Primero, necesitamos un par de diagramas, y luego explicaré:
(fuente de la imagen: demir karbon denge diyagramı: TEKNİK PORT)
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(fuente de la imagen: Thin 15N20 – Ideal para cuchillos de cocina)
Entonces, en este ejemplo, estamos usando acero dulce, que, supondremos, es puro, por lo que consta de solo 2 elementos, carbono y acero. El primer gráfico es un diagrama de fase de acero. Los diagramas de fase son un poco difíciles de entender, así que hagámoslo por analogía.
(fuente de la imagen: Proveedores de cafeteras y cafeteras comerciales, cafeteras Illy & Gaggia)
Si alguna vez ha tenido una granizadora en una estación de servicio (como se distribuyó anteriormente), es posible que haya notado que llenan la máquina con líquido y permiten que se congele mientras se agita. Probablemente también habrás notado que después de un tiempo de beber el granizado, el granizado no es tan dulce y sabe cada vez más a hielo. Usted ve, un granizado es algo similar al acero. El azúcar evita que el agua se congele, pero parte del agua se congela de todos modos, lo que hace que el jarabe restante sea más difícil de congelar, de modo que los primeros cristales de hielo que se forman son bastante acuosos, y se vuelven progresivamente más sabrosos, hasta el punto del jarabe restante. Es más grueso y bastante resistente a la congelación. Cuando bebe el líquido, el hielo no sube por la paja tan fácilmente como el líquido, por lo que extrae más jarabe que los cristales diluidos, hasta que la mayor parte del jarabe se ha ido y su sabor es diluido.
Con el acero, el carbono y el hierro también se congelan a diferentes temperaturas, y cuando el acero líquido se enfría, los primeros cristales que se forman tienen más hierro, mientras que los cristales posteriores tienen más carbono, hasta el punto de que puede obtener carbono casi puro, si agrega suficiente. (Esta es la razón por la cual hay una transición entre el acero y el hierro fundido en la primera tabla) La tabla de fases muestra qué mezclas de granizado obtendrá, en función de la temperatura y la cantidad de carbono presente en su hierro. Los diferentes colores en el primer gráfico representan diferentes tipos de granizados, algunos de ellos con mezclas de hierro y carbono de medio jarabe y medio agua, y algunos con cristales de hierro diluido solo flotando en “jarabe” de carbono. Como puede ver, algunas mezclas solo están disponibles a ciertas temperaturas. Esto es similar a si tuvieras que poner el granizado en el congelador, cómo eventualmente se congelaría y aún habría vetas de agua azucarada altamente concentrada, pero ya no sería jarabe, ya que se congelaría.
El segundo gráfico muestra un método para atrapar el acero en un estado deseable a temperaturas más bajas. Es posible que hayas visto a un herrero en una zambullida occidental en una cubeta de herradura en un cubo de agua después de darle la forma al rojo vivo. Esto no solo enfría el acero, sino que también lo atrapa en un estado más fuerte, al permitir que escape menos carbono al “jarabe”. (Piense en el acero más fuerte como un granizado que no se diluye después de beberlo por un tiempo, porque hay más sabor en los cristales de hielo) Para hacer esto, apaga el acero enfriándolo rápidamente. Esto congela la mezcla de jarabe, con cantidades iguales de jarabe y agua, en cristales que están prácticamente todos mezclados al 50/50. (Para el acero, esto se llama martensita, y la mezcla de agua / jarabe se llama austenita)
Entonces, ¿qué tiene esto que ver con la zona afectada por el calor de una pieza cortada con láser?
Bueno, un rayo láser de un láser de fibra tiene un diámetro enfocado de quizás .004 ″ (. 1016 mm). Cuando se dispara en acero, puede vaporizar instantáneamente una pequeña porción de acero, pero gran parte del acero se derretirá y se expulsará de la ranura (camino de corte) mediante un gas auxiliar. Debido a que el acero no se vaporiza instantáneamente, el acero a cada lado del corte recibirá algo de calor, mediante difusión térmica (es decir, el calor se transfiere a través del metal). Ahora, este calor adicional puede elevar la temperatura del acero caliente. suficiente, que los 50-50 cristales de mezcla preferidos ahora pueden comenzar a rezumar parte de su jarabe, o simplemente, el carbono comenzará a salir del acero. Puede ver esta temperatura como una línea horizontal en el segundo gráfico, y esta temperatura se conoce como la temperatura de transición.
Entonces, el acero en el área inmediata del láser ahora puede tener un tipo de aguanieve ligeramente diferente del resto del acero. La distancia desde el rayo láser / borde de corte hasta el punto más alejado del corte donde se alcanzó la temperatura de transición se conoce como la zona afectada por el calor, y puede tener diferentes propiedades del resto de la lámina. A veces, si la lámina era de dureza media, el rápido calentamiento y enfriamiento del acero puede hacer que este borde sea más duro y más frágil. Este borde quebradizo puede causar la formación de grietas en una parte. Otras veces, el filo será más suave, lo que no es bueno, por ejemplo, para una cuchilla.
Entonces, para saber exactamente qué sucede en la zona afectada por el calor, necesitará saber qué tan caliente se volvió el material, qué tan rápido se enfrió y qué composición de acero / otro metal era. Con estos, puede usar gráficos como los 2 anteriores para calcular las propiedades exactas que creó a lo largo del borde de su pieza.
