De elektrische, magnetische en structurele eigenschappen van metalen kunnen door verhitting worden veranderd. Aangezien de toepassingen van metaal uiteenlopen, geven verschillende omgevingen de voorkeur aan verschillende kwaliteiten. In technische toepassingen is bijvoorbeeld taaiheid gewenst; in elektrische toepassingen is een lage elektrische weerstand belangrijk.
Er zijn een aantal manieren om metaal te verhitten die gewoonlijk worden gebruikt om deze eigenschappen te veranderen. De temperatuur waaraan het metaal wordt verwarmd en de snelheid van het koelen worden zorgvuldig gecontroleerd om het gewenste resultaat te bereiken.
Het effect van warmte op metaal
De belangrijkste manieren waarop metalen door warmte worden getransformeerd:
- Elektrische weerstand
- Thermische uitzetting
- Structuur
- Magnetisme
Elektrische weerstand
Elektrische weerstand is de maatstaf van hoe sterk het metaal de doorgang van elektrische stroom belemmert. Wanneer elektronen door het metaal gaan, verstrooien zij zich als zij tegen de metaalstructuur botsen. Wanneer het metaal wordt verwarmd, absorberen de elektronen meer energie en bewegen ze sneller. Dit leidt tot meer verstrooiing, waardoor de weerstand toeneemt. Thermometers gebruiken eigenlijk de verandering in elektrische weerstand in een stuk draad om de temperatuur te meten.
Thermische uitzetting
Metaal zet uit bij verhitting. Lengte, oppervlakte en volume zullen toenemen met de temperatuur. De wetenschappelijke term hiervoor is thermische uitzetting. De mate van thermische uitzetting varieert bij verschillende metaalsoorten. Thermische uitzetting ontstaat doordat warmte de trillingen van de atomen in het metaal doet toenemen. Rekening houden met thermische uitzetting is essentieel bij het ontwerpen van metalen constructies. Een alledaags voorbeeld is het ontwerp van huishoudbuizen, die moeten uitzetten en krimpen naarmate de seizoenen veranderen.
Structuur
Metalen zijn opgebouwd uit een symmetrische structuur van atomen, bekend als een allotroop. Verhitting van het metaal zal atomen van hun positie verplaatsen en de verplaatste atomen vormen een nieuwe structuur. Dit proces staat bekend als allotropische fasetransformatie. Allotrope fasetransformatie verandert de hardheid, sterkte en taaiheid van het metaal. De belangrijkste allotrope fasetransformatie wordt ondergaan door ijzer. Wanneer ijzer wordt verhit tot meer dan 1674 graden Fahrenheit, kan het meer koolstof opnemen, een ingrediënt dat de hardheid van elk staalproduct zal verhogen. Dit gewenste effect wordt gebruikt in verschillende soorten staal met een hoog koolstofgehalte (meer dan 0,50 koolstof) – Voorbeeld: Gereedschapsstaal
Magnetisme
Er zijn drie metalen met magnetische eigenschappen: ijzer, nikkel en kobalt. Zij staan bekend als ferromagnetische metalen. Verhitting van deze metalen zal hun magnetisatie verminderen tot het punt waarop het magnetisme volledig is verdwenen. De temperatuur waarbij dit gebeurt, wordt de Curietemperatuur genoemd. Voor nikkel is deze temperatuur 626 graden Fahrenheit; voor kobalt is dit 2.012 graden Fahrenheit; en voor ijzer is dit 1.418 graden Fahrenheit.
Warmtebehandeling
Warmtebehandeling is een proces dat bedoeld is om de eigenschappen van het metaal te veranderen zodat het beter geschikt is voor het beoogde gebruik. De belangrijkste soorten warmtebehandeling zijn:
- Gloeien
- Normaliseren
- Harden
- Tempereren
Gloeien
Gloeien wordt vaak gebruikt om metalen, waaronder ijzer, staal, koper, messing en zilver, zachter te maken. Het proces houdt in dat het metaal tot een bepaalde temperatuur wordt verhit en dan langzaam in een gecontroleerd tempo wordt afgekoeld. Het ontharden verandert de fysische en chemische eigenschappen van het metaal om de vervormbaarheid te verhogen en de hardheid te verminderen. Dit vergemakkelijkt vormgevings-, stans- of vormingsprocessen en maakt het mogelijk het metaal gemakkelijker te snijden. Uitgloeien verbetert ook de elektrische geleiding.
Normaliseren
Normaliseren (gewoonlijk genormaliseerd genoemd) wordt toegepast op legeringen om uniformiteit in korrelgrootte en samenstelling te verkrijgen. Het metaal wordt verhit tot een vooraf bepaalde temperatuur en vervolgens afgekoeld met lucht. Het resulterende metaal is vrij van ongewenste onzuiverheden en vertoont een grotere sterkte en hardheid. Normaliseren wordt vaak gebruikt om een harder en sterker staal te produceren, zij het een staal dat minder taai is dan het staal dat door gloeien wordt geproduceerd. Gewoonlijk wordt het normalisatieproces uitgevoerd op materialen die machinaal bewerkt zullen worden, omdat het proces deze eigenschap heeft verbeterd.
Harden
Harden wordt toegepast op staal en andere legeringen om hun mechanische eigenschappen te verbeteren. Tijdens het harden wordt het metaal verhit tot een hoge temperatuur en deze temperatuur wordt gehandhaafd totdat een deel van de koolstof is opgelost. Vervolgens wordt het metaal uitgeblust, wat inhoudt dat het snel in olie of water wordt afgekoeld. Door harden wordt een legering verkregen met een hoge sterkte en slijtvastheid. Harden verhoogt echter ook de brosheid en is niet geschikt voor technische toepassingen. Wanneer het oppervlak van het onderdeel hard genoeg moet zijn om slijtage en erosie te weerstaan, terwijl de taaiheid en taaiheid om schokken en schokbelasting te weerstaan behouden moeten blijven, wordt oppervlakte harden gebruikt.
Tempereren
Tempereren wordt toegepast op staal waar taaiheid gewenst is. Ongetemperd staal is zeer hard, maar te bros voor de meeste praktische toepassingen. Temperen is een warmtebehandelingsproces bij lage temperatuur dat gewoonlijk na het harden (neutraal harden, dubbel harden, atmosferisch carbonitreren, of inductie harden) wordt uitgevoerd om een gewenste hardheid/taaiheid verhouding te bereiken. Het proces omvat het verhitten van staal tot een lagere temperatuur om een deel van de overtollige hardheid te verminderen. Het metaal wordt dan toegestaan om in stille lucht af te koelen die in een taaier en minder bros staal resulteert.
Metalsupermarkets is de grootste metaalleverancier van de wereld klein-hoeveelheid met meer dan 85 brick-and-mortar opslag over de V.S., Canada, en het Verenigd Koninkrijk. Wij zijn metaalexperts en leveren al sinds 1985 kwaliteit aan de klantenservice en producten.
Bij Metal Supermarkets leveren wij een breed scala aan metalen voor een verscheidenheid aan toepassingen. Onze voorraad omvat: roestvrij staal, gelegeerd staal, gegalvaniseerd staal, gereedschapsstaal, aluminium, messing, brons en copper.
Onze warmgewalste en koudgewalste staal is beschikbaar in een breed scala van vormen, waaronder: bars, buizen, platen en bladen. Wij kunnen metaal aan uw nauwkeurige specifications.
Bezoek een van onze 80+ plaatsen in Noord-Amerika today.