Commoda adipisci possunt perspicientiam unius strati structurae granorum quae mores mechanicos chalybis inoxidabilis regit. Getty Images
Delectus chalybis inoxidabilis et mixturarum aluminii plerumque circa firmitatem, ductilitatem, elongationem, et duritiam versatur. Hae proprietates indicant quomodo partes constitutivae metalli oneribus applicatis respondeant. Sunt index efficax moderandi restrictiones materiae rudis; id est, quanto flectetur antequam frangatur. Materia rudis processum formationis sine frangenda sustinere debet.
Examen destructivum tensile et durities methodus fidissima et sumptibus efficax est ad proprietates mechanicas determinandas. Attamen hae probationes non semper tam fidissimae sunt, cum crassitudo materiae rudis magnitudinem exempli limitare incipit. Examen tensile productorum metallicorum planorum utique adhuc utile est, sed utilitates acquiri possunt per inspectionem accuratius unius strati structurae grani quod eius mores mechanicos regit.
Metalla ex serie crystallorum microscopicorum, qui grana appellantur, constant. Per totum metallum temere distribuuntur. Atomi elementorum mixturae, ut ferri, chromii, niccoli, manganesii, silicii, carbonii, nitrogenii, phosphori et sulfuris in chalybibus austeniticis inoxidabilibus, partem unius grani constituunt. Hi atomi solutionem solidam ionum metallicorum formant, quae per electrones communes in reticulum crystallinum iunguntur.
Compositio chemica mixturae metallorum ordinationem atomorum in granis, quae structura crystallina appellatur, thermodynamicē praeferentiam determinat. Partes homogeneae metalli structuram crystallinam repetitam continentes unum vel plura grana, quae phases appellantur, formant. Proprietates mechanicae mixturae metallorum functio sunt structurae crystallinae in mixtura metallorum. Idem valet de magnitudine et ordinatione granorum cuiusque phasis.
Plerique homines gradus aquae bene norunt. Cum aqua liquida gelat, in glaciem solidam convertitur. Attamen, cum ad metalla venit, non est una tantum phasis solida. Familiae quaedam mixturarum metallicarum secundum suas phases nominantur. Inter chalybes inoxidabiles, mixturae austeniticae seriei 300 praecipue ex austenita constant cum recoquuntur. Attamen, mixturae seriei 400 ex ferrite in chalybe inoxidabili 430 vel martensite in mixturis chalybis inoxidabilis 410 et 420 constant.
Idem valet de mixturis titanii. Nomen cuiusque gregis mixturis indicat praevalentem phasim temperatura ambiente – alpha, beta, vel mixturam utriusque. Sunt mixturae alpha, prope-alpha, alpha-beta, beta, et prope-beta.
Cum metallum liquidum solidificat, particulae solidae phasis thermodynamicē praeferendae praecipitabunt ubi pressio, temperatura et compositio chemica permittunt. Hoc plerumque fit ad interfacies, sicut crystalli glaciei in superficie stagni tepidi die frigida. Cum grana nucleantur, structura crystallina in una directione crescit donec aliud granum invenitur. Limites granorum in intersectionibus clathrorum discrepantium formantur propter diversas orientationes structurarum crystallinarum. Finge te fasciculum cuborum Rubik diversarum magnitudinum in arca ponere. Quisque cubus ordinationem quadratam reticuli habet, sed omnes in diversas directiones fortuitas ordinabuntur. Opus metallicum plene solidificatum constat ex serie granorum quasi fortuito orientatorum.
Quotiescumque granum formatur, possibilitas vitiorum linearium est. Haec vitia sunt partes structurae crystallinae desunt, quae dislocationes appellantur. Hae dislocationes et motus earum subsequens per granum et trans limites granorum ad ductilitatem metallicam fundamentales sunt.
Sectio transversalis materiae fabricandae figitur, molitur, politur et inciditur ut structura granorum videatur. Cum uniformes et aequaxe dispositae sunt, microstructurae in microscopio optico observatae paulo similes sunt aenigmati. Re vera, grana tridimensionalia sunt, et sectio transversalis cuiusque grani variabit secundum orientationem sectionis transversalis materiae fabricandae.
