Научете как топлинната обработка може да се приложи към много метални сплави, за да подобрите драстично ключови физични свойства като твърдост, здравина и обработваемост.
Въведение
Термичната обработка може да се приложи към много метални сплави за драстично подобряване на ключови физични свойства (например твърдост, здравина или обработваемост).Тези промени се случват поради модификации на микроструктурата и понякога химическия състав на материала.
Тези обработки включват нагряване на металните сплави до (обикновено) екстремни температури, последвано от етап на охлаждане при контролирани условия.Температурата, до която материалът се нагрява, времето, през което се държи при тази температура и скоростта на охлаждане, влияят значително върху крайните физични свойства на металната сплав.
В тази статия прегледахме термичните обработки, които са подходящи за най-често използваните метални сплави в обработката с ЦПУ.Като описва ефекта от тези процеси върху свойствата на крайната част, тази статия ще ви помогне да изберете правилния материал за вашите приложения.
Кога се прилагат топлинни обработки
Термичната обработка може да се прилага към метални сплави по време на производствения процес.За CNC машинно обработени части обикновено се прилагат термични обработки:
Преди обработка с ЦПУ: Когато се изисква стандартизиран клас метална сплав, който е лесно достъпен, доставчикът на услуги с ЦПУ ще обработва частите директно от този материал.Това често е най-добрият вариант за намаляване на времето за изпълнение.
След CNC обработка: Някои топлинни обработки значително увеличават твърдостта на материала или се използват като довършителна стъпка след формоване.В тези случаи топлинната обработка се прилага след CNC обработка, тъй като високата твърдост намалява обработваемостта на материала.Например, това е стандартна практика при CNC обработка на стоманени части от инструментални инструменти.
Общи термични обработки за CNC материали
Отгряване, облекчаване на напрежението и темпериране
Отгряването, темперирането и облекчаването на напрежението включват нагряване на металната сплав до висока температура и последващо охлаждане на материала с бавна скорост, обикновено на въздух или в пещ.Те се различават по температурата, до която се нагрява материалът и по реда в процеса на производство.
При отгряване металът се нагрява до много висока температура и след това бавно се охлажда, за да се постигне желаната микроструктура.Отгряването обикновено се прилага за всички метални сплави след формоване и преди всякаква по-нататъшна обработка, за да ги омекоти и да подобри обработваемостта им.Ако не е посочена друга термична обработка, повечето обработени с ЦПУ детайли ще имат свойствата на материала в загрято състояние.
Облекчаването на напрежението включва нагряване на частта до висока температура (но по-ниска от отгряването) и обикновено се използва след CNC обработка, за да се елиминират остатъчните напрежения, създадени от производствения процес.По този начин се произвеждат части с по-постоянни механични свойства.
Закаляването също загрява частта при температура, по-ниска от отгряването, и обикновено се използва след закаляване (вижте следващия раздел) на меки стомани (1045 и A36) и легирани стомани (4140 и 4240), за да се намали тяхната крехкост и да се подобрят механичните им характеристики.
Закаляване
Закаляването включва нагряване на метала до много висока температура, последвано от бърза стъпка на охлаждане, обикновено чрез потапяне на материала в масло или вода или излагане на поток от студен въздух.Бързото охлаждане „заключва“ промените в микроструктурата, които материалът претърпява при нагряване, което води до части с много висока твърдост.
Частите обикновено се охлаждат като последна стъпка в производствения процес след CNC обработка (помислете за ковачите, потапящи остриетата си в масло), тъй като повишената твърдост прави материала по-труден за обработка.
Инструменталните стомани се охлаждат след CNC обработка, за да се постигнат техните много високи свойства на повърхностна твърдост.След това може да се използва процес на темпериране, за да се контролира получената твърдост.Например, инструментална стомана A2 има твърдост от 63-65 Rockwell C след закаляване, но може да бъде темперирана до твърдост в диапазона между 42 до 62 HRC.Закаляването удължава експлоатационния живот на детайла, тъй като намалява чупливостта (най-добри резултати се постигат при твърдост 56-58 HRC).
Преципитационно втвърдяване (стареене)
Преципитационното втвърдяване или стареенето са два термина, които обикновено се използват за описание на един и същи процес.Преципитационното втвърдяване е триетапен процес: материалът първо се нагрява до висока температура, след това се охлажда и накрая се нагрява до по-ниска температура за дълъг период от време (старее).Това кара елементите на сплавта, които първоначално изглеждат като дискретни частици с различен състав, да се разтварят и разпределят равномерно в металната матрица, по подобен начин, по който захарните кристали се разтварят във вода, когато разтворът се нагрява.
След валежно втвърдяване якостта и твърдостта на металните сплави се увеличават драстично.Например, 7075 е алуминиева сплав, често използвана в космическата индустрия, за производство на части с якост на опън, сравнима с неръждаема стомана, като същевременно има по-малко от 3 пъти тегло.
Закаляване и карбуризиране
Закаляването е семейство от термични обработки, които водят до детайли с висока твърдост на тяхната повърхност, докато подчертаните материали остават меки.Това често се предпочита пред увеличаване на твърдостта на детайла в целия му обем (например чрез закаляване), тъй като по-твърдите части са и по-крехки.
Карбуризирането е най-разпространената топлинна обработка за цементиране.Това включва нагряване на меки стомани в богата на въглерод среда и последващо закаляване на детайла, за да се заключи въглеродът в металната матрица.Това увеличава повърхностната твърдост на стоманите по подобен начин, по който анодизирането увеличава повърхностната твърдост на алуминиевите сплави.
Време на публикуване: 14 февруари 2022 г