Hilfreiche Ratschläge

Metallalterung

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Metallteile und -oberflächen sind heute bei der Gestaltung des Innenraums sehr gefragt. Sie schmücken Möbel und Accessoires.

Altmetall ist gefragt: mit rauer Oberfläche und verschiedenen Farbnuancen. Ähnliche Dekordetails verleihen dem Interieur oder den Kleidungsstücken eine gewisse, bewährte Festigkeit.

Alterungsprozess

Das Altern als Wärmebehandlung wird als letzte Operation verwendet. Es ist auf solche Metalle und Legierungen anwendbar, bei denen eine übersättigte feste Lösung eine überschüssige Komponente freisetzen und sich spontan zersetzen kann.

Nach dem Alterungsprozess nimmt die Härte des Metalls mit der Festigkeit zu, gleichzeitig nimmt die Viskosität mit der Duktilität ab, diese Werte bleiben jedoch über die Lebensdauer des Produkts erhalten.

Die Stahlalterung wird durchgeführt, um die innere Struktur nach dem Härten zu ändern. Die resultierende feste Lösung von mit Kohlenstoff und Stickstoff gesättigtem Ferrit zersetzt sich beim Erhitzen. Abhängig von der Menge des Kohlenstoffgehalts in der Legierung kann die innere Struktur die Form annehmen:

  • scheibenförmig (in Form von dünnen Platten),
  • sphärisch
  • kubisch
  • nadelförmig.

Künstliche Metallalterung (Wärmebehandlung) wird bei solchen Legierungen angewendet, bei denen die Löslichkeit eines Elements im festen Zustand signifikant verringert ist. Dies äußert sich in einem Temperaturabfall.

Während der künstlichen Alterung in Stählen mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt von nicht mehr als 0,05% zersetzt sich die gesättigte Alpha-Feststofflösung. In diesem Fall werden überschüssige Phasen unterschieden. Eine solche Metamorphose führt zu einer Abnahme der Duktilität, aber zu einer Zunahme der Härte und Festigkeit.

Die Abbildung zeigt das Orowan-Modell, das die Bewegung von Versetzungen veranschaulicht. Die maximale Wirkung ist beim natürlichen Altern möglich, die dafür aufgewendete Zeit ist jedoch erheblich. Sie können die Geschwindigkeit des Prozesses durch künstliche Alterung erhöhen, gleichzeitig werden die Festigkeitseigenschaften verringert.

Härte gegen Alterungszeit

Das Diagramm zeigt deutlich, dass die Verkürzung der Alterungszeit keine hohe Härte ermöglicht.

Der Alterungsprozess ist stark abhängig von Kohlenstoff und Stickstoff. Dies macht sich insbesondere bei Weichstählen bemerkbar. Stickstoff mit sinkender Temperatur beginnt sich schlechter in Alpha-Eisen aufzulösen. Beispielsweise enthält gelöster Stickstoff bei einer Temperatur von 590 ° C 0,1%, aber bereits bei 20 ° C sinkt sein Gehalt auf 0,004%. Mit zunehmendem Alter setzt die Alpha-Lösung Nitride frei. Daher ist die Wirkung von Stickstoff bei Temperatureinwirkung im Vergleich zu demselben Kohlenstoff weniger ausgeprägt.

Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt in Stählen nimmt der durch thermische Einwirkung hervorgerufene Strukturänderungseffekt zu. Das Kohlenstoffvolumen, dessen Maximum sich in Alpha-Eisen auflösen kann, beträgt 0,02-0,04%. Mit diesem Gehalt hat das der natürlichen Alterung unterworfene gehärtete Produkt eine anderthalbmal höhere Härte als nach dem Tempern.

Alterung ist die Hauptmethode zur Erhöhung der Festigkeit von hitzebeständigen Legierungen (mit hohem Nickelgehalt). Diese Gruppe umfasst Legierungen auf der Basis von Aluminium, Kupfer und Magnesium. Zusätzlich verleiht die veränderte Struktur der obigen Metalle und Legierungen ihnen eine Koerzitivkraft.

Aluminium und Aluminium-Kupfer-Legierungen werden bei verschiedenen Temperaturen (über 100 ° C) aufgrund von Unterschieden in der Zersetzungstemperatur der Struktur verschiedener Metalle abgebaut. Auf diese Weise werden Strukturänderungen bei niedrigen und hohen Temperaturen unterschieden.

Die Zersetzung einer festen Lösung erfolgt auf zwei Wegen. Im ersten Fall schreitet diese Bildung und das Wachstum von Phasenteilchen über das gesamte Volumen fort. Im zweiten Fall ist der Zerfall intermittierend (zellular). Währenddessen wachsen Zellen in Kolonien. Die Kolonien haben eine zelluläre Struktur, und das Wachstum geht von der Korngrenze aus und bewegt sich nach innen, wodurch die Größe verringert wird.