Cum structura crystallina omnibus atomis suis repleta est, nullus locus motui est praeter extensionem vinculorum atomicorum.
Cum dimidiam partem ordinis atomorum removes, occasionem creas alteri ordini atomorum ut in eam positionem labatur, dislocationem efficaciter movens. Cum vis operi applicatur, motus aggregatus dislocationum in microstructura permittit ut flectatur, extendatur vel comprimatur sine fractura vel fractura.
Cum vis in mixturam metallicam agit, systema energiam auget. Si satis energiae additur ut deformatio plastica efficiatur, cancellus deformatur et novae dislocationes formantur. Logicum videtur hoc ductilitatem augere debere, cum plus spatii liberet et sic potentiam maioris motus dislocationum creat. Attamen, cum dislocationes colliduntur, se invicem reficere possunt.
Cum numerus et concentratio dislocationum crescunt, plures dislocationes inter se stringuntur, ductilitatem minuens. Tandem tot dislocationes apparent ut formatio frigida iam non sit possibilis. Cum dislocationes fixae existentes iam moveri non possint, vincula atomica in cancello extenduntur donec rumpantur aut frangantur. Haec est causa cur mixturae metallorum per laborem durescunt, et cur finis sit quantitati deformationis plasticae quam metallum sustinere potest antequam frangatur.
Granum etiam munus magnum in recoctione agit. Recoctio materiae induratae microstructuram essentialiter restituit et ita ductilitatem restituit. Per processum recoctionis, grana tribus gradibus transformantur:
Finge hominem per currum ferriviarium refertum ambulantem. Turbae comprimi possunt solum relinquendo spatia inter ordines, quasi dislocationes in cancello. Dum progrediuntur, homines post eos vacuum quod reliquerunt impleverunt, dum novum spatium ante eos creaverunt. Ubi ad alterum finem currus pervenerunt, dispositio vectorum mutatur. Si nimis multi homines simul transire conantur, vectores qui spatium motui eorum facere conantur inter se collidunt et parietes curruum ferriviarium percutiunt, omnes in loco coercentes. Quo plures dislocationes apparent, eo difficilius est eis simul moveri.
Interest intellegere minimum deformationis gradum requisitum ad recrystallizationem incitandam. Attamen, si metallum non satis energiae deformationis habet antequam calefiat, recrystallizatio non fiet et grana simpliciter ultra magnitudinem pristinam crescere pergent.
Proprietates mechanicae per moderationem incrementi granorum adaptari possunt. Limes granorum essentialiter murus dislocationum est. Hae motum impediunt.
Si incrementum granorum cohibeatur, maior numerus granorum minorum producetur. Haec grana minora subtiliora habentur secundum structuram granorum. Plures limites granorum significant minorem motum dislocationis et maiorem robur.
Si incrementum granorum non impeditur, structura granorum crassior fit, grana maiora, limites minores, et robur inferius.
Magnitudo granorum saepe numerus sine unitatibus, inter 5 et 15, appellatur. Haec proportio relativa est et cum diametro granorum medio refertur. Quo maior numerus, eo subtilior granularitas.
Norma ASTM E112 methodos ad magnitudinem granorum metiendam et aestimandam describit. Haec methodus quantitatem granorum in area data numerat. Hoc plerumque fit per sectionem transversalem materiae rudis secanda, eam terendo et poliendo, deinde acido corrosa ut particulae patefiant. Numeratio sub microscopio perficitur, et amplificatio permittit sufficientem granorum collectionem exemplorum. Numeros magnitudinis granorum ASTM assignare gradum rationabilem uniformitatis in forma et diametro granorum indicat. Etiam utile esse potest variationem magnitudinis granorum ad duo vel tria puncta limitare ut constans effectus per totum opus fabricatum confirmetur.
In casu duritiei per laborem, robur et ductilitas relationem inversam habent. Relatio inter magnitudinem grani ASTM et robur solet esse positiva et firma, plerumque elongatio inverse proportionalis est magnitudini grani ASTM. Attamen, incrementum grani excessivum potest facere ut materiae "molles mortuae" non iam efficaciter duritiem exerceant.
