จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อโลหะถูกทำให้ร้อน?ความร้อนของโลหะนำไปสู่ผลลัพธ์หลายอย่างในคราวเดียว นี่คือสาเหตุหลัก1. โลหะขยายตัวทางความร้อนในทุกทิศทาง กล่าวคือ ความยาว ความกว้าง และพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น เมื่อโลหะได้รับความร้อน อะตอมและโมเลกุลของมันจะเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น พันธะระหว่างอะตอมจะอ่อนลง ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มระยะห่างระหว่างพวกมันและการเพิ่มปริมาตรของโลหะ เมื่อเย็นลง มิติจะถูกคืนค่า2.โลหะและโลหะผสมส่วนใหญ่เพิ่มความเหนียวเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น รวมถึงเหล็ก เหล็กกล้า ทองแดง อะลูมิเนียมและโลหะผสม แมกนีเซียม ทองเหลือง และอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน โลหะเหล่านี้ได้รับความสามารถในการปลอมแปลง เช่น เปลี่ยนรูปร่างโดยไม่แตกหักภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก ตัวอย่างเช่น เหล็กที่ร้อนถึง 700°C (1292°F) ต้องใช้แรงตีขึ้นรูป 4.5 เท่าของเหล็กที่ร้อนถึง 1200°C (2192°F) โลหะและโลหะผสมอื่นๆ เช่น เหล็กหล่อเทา บรอนซ์ดีบุก และโลหะผสมสังกะสี จะไม่เสียรูปเมื่อถูกความร้อน พวกมันเปราะและแตกหักเมื่อถูกกระแทกผลึกโลหะมักมีโครงสร้างปกติ โดยมีอะตอมเรียงตามลำดับที่แน่นอน อย่างไรก็ตาม เมื่อโลหะได้รับความร้อน อะตอมจะเคลื่อนที่ได้มากขึ้นและโลหะจะมีความเหนียวมากขึ้น การให้ความร้อนแก่โลหะยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในประเภทของโครงสร้างผลึกได้ การเปลี่ยนโครงสร้างจะทำให้ความเหนียวลดลงหรือเพิ่มขึ้นเนื่องจากประเภทของโครงสร้างมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของโลหะ สิ่งนี้อธิบายได้ว่าเหตุใดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความเป็นพลาสติกระหว่างการให้ความร้อนจึงแตกต่างกันสำหรับโลหะต่างชนิดกัน3. การแผ่รังสีความร้อนของโลหะเมื่อถูกความร้อนทำให้เกิดการเรืองแสงสีเชอร์รี่เข้มของเหล็ก ซึ่งสังเกตได้ชัดเจนแล้วเมื่อได้รับความร้อนถึง 550°C (1022°F) และที่ 850°C (1562°F) มันจะกลายเป็นสีแดงสด และ จากนั้นเป็นสีส้ม (950°C, 1742°F), สีเหลือง (1000°C, 1832°F) และสีขาว (1300°C, 2372°F ขึ้นไป)อย่างที่คุณเห็น สเปกตรัมของการแผ่รังสีความร้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ดังนั้นการสังเกตสีของการชุบแข็งจึงสามารถใช้ประเมินอุณหภูมิของโลหะได้ ซึ่งมักใช้ในการอบชุบด้วยความร้อนและการตีขึ้นรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งก่อนการประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แบบไม่สัมผัส . ชื่อของสีเรืองแสง: "ความร้อนแดง", "ความร้อนสีขาว" มักถูกใช้โดยนักโลหะวิทยาแทนการกำหนดอุณหภูมิที่แน่นอนการเปลี่ยนแปลงของสีของรังสีเกิดจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานของปฏิกิริยาภายใน การกระตุ้นและการคลายตัวของอะตอมของโลหะพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิที่สูงขึ้น การแผ่รังสีนี้ก็จะยิ่งเข้มข้นขึ้น สเปกตรัมของมันจะค่อยๆ อุดมด้วยรังสีคลื่นสั้นซึ่งเป็นผลมาจากอันตรกิริยากับพลังงานที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น การสนับสนุนหลักของรังสีอินฟราเรดที่อุณหภูมิต่ำจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจนถึงช่วงแสงที่มองเห็นได้และรังสีอัลตราไวโอเลตที่อุณหภูมิสูงมาก4. การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของพื้นผิวโลหะและการก่อตัวของชั้นออกไซด์บนผิวโลหะ ในกรณีของเหล็ก ชั้นดังกล่าวสามารถสร้างฟิล์มโลหะใสบาง ๆ ที่ยังคงอยู่เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงอุณหภูมิห้อง ในกรณีนี้ พื้นผิวของโลหะจะได้สีรุ้ง เนื่องจากพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยชั้นโปร่งใสบาง ๆ และทำงานเหมือนกระจก เมื่อชั้นนี้บางมาก จะสะท้อนแสงเพียงบางสีจากแสงแดด ซึ่งเป็นผลมาจากการรบกวนก่อนการถือกำเนิดของไพโรมิเตอร์ เอฟเฟกต์นี้ยังใช้เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิความร้อนของเหล็กและเหล็กกล้า สีถูกใช้เพื่อตัดสินอุณหภูมิความร้อนของเศษเหล็ก และผลที่ตามมาคือหัวกัดระหว่างการเจาะและการตัด ในยุคปัจจุบัน มีการใช้เพื่อสร้างรอยบนพื้นผิวของโลหะเหล็กและไททาเนียมโดยการให้ความร้อนเฉพาะที่ รวมถึงการหลอมด้วยเลเซอร์5.หากเหล็กถูกทำให้ร้อนมากขึ้น สูงกว่า 1300 °C (2372 °F อุณหภูมิเฉพาะจะขึ้นอยู่กับเกรดเหล็ก) การหลอมโลหะจะเริ่มขึ้นได้ การหลอมละลายเกิดขึ้นเนื่องจากอะตอมได้รับพลังงานสูงและพันธะระหว่างอะตอมถูกทำลาย และอะตอมจะสูญเสียตำแหน่งคงที่ในผลึกและสามารถเคลื่อนที่ไปรอบๆ ปริมาณวัสดุได้ สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียรูปร่างเดิมและควรป้องกันในระหว่างการอบชุบโลหะด้วยความร้อนดังนั้นเราจึงได้ทบทวนสั้น ๆ เกี่ยวกับกระบวนการที่เห็นได้ชัดซึ่งเกิดขึ้นกับโลหะเมื่อได้รับความร้อน อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะที่เกิดจากการอบชุบด้วยความร้อนนั้นเกิดจากสาเหตุที่ไม่ชัดเจนหลายประการ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโลหะ และเราจะพูดถึงเรื่องนี้ในรายละเอียดเพิ่มเติม