Слово "закалка" относится не только к человеческому организму. Если повторить характерные для этой процедуры действия, но с металлическим изделием, то и эффект будет аналогичный.
Само собой, что процессы, происходящие в теле человека и в железной чушке всё-таки разные. Что же в итоге повышает показатели механических свойств металла и как это можно объяснить?
Применительно к металлам про закалку говорят, когда происходит резкий переход из одной температурной зоны в другую. Или когда раскаленный металлический образец резко охлаждают.
После такой процедуры обычно повышается прочность. Но правильнее тут использовать слово не прочность, а диапазон механических свойств. Ведь гарантированно после закалки возрастает только твёрдость. Остальное - это уже вопрос соотношений. Ну а прочность, как мы помним - это вообще способность конструкции или материала без разрушения воспринимать нагрузку. Поэтому, и использовать это понятие в данном контексте не совсем корректно.
Но почему металл, разогретый до высокой температуры и резко опущенный в холодную среду, повышает эти самые механические свойства? Ответ кроется в деталях процесса.
Если вы не знаете, что невозможно закалить однокомпонентный металл, то настало время это узнать. Ведь все изделия, которые существуют вокруг нас - это металлические сплавы. Чистые металлы никто не использует. Ну или использует в некоторых редких случаях.
Сплав отличается от чистого металла наличием минимум двух компонентов. Например, в случае весьма распространенного сплава, который именуется сталь, используются железо и углерод. И вот тут уже может идти речь о закалке.
Сравним два случая - чистое железо из одного компонента закалить нельзя, а вот сплав железа с углеродом можно. Всё дело в том, что для реализации процесса закалки требуется образование и формирование особенной структуры.
Эта структура как раз-таки и складывается в результате резкого охлаждения. В случае стали, она носит название мартенсит и представляет собой твёрдый раствор внедрения углерода в альфа-железо.
Именно формирование такой структуры придает сплаву новые механические свойства после проведения процесса закалки. И, как вы уже догадались, структура не сможет сформироваться при отсутствии нужных компонентов. Именно поэтому, закалка в чистом железе не происходит. Нет углерода, который будет внедряться.
Процесс внедрения углерода в железо вызывает формирование определенной структуры, иное распределение дислокационной картины и повышение твёрдости. Всё это сказывается и на свойствах. Твердый раствор перенасыщен углеродом и получается что-то типа набивки чулка луком. Пока чулок - это чулок он мягкий. Стоит напихать в чулок луковицы и прочность чулка возрастёт. Рассматриваемый в стали процесс можно сравнить с таким же чулком.
Получается, что свойства металла меняются из-за изменения структуры материала. Стоит отметить, что подобная логика работает не только в сталях, но и других сплавах.