Magnitudo granorum saepe numerus sine unitatibus, inter 5 et 15, appellatur. Haec proportio relativa est et cum diametro granorum medio refertur. Quo altior valor magnitudinis granorum secundum ASTM, eo plura grana per unitatem areae.
Magnitudo granorum materiae recoctae variat cum tempore, temperatura et celeritate refrigerationis. Recoctio plerumque perficitur inter temperaturam recrystallizationis et punctum liquefactionis mixturae. Intervallum temperaturae recoctionis commendatum pro mixtura chalybis austenitici inoxidabilis 301 est inter 1900 et 2050 gradus Fahrenheit. Liquescere incipiet circa 2550 gradus Fahrenheit. Contra, titanium commercialiter purum gradus 1 debet recoqui ad 1292 gradus Fahrenheit et liquescere circa 3000 gradus Fahrenheit.
Per recoctionem, processus recuperationis et recrystallizationis inter se certant donec grana recrystallizata omnia grana deformata consumant. Celeritas recrystallizationis cum temperatura variat. Postquam recrystallizatio completa est, incrementum granorum superat. Opus chalybis inoxidabilis 301 ad 1900°F per horam recoctum structuram granorum subtiliorem habebit quam idem opus ad 2000°F per idem tempus recoctum.
Si materia non satis diu in debito spatio recoctionis tenetur, structura resultans potest esse combinatio granorum veterum et novorum. Si proprietates uniformes per totum metallum desiderantur, processus recoctionis debet conari ad structuram granorum uniformem et aequaxam consequendam. Uniformis significat omnia grana fere eandem magnitudinem habere, et aequaxum significat fere eandem formam habere.
Ad microstructuram uniformem et aequaxialem obtinendam, singulae res eidem caloris quantitati per eundem tempus exponi debent et eadem celeritate refrigerari debent. Hoc non semper facile aut possibile est cum recoctione per vices, itaque interest saltem exspectare donec tota res temperatura propria saturata sit antequam tempus macerationis calculetur. Tempora macerationis longiora et temperaturae altiores structuram granorum crassiore/materiam molliorem et vice versa efficient.
Si magnitudo granorum et robur inter se conexum est, et robur nota est, cur grana computare, recte? Omnes probationes destructivae variabilitatem habent. Probationes tensiles, praesertim ad crassitudines minores, magnopere a praeparatione exemplaris pendent. Resultata robur tensile quae proprietates materiales reales non repraesentant, praematuram defectum pati possunt.
Si proprietates per totam materiam non sunt uniformes, sumere specimen vel exemplum ad tensile tentandum ex uno latere fortasse non totam fabulam revelabit. Praeparatio et probatio speciminis etiam tempus consumere possunt. Quot probationes fieri possunt pro dato metallo, et in quot directionibus fieri potest? Aestimatio structurae granorum est praesidium additum contra inopinata.
Anisotropica, isotropica. Anisotropia ad directionalitatem proprietatum mechanicarum refertur. Praeter robur, anisotropia melius intellegi potest per examinationem structurae granorum.
Structura granorum uniformis et aequiaxialis isotropica esse debet, id est, easdem proprietates in omnibus directionibus habere. Isotropia praecipue magni momenti est in processibus profundae tractionis ubi concentricitas critica est. Cum materia in formam trahitur, materia anisotropica non uniformiter fluet, quod ad vitium quod "earing" appellatur ducere potest. "Earing" fit ubi pars superior poculi siluetam undulatam format. Examinatio structurae granorum locum inhomogeneitatum in materia revelare et causam principalem diagnosticare potest.
