Μια βασική φάση της θερμικής επεξεργασίας των μετάλλων είναι η απόσβεση. Περιλαμβάνει τη γρήγορη ψύξη ενός μεταλλικού αντικειμένου για την απόκτηση ή την αλλαγή ιδιοτήτων όπως η σκληρότητα, η αντοχή ή η ανθεκτικότητα.

Η ταχεία ψύξη μειώνει το χρόνο έκθεσης του μετάλλου σε υψηλές θερμοκρασίες και το προστατεύει από ελαττώματα. Επιπλέον, το μέταλλο μπορεί να υποστεί αλλοιώσεις ανάλογα με τη μέθοδο εφαρμογής και το μέσο.

Ο αέρας, το πετρέλαιο, το νερό και η άλμη είναι μερικοί τυπικοί παράγοντες απόσβεσης.

Το λάδι χρησιμοποιείται ευρέως για την απόσβεση επειδή μεταφέρει γρήγορα τη θερμότητα χωρίς να παραμορφώνει σημαντικά το μέταλλο. Ακόμη και αν τα καυστικά αποσβεστικά με βάση το νερό είναι ταχύτερα, η δύναμη με την οποία λειτουργούν μπορεί να προκαλέσει θρυμματισμό ή παραμόρφωση ορισμένων υλικών.

Η διαφορά μεταξύ πετρελαίου και νερού είναι το κύριο σημείο που θα συζητηθεί στο άρθρο.

Τι είναι η διαδικασία απόσβεσης;

Η απόσβεση είναι μια διαδικασία ταχείας ψύξης που έχει ως αποτέλεσμα τη σκλήρυνση των υλικών. Ο ρυθμός απόσβεσης εξαρτάται από την ποιότητα του εκάστοτε υλικού, την εφαρμογή και τη σύνθεση των κραματικών συστατικών. Επιπλέον, διάφορες ιδιότητες του μέσου απόσβεσης το επηρεάζουν επίσης.

Θεωρητικά, πριν από την απόσβεση, ένα μεταλλικό ή γυάλινο υλικό υποβάλλεται σε θέρμανση πέραν της κανονικής του θερμοκρασίας. Στη συνέχεια, τίθεται σε ταχεία ψύξη για την άμεση απομάκρυνση της θερμότητας. Βοηθά στην τροποποίηση εκείνων των ιδιοτήτων της κρυσταλλικής δομής ενός υλικού που χάνονται κατά τη θέρμανση.

Για να κάνουμε το μέταλλο ή το γυαλί πιο σκληρό και άκαμπτο ως αντικείμενο, συχνά τα αποσβήνουμε. Η θερμοκρασία απόσβεσης ενός αντικειμένου πρέπει να είναι πάντα πάνω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσής του αλλά κάτω από τη θερμοκρασία τήξης του.

Στάδια της διαδικασίας απόσβεσης

Δύο άτομα εργάζονται γύρω από την πισίνα τήξης χάλυβα

Συνήθως υπάρχουν τρία στάδια της απόσβεσης που συμβαίνουν όταν ένα θερμό κομμάτι πλησιάζει το υγρό απόσβεσης. Τα στάδια αυτά καθορίζουν την αλλαγή των χαρακτηριστικών του απόσβεσης και του υλικού. Τα τρία στάδια είναι:

• Στάδιο ατμού
• Στάδιο βρασμού πυρήνων
• Στάδιο συναγωγής

Τώρα, ας τα εξετάσουμε σε βάθος.

Στάδιο ατμού

Το στάδιο της εξάτμισης μπαίνει στο παιχνίδι όταν η θερμή επιφάνεια του στοιχείου έρχεται σε αρχική επαφή με το υγρό σβέστιο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας ατμοσφαιρικής ασπίδας γύρω από το στοιχείο. Η αγωγιμότητα λαμβάνει χώρα σε κάποιο βαθμό κατά τη διάρκεια της φάσης των ατμών.

Ωστόσο, η κύρια μέθοδος μεταφοράς θερμότητας σε αυτό το στάδιο είναι η ακτινοβολία μέσω της κουβέρτας υδρατμών. Η κουβέρτα που σχηματίζεται είναι σχετικά σταθερή.

Ο μόνος τρόπος για να επιταχυνθεί η απομάκρυνσή του είναι η ανάδευση ή η προσθήκη διαφορετικών πρόσθετων. Επιπλέον, είναι προτιμότερο το στάδιο αυτό να είναι όσο το δυνατόν συντομότερο.

Ο λόγος είναι ότι συμβάλλει σημαντικά στις μαλακές περιοχές που αναπτύσσονται κατά την απόσβεση. Επομένως, μπορεί να αναπτυχθούν ανεπιθύμητα μικροσυστατικά, εάν αφεθεί να συνεχιστεί.