Metallalterungstechnologie

  • Vor Arbeitsbeginn muss das Metall von Verunreinigungen gereinigt werden. Der Arbeitserfolg hängt von der Vorbereitung ab, daher muss die Oberfläche sorgfältig gereinigt werden. Manchmal wird sogar empfohlen, das Metall zu glühen, um restliche Harze oder andere Substanzen zu entfernen.
  • Wenn die Teile aus Kupfer oder Messing bestehen, muss sie zuerst mit einer schwachen Schwefelsäurelösung gebleicht werden. Und Eisen wird mit einer konzentrierten Schwefelsäurelösung behandelt. Aluminiumprodukte werden mit Bicarbonat-Soda behandelt. Unabhängig von der Art der Bearbeitung der Teile nach Abschluss der Arbeiten ist es erforderlich, diese gründlich unter fließendem Wasser abzuspülen und mit einer harten Bürste zu reinigen.

  • Salpetersäure wird zur Bearbeitung von Messing und Kupfer verwendet. Da das Verdampfen dieser Säure für den Menschen schädlich ist, ist besondere Vorsicht geboten, und es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, mit dieser Substanz in Innenräumen zu arbeiten. Es ist besser, nach draußen zu gehen, um mit Metall zu arbeiten.
  • Säure wird mit einem auf einen Holzstab gewickelten Wattestäbchen auf die Oberfläche eines Metallprodukts aufgetragen. Die Reaktion auf den Stoff ist sofort spürbar - die Metalloberfläche verfärbt sich von sattem Grün nach Schwarz. Nachdem die Reaktion stattgefunden hat, muss das Metall erhitzt werden, um die Verdampfung der Zusammensetzung zu vervollständigen. Anschließend wird das Produkt unter fließend heißem Wasser gewaschen.
  • Die Farbe des Endprodukts kann von Olivgrün bis Braun und von Hellgrau bis Schwarz reichen. Es hängt von der Konzentration der Säure, der Kontaktdauer und dem Grad der Erwärmung ab. Der erzielte Effekt ist sehr dauerhaft, sodass Sie das Teil polieren oder schleifen können.
  • Wenn die Eisenteile altern, werden sie gründlich gereinigt, mit Leinöl bestrichen und dann auf 300 bis 400 Grad Celsius erhitzt. Für eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung ist es besser, das Teil in einem Ofen zu erhitzen. Wenn ein heller Ton des Teils benötigt wird, wird Salpetersäure verwendet.
  • Für die Verarbeitung von Aluminiumprodukten verwende ich Kerosin oder Ruß. Diese Substanzen betonen die Struktur dieses Metalls und verleihen ihm ein schönes dekoratives Aussehen.
  • Methode der schnellen Alterung von Metallprodukten

    Häufig werden für verschiedene kreative Ideen Vintage-Knöpfe, Nadeln, Stifte, Nägel, Hufeisen usw. benötigt. Sie können solche Metallprodukte schnell mit Essig (1/4 Tasse) und Salz (2 Esslöffel) altern.

    1. Beide Substanzen werden gemischt und ein Metallteil wird in die resultierende Lösung eingetaucht.
    2. Die Zusammensetzung wird gerührt, mit einem Deckel mit Löchern bedeckt und 12 Stunden stehengelassen.
    3. Dann werden die Details herausgezogen und auf einer Zeitung getrocknet.
    4. Wenn sich übermäßig viel Rost gebildet hat, können Sie diese mit Sandpapier reinigen.

    Um mit der Lösung zu arbeiten, ist es besser, chemikalienbeständiges Glas- oder Plastikgeschirr zu nehmen.
    Mischen Sie die Komponenten mit einem Holz-, Kunststoff- oder Porzellanlöffel.
    Der Behälter benötigt ein größeres Volumen, da die Flüssigkeit nach dem Eintauchen in eine Lösung eines Metallteils zu schäumen beginnt.
    Wenn nicht im Freien gearbeitet wird, sollte ein gut belüfteter Bereich verwendet werden.

    Um das Metall zu altern, benötigen Sie:

    ✔ Natriumbicarbonat oder aktive Säuren,

    Arbeitsablauf

    - Derzeit gibt es viele Methoden der Metallbearbeitung und dekorativen Dekoration von Metallen, die durch die Entwicklung der chemischen Industrie erleichtert werden. Viele Methoden des Alterns von Metall sind aus der fernen Vergangenheit zu uns gekommen. Daher muss die Art der dekorativen Metallbearbeitung in Abhängigkeit vom gewünschten Ergebnis und der Art des verwendeten Metalls gewählt werden.

    - Vor Arbeitsbeginn ist die Oberfläche des Materials von jeglichen Verunreinigungen zu reinigen. Die Arbeitsergebnisse werden weitgehend von der Qualität dieser Stufe bestimmt. Das Produkt darf vorsichtig getempert werden, wodurch das restliche Harz oder andere Verunreinigungen entfernt werden.

    Kupfer- und Messinglegierungen sollten im Voraus in einer Lösung von Schwefelsäure geringer Konzentration gebleicht werden. Für Eisen wird in diesem Fall die Verwendung von Schwefelsäure für Aluminiumprodukte empfohlen - Bicarbonat-Soda.

