Harden van staal

1. Onderzoeksvraag

Wat gebeurt er als ijzer of staal plotseling wordt afgekoeld in water?

2. Voorbereiding

Materiaal + stoffen

• Gasbrander
• Scheermesje
• Bloemendraad
• Glazen kom
• Smeltkroes tang
• Vuurvaste plaat
• 30 ml water

Opstelling (foto)

3. Uitvoeren

Werkwijze

• De bloemendraad is in een spiraal gewikkeld. Test zorgvuldig de flexibiliteit van de draadspoel en het scheermesje met uw vingers door ze samen te drukken.
• Met behulp van de smeltkroestang wordt de draad in de ritselende vlam van de gasbrander gehouden. Het gloeiende bloemendraad koelt af op de vuurvaste basis.
• Het experiment wordt herhaald met een scheermesje.
  Na afkoeling wordt de flexibiliteit opnieuw getest.
  Het verwarmen, koelen en testen wordt meerdere keren herhaald.
• Nu verwarm je het bloemendraad en het scheermesje tot ze gloeien en afkoelen met water door de gloeiende spiraal en het scheermesje in een kom gevuld met water te plaatsen .
  Je test opnieuw de flexibiliteit en herhaalt het proces meerdere keren.

Waarneming (+ foto’s)

Het scheermesje wordt donker, net als het bloemendraad. De roest verdwijnt met bloemendraad.
Het scheermesje buigt al in de brullende vlam.
Het scheermesje is minder flexibel en staat op het punt door te breken bij het testen van flexibiliteit.
De bloemendraadspiraal verandert niets aan zijn flexibiliteit.

4. Reflecteren

• Het bloemendraad bestaat uit bijna puur ijzer (koolstofgehalte: 0,5%). Het scheermesje is gemaakt van staal (koolstofgehalte tussen 0,5% en 1,7%).
  Het staal kan worden gehard omdat de koolstofatomen in het staal zich bij verhitting heroriënteren en sommige verbranden tot kooldioxide . Door de heroriëntatie van de koolstofatomen ontstaan ​​gebieden in het staal met enkele koolstofatomen en gebieden met veel koolstofatomen. De gebieden met veel koolstofatomen zijn niet erg flexibel (vergelijkbaar met grafiet ) en dus zwakke punten in de staalconstructie. Daar breekt het staal onder belasting.

 

Bronnen

• Literatuur   KLIK