Στάδιο βρασμού πυρήνων

Είναι το δεύτερο στάδιο μετά την ατμώδη φάση. Αρχίζει όταν το ρευστό που βρίσκεται πιο κοντά στην επιφάνεια του υλικού αρχίζει να βράζει και το στάδιο των ατμών αρχίζει να καταρρέει. Είναι το ταχύτερο στάδιο ψύξης του συγκεκριμένου εξαρτήματος.

Λόγω της μετάδοσης θερμότητας από τη θερμαινόμενη επιφάνεια και της επακόλουθης απορρόφησης στο υγρό σβέστης, είναι δυνατή η εξαγωγή σημαντικών ποσοστών θερμότητας. Επιτρέπει στο ψυχόμενο υγρό να πάρει τη θέση του στην επιφάνεια.

Αρκετά αποσβεστικά έχουν συμπεριλάβει πρόσθετα για την ενίσχυση των μέγιστων ρυθμών ψύξης ενός υγρού. Ο βρασμός τελειώνει κάθε φορά που η επιφανειακή θερμοκρασία του εξαρτήματος πέφτει κάτω από το σημείο βρασμού του υγρού.

Για τα εξαρτήματα που είναι επιρρεπή στην παραμόρφωση, μέσα όπως έλαια και άλατα υψηλής θερμοκρασίας παρέχουν καλά αποτελέσματα. Διαφορετικά, τα υλικά μπορεί να γίνουν εύθραυστα και να καταστραφούν γρήγορα κατά τη διάρκεια των επιθυμητών εφαρμογών.

Στάδιο Συναγωγής

Η συναγωγή είναι το τελικό στάδιο της διαδικασίας. Συμβαίνει όταν το υλικό φτάσει σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το σημείο βρασμού του σβέστη. Το στάδιο της συναγωγής περιλαμβάνει τη μεταφορά θερμότητας μέσω του χύδην ρευστού και η αφετηρία του είναι η αγωγή.

Είναι το πιο αργό στάδιο, επειδή η μεταφορά θερμότητας χρειάζεται πολύ χρόνο για να φτάσει σε όλα τα μόρια μέσα στον όγκο. Ο έλεγχος της εκκένωσης της θερμότητας μέσω συναγωγής περιλαμβάνει πολλές μεταβλητές, όπως η ειδική θερμότητα του αποσβεστικού υλικού και η θερμική αγωγιμότητά του.

Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του αποσβεστικού μέσου και του υλικού μπορεί να επηρεάσει τη διαδικασία συναγωγής. Συνήθως, το μεγαλύτερο μέρος της παραμόρφωσης συμβαίνει σε αυτό το σημείο.

Τα παραπάνω τρία στάδια απόσβεσης λαμβάνουν χώρα με τη σειρά σε μια συγκεκριμένη θέση. Ωστόσο, ανάλογα με τη γεωμετρία του τεμαχίου και την ανάδευση, διαφορετικές περιοχές θα ξεκινήσουν τις διάφορες φάσεις σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.

Οι τρεις φάσεις της διαδικασίας απόσβεσης

Μέσα απόσβεσης

Η απόσβεση πραγματοποιείται μέσω οποιουδήποτε μέσου, και παρακάτω παρατίθεται ο κατάλογος 4 διαφορετικών μέσων. Το καθένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, ανάλογα με τις ιδιότητές του, τα στοιχεία που έρχονται σε επαφή, το χρόνο, τους νόμους μεταφοράς θερμότητας και τις σχέσεις.

1. Αέρας: Χρήση κανονικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος για την ψύξη του θερμαινόμενου υλικού
2. Αλατόνερο: Ένα διάλυμα αλατιού και νερού είναι το ταχύτερο μέσο ψύξης κατά την απόσβεση.
3. Πετρέλαιο: Μια αξιόπιστη και ταχύτερη εναλλακτική λύση απόσβεσης έναντι του αέρα.
4. Νερό: Γρηγορότερη από τον αέρα ή το πετρέλαιο στην απόσβεση υγρών.

Παρόλο που η βιβλιογραφία έχει τεράστιες πληροφορίες για τα παραπάνω μέσα, ας εξερευνήσουμε τα δύο σημαντικότερα, το λάδι και το νερό.

Απόσβεση νερού

Το νερό έχει την ιδιότητα να ψύχει το υλικό ταχύτερα από ό,τι το λάδι και ο αέρας. Έτσι, η απόσβεση μέσω του νερού είναι μια γρήγορη διαδικασία.