    Nach der Verarbeitung müssen alle Gegenstände gründlich mit einer Bürste mit einem Metallstapel gewaschen und gereinigt werden. Erst danach können Sie mit der Dekoration selbst fortfahren.

    - Salpetersäure hilft beim Altern von Messing und Kupfer. Die Hauptsache ist, Sicherheitsmaßnahmen zu beachten (alle Arbeiten sollten im Freien durchgeführt werden), da diese Säure gefährliche Dämpfe abgibt. Ein Wattestäbchen muss auf einen Holzstab gewickelt werden. Bei diesem Gerät wird die Metalloberfläche mit Salpetersäure oder deren Lösung behandelt. Dann (nach Beendigung der Reaktion) sollte der Gegenstand erwärmt werden, bis die Verdampfungsreaktion aufhört.

    - Säurekonzentration, Metallbearbeitungszeit und der Grad der nachfolgenden Erwärmung sind die Hauptfaktoren, die die zukünftige Farbe der Oberfläche bestimmen.

    - Wenn Sie sich für Eisenprodukte entscheiden, müssen Sie diese sofort nach der Reinigung mit trocknendem Öl behandeln. Dann wird der Artikel auf 300-450C erhitzt. Bei Verwendung eines Ofens wird eine gleichmäßigere Oberfläche erhalten. Mit Salpetersäure lassen sich hellere Oberflächentöne erzielen.

    - Zum Dekorieren oder Altern der Aluminiumoberfläche sollten Sie Ruß oder Petroleum verwenden. Diese Substanzen betonen maximal alle Merkmale des Reliefs und verleihen der Oberfläche einen einzigartigen Charakter.

    Wärmealterung

    Die aushärtende Metallphase während der thermischen Belastung tritt am Maximalpunkt auf. Hier passiert eine metastabile Lücke der Lösung in der Guinier-Preston-Zone. Diese Art des Härtens von Metallen und Legierungen wird üblicherweise als Dispersion bezeichnet.

    Die Abhängigkeit der Festigkeit von Zeit und Temperaturalterung

    Bei längerer Einwirkung beginnt das Überkochen, dh eine Abnahme der Festigkeitseigenschaften. Dies ist betroffen von:

    • Koagulation
    • Teilweiser Ersatz von Partikeln durch inkohärente Partikel.

    Arten der thermischen Alterung von Metall:

    • Zweistufiges Abschrecken, dann Altern bei der Substitutionstemperatur und dann Altern bei erhöhter Temperatur, um die Einheitlichkeit der festen Lösung zu erhalten.
    • Abschrecken - Abschrecken und einphasiges Halten mit natürlicher Kühlung.
    • Natürlich - für Aluminiumlegierungen.
    • Künstlich - für Legierungen von Nichteisenmetallen, die auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher ist als die für die natürliche Zerstörung verwendete.
    • Stabilisierung - eine hohe Alterungstemperatur und eine lange Einwirkungszeit tragen dazu bei, die Abmessungen und Eigenschaften des Teils zu erhalten.

    Mechanische Alterung von Metall

    Die Zerstörung von Stahl mit Hilfe von Verformungskräften erfolgt im Temperaturbereich unterhalb des Rekristallisationsprozesses. Dies ist auf die Bildung und Bewegung von Versetzungen zurückzuführen. Bei der plastischen Kaltverformung erhöht sich die Versetzungsdichte, die mit zunehmender Belastung weiter zunimmt.

    Die sich ändernden mechanischen Eigenschaften des Metalls führen zu Versetzungen der Kohlenstoff- und Stickstoffatome, die sich in einer Alpha-Lösung befinden. Bei Erreichen der Versetzungen bilden die Atome Wolken (Cotrells Atmosphäre). Diese Cluster behindern die Bewegung von Versetzungen, wodurch eine Änderung der Eigenschaften auftritt. Eigenschaften gealterter wärmebehandelter Teile treten auf.

    Wird der Alterungseffekt durch Verformung stark durch Stickstoff, Nickel und Kupfer beeinflusst, so verschwindet dieser Effekt bei Zugabe von Vanadium, Titan und Niob vollständig. Daher wird empfohlen, Stahl mit einem Aluminiumgehalt von 0,02-0,07% zu verwenden.

    Empfohlene Alterungsmodi

    • für Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt: Temperatur ca. 130 ° C-150 ° C, Haltezeit ca. 25-30 Stunden,
    • für NE-Metalllegierungen: Temperatur ca. 250 ° C, Haltezeit ca. 1 Stunde.

    • für den natürlichen Prozess: Temperatur in der Größenordnung von 20 ° C,
    • für künstlichen Prozessfluss: Temperatur von ca. 250 ° C, Haltezeit von ca. 1 Stunde.

    Die Erwärmungstemperatur und die Haltezeit werden je nach Zusammensetzung für jede Metallsorte und Legierung individuell ausgewählt.

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