Recta recoctio ad isotropiam assequendam necessaria est, sed etiam magni momenti est magnitudinem deformationis ante recoctionem intellegere. Dum materia plastica deformatur, grana deformari incipiunt. In casu laminationis frigidae, crassitudine in longitudinem convertenda, grana in directionem laminationis elongabuntur. Dum proportio granorum mutatur, ita etiam isotropia et proprietates mechanicae generales mutantur. In casu operum graviter deformatorum, quaedam orientatio etiam post recoctionem retineri potest. Hoc anisotropiam efficit. Pro materiis profunde extractis, interdum necesse est quantitatem deformationis ante recoctionem finalem limitare ad detritionem vitandam.
Cortex aurantii. Non solum vitium extractionis profundae cum forma coniunctum est collectio. Cortex aurantii oritur cum materiae primae cum particulis nimis crassis trahuntur. Quodque granum deformatur independenter et secundum orientationem crystalli sui. Differentia deformationis inter grana adiacentia aspectum texturatum similem cortici aurantii efficit. Textura est structura granularis in superficie parietis cyathorum revelata.
Sicut elementa elementaria in velo televisifico, cum structura granorum subtilium, differentia inter singula grana minus conspicua erit, resolutionem efficaciter augens. Proprietates mechanicas solas specificare fortasse non sufficit ad magnitudinem granorum satis subtilem curandam ut effectum corticis aurantii impediatur. Cum variatio dimensionalis operis minor est quam decies diametro granorum, proprietates singulorum granorum habitum formationis impellent. Non aequaliter per multa grana deformatur, sed magnitudinem et orientationem specificam cuiusque grani reflectit. Hoc ex effectu corticis aurantii in parietibus cyathorum extractorum videri potest.
Pro magnitudine grani ASTM 8, diameter grani medius est 885 µin. Hoc significat quamlibet reductionem crassitudinis 0.00885 unciarum vel minus ab hoc effectu microformationis affici posse.
Quamquam grana crassa problemata in profunda tractione causare possunt, interdum ad impressionem commendantur. Impressio est processus deformationis in quo materia laminaris comprimitur ut topographiam superficiei desideratam, ut quarta pars linearum facialium Georgii Washingtonii, imprimatur. Dissimiliter tractioni filorum, impressio plerumque non magnum fluxum materiae in massa requirit, sed magnam vim requirit, quae superficiem materiae laminaris fortasse deformabit.
Quapropter, tensionem fluxus superficialis minuendo per usum structurae granorum crassioris, vires necessarias ad rectam impletionem formae minuere potest. Hoc praecipue verum est pro impressione liberae formae, ubi dislocationes in granis superficialibus libere fluere possunt, potius quam ad limites granorum accumulari.
Propensiones hic tractatae sunt generalizationes quae fortasse ad sectiones specificas non pertinent. Attamen, utilitates mensurae et uniformationis magnitudinis granorum materiae rudis cum novas partes designant, ad vitia communia vitanda et parametros formationis optimizandos, illustraverunt.
Fabricatores machinarum ad metallum imprimendum accurate et operationum profundae tractionis in metallo ad partes suas formandas bene collaborabunt cum metallurgis in revolventibus accuratis technicis qualificatis, qui eis adiuvare possunt ad materias usque ad gradum granorum optimizandum. Cum periti metallurgici et machinales utriusque partis necessitudinis in unum gregem integrantur, hoc effectum transformativum habere et exitus magis positivos producere potest.
STAMPING Journal est sola acta diurna industrialis dedicata necessitatibus mercatus impressionis metallorum serviendis. Ab anno 1989, publicatio technologias recentissimas, inclinationes industriales, optimas consuetudines et nuntios tractat ut adiuvet professionales impressionis negotia sua efficacius administrare.
Nunc cum pleno accessu ad editionem digitalem FABRICATORIS, facilis aditus ad pretiosas opes industriae.
Editio digitalis periodici "The Tube & Pipe Journal" nunc plene accessibilis est, facilem aditum ad pretiosas opes industriae praebens.
Fruere pleno aditu ad editionem digitalem periodici STAMPING Journal, quae recentissima incrementa technologica, optimas rationes et nuntios industriales pro foro impressionis metallorum praebet.
Nunc cum pleno aditu ad editionem digitalem "The Fabricator en Español" (Fabricatoris Hispanice), facilis aditus ad pretiosas opes industriales.