• Η διαδικασία απόσβεσης με άλμη έχει σημαντικά πιο σκληρή αντίδραση κατά την ψύξη από οποιαδήποτε άλλη, ενώ η χρήση νερού είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος.
• Πριν από αυτή τη διαδικασία, το νερό πρέπει να είναι σε θερμοκρασία δωματίου ή στην επιθυμητή θερμοκρασία. Στη συνέχεια, όταν το θερμαινόμενο υλικό τοποθετείται σε νερό ψύξης, αλλάζει τις φάσεις του ανάλογα με τα στάδια.
• Τα αποτελέσματα έρχονται γρηγορότερα στην απόσβεση με νερό. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι πρόκειται για μια μέθοδο ταχείας ψύξης. Ως εκ τούτου, είναι η λιγότερο δαπανηρή τόσο από άποψη χρημάτων όσο και χρόνου. Ωστόσο, φυσικά, το γρήγορο αποτέλεσμα συνοδεύεται και από σημαντικά μειονεκτήματα.
• Το μειονέκτημα των άκαμπτων, εύθραυστων και εύκολα θραυστών τελικών προϊόντων έρχεται με αυτή τη γρήγορη ή άμεση ταχύτητα. Το υλικό που αποσβήνεται μπορεί να χαρακτηριστεί είτε ως καλής είτε ως κακής ποιότητας.
• Η απόσβεση με νερό είναι μια βιώσιμη επιλογή στην περίπτωση της σκλήρυνσης του χάλυβα. Ο λόγος είναι ότι ο χάλυβας έχει έναν μοναδικό τρόπο ψύξης που μπορεί να επιτευχθεί μέσω του νερού. Ο ανθρακωμένος χάλυβας θερμαίνεται πάνω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσής του.
• Με την άμεση ψύξη του χάλυβα, η απόσβεση με νερό αποτρέπει το λιώσιμο του χάλυβα σε αυτό το στάδιο, ενώ διαφορετικά θα έλιωνε αν δεν σταματούσε. Επομένως, η απόσβεση με νερό είναι πιο κατάλληλη για τον χάλυβα από ό,τι τα άλλα μέσα.

Απόσβεση λαδιού

Μία από τις πιο δημοφιλείς τεχνικές απόσβεσης στον τομέα της απόσβεσης μετάλλων είναι η απόσβεση με λάδι. Η βέλτιστη μέθοδος για τη σκλήρυνση μεταλλικών κραμάτων τους δίνει την απαραίτητη σκληρότητα και ισχύ χωρίς να τα κάνει να γίνουν άκαμπτα και εύθραυστα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

Η απόσβεση με λάδι έχει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά το κυριότερο είναι ότι θερμαίνεται πιο αργά από άλλα μέσα απόσβεσης και ψύχεται για μεγαλύτερη διάρκεια, δίνοντας στο θερμαινόμενο υλικό μεγαλύτερη σταθερότητα και χρόνο σκλήρυνσης.

Επιπλέον, αυτό εγγυάται ότι το υλικό που αποσβήνεται δεν θα είναι υπερβολικά εύθραυστο και θα κρατήσει απόλυτα καλά. Επομένως, είναι προτιμότερη από τις μεθόδους νερού, αέρα ή άλμης, επειδή μειώνει την πιθανότητα να παραμορφωθεί ή να ραγίσει το σώμα του αποσβησμένου μετάλλου.

Η απόσβεση είναι μια διαδικασία ταχείας ψύξης

Διαφορά μεταξύ νερού και λαδιού απόσβεσης

Το νερό και το πετρέλαιο είναι δύο διαφορετικοί τύποι μέσων. Και τα δύο διακρίνονται σε ορισμένες πτυχές και συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά την απόσβεση. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει μια επισκόπηση των διαφορών μεταξύ των δύο μέσων.

Απόσβεση με νερό έναντι απόσβεσης με λάδι

Συμπέρασμα

• Μια διαδικασία ταχείας ψύξης που ονομάζεται απόσβεση προκαλεί τη σκλήρυνση των υλικών. Οι ποιότητες, οι εφαρμογές και η σύνθεση των κραματικών συστατικών του χάλυβα επηρεάζουν το ρυθμό απόσβεσης.
• Ο ρυθμός με τον οποίο ψύχεται μια ουσία εξαρτάται επίσης από τα χαρακτηριστικά του μέσου απόσβεσης. Το παρόν άρθρο έδωσε έμφαση στα μέσα πετρελαίου και νερού. Και τα δύο είναι μοναδικά ανάλογα με τις διαφορετικές εφαρμογές.
• Το λάδι είναι καλό για την απόσβεση επειδή μεταφέρει γρήγορα τη θερμότητα χωρίς να μεταβάλλει το μέταλλο. Αν και τα καυστικά αποσβεστικά με βάση το νερό είναι ταχύτερα, η ισχύς με την οποία λειτουργούν έχει τη δυνατότητα να σπάσει ή να παραμορφώσει ορισμένα υλικά.