага складу, але і ад аб'ёмнай малекулярнай структуры. Яскравым прыкладам можа служыць алмаз, які складаецца з тых жа атамаў вугляроду, што і звычайны алоўкавы грыфель. Жалеза таксама можа станавіцца мякчэй або цвярдзей, у залежнасці ад таго, як сфарміравана яго крышталічная рашотка. Гэта яго ўласцівасць вядома людзям даўно, і, як часта гэта бывае, першапачаткова атрымала распаўсюджванне ў збройных тэхналогіях.

Загартоўка металу спрадвеку практыкавалася пры вырабе мячоў і шабляў. Мастацтва збройніка складалася ў тым, каб стварыць такі клінок, які не зламаецца ў баі, будзе як мага даўжэй захоўваць сваю вастрыню. Меч рыцара, шабля сарацыны, кладенец рускага віцязя або валеная самурая адказвалі гэтым патрабаванням, а тэхналогіі іх вытворчасці даводзіліся да ступені высокага мастацтва.

Загартоўка металу вырабляецца шляхам яго нагрэву да тэмпературы, званай крытычнай. Яе велічыня адпавядае такому стану матэрыялу, пры якім адбываецца павелічэнне энтрапіі, якая прыводзіць да крышталічным зменаў. Каб зафіксаваць гэта становішча, прадмет трэба досыць хутка астудзіць. Вядома, такое апісанне працэсу з'яўляецца вельмі спрошчаным, на самай справе тэхналогія, як правіла, нашмат больш складана. Аднак менавіта гэтым спосабам вырабляецца загартоўка металу ў хатніх умовах у тых выпадках, калі набыты інструмент, напрыклад, сякеру, занадта хутка тупіцца. Варта памятаць пра тое, што паўтараць гэтую працэдуру шмат разоў нельга, інакш метал «стоміцца», яго ўнутраныя малекулярныя сувязі аслабнуць, і акрамя як на пераплаўку ён ні на што не спатрэбіцца.

Як у любой іншай справе, тут нельга спадзявацца на прынцып «чым больш, тым лепш». Для атрымання жаданых уласцівасцяў прадмета, яго варта прагрэць да патрэбнай тэмпературы. Тэрмометр, на жаль, выкарыстоўваць нельга. Метад, які ўжываецца для термоконтролем, таксама вельмі старажытны. Тэмпература вызначаецца па колеры святлення, і калі яна дасягнута, загартоўка металу пераходзіць у наступную фазу - астуджэння, для чаго выкарыстоўваюць ваду або алей.

Зразуменне навукоўцамі эфекту індукцыі адкрыла новую старонку ў тэхналогіях металаапрацоўкі. Высветлілася, што глыбіня нагреваемого пласта залежыць ад частаты току.

На схеме стрэлкамі паказаны зоны нагрэву дэталі і праходжанне ліній наводкі.

Стала магчымай павярхоўная загартоўка металу. Да белага гартавання дэталь даводзіцца не пасродкам апускання ў ачаг полымя, як гэта было ў сярэднія вякі, а за кошт рэзістыўнага нагрэву токамі, навядзення шпулькай, якая не мае з ёй прамога кантакту. Такая тэхналогія забяспечвае унікальныя, на першы погляд супярэчлівыя ўласцівасці: звонку выраб можа быць цвёрдым, а ўнутры пластычным. Павярхоўная індукцыйная загартоўка ўжываецца ў тых выпадках, калі патрабуецца трываласць і недапушчальная далікатнасць.

Аўтарам тэарэтычнага абгрунтавання і методыкі практычнага прымянення гэтай тэхналогіі стаў у 1936 годзе наш суайчыннік - прафесар В.П. Вологдин. Акрамя фізічных вартасцяў, дадзеная распрацоўка выгадная і эканамічна, паколькі на нагрэў нарыхтоўкі ідзе практычна ўся выпраменьваная індуктар энергія.