Научите како се топлотни третмани могу применити на многе металне легуре да би се драстично побољшале кључне физичке особине попут тврдоће, чврстоће и обрадивости.
Увод
Топлотни третмани се могу применити на многе металне легуре како би се драстично побољшале кључне физичке особине (на пример тврдоћа, чврстоћа или обрадивост).Ове промене се дешавају услед модификација микроструктуре, а понекад и хемијског састава материјала.
Ови третмани укључују загревање металних легура до (обично) екстремних температура, након чега следи корак хлађења под контролисаним условима.Температура до које се материјал загрева, време одржавања на тој температури и брзина хлађења у великој мери утичу на коначна физичка својства металне легуре.
У овом чланку смо прегледали топлотне третмане који су релевантни за најчешће коришћене металне легуре у ЦНЦ машинској обради.Описујући ефекат ових процеса на својства завршног дела, овај чланак ће вам помоћи да одаберете прави материјал за вашу примену.
Када се примењују топлотни третмани
Термички третмани се могу применити на металне легуре током целог процеса производње.За ЦНЦ обрађене делове, топлотни третмани се обично примењују или:
Пре ЦНЦ обраде: Када се захтева стандардизована класа легуре метала која је лако доступна, добављач ЦНЦ услуга ће обрађивати делове директно из тог материјала залиха.Ово је често најбоља опција за смањење времена испоруке.
После ЦНЦ обраде: Неки топлотни третмани значајно повећавају тврдоћу материјала или се користе као завршни корак након формирања.У овим случајевима, топлотна обрада се примењује након ЦНЦ обраде, јер висока тврдоћа смањује обрадивост материјала.На пример, ово је стандардна пракса када ЦНЦ обрађује челичне делове алата.
Уобичајени топлотни третмани за ЦНЦ материјале
Жарење, ослобађање од стреса и каљење
Жарење, каљење и ослобађање од напрезања укључују загревање металне легуре до високе температуре и накнадно хлађење материјала спорим темпом, обично на ваздуху или у пећници.Разликују се по температури до које се материјал загрева и по редоследу у процесу производње.
У жарењу, метал се загрева на веома високу температуру, а затим полако хлади да би се постигла жељена микроструктура.Жарење се обично примењује на све металне легуре након формирања и пре било какве даље обраде да би се омекшале и побољшала њихова обрадивост.Ако није наведена друга термичка обрада, већина ЦНЦ обрађених делова ће имати својства материјала жареног стања.
Ослобађање од напрезања укључује загревање дела на високу температуру (али нижу од жарења) и обично се користи након ЦНЦ обраде, како би се елиминисала заостала напрезања настала из процеса производње.На овај начин се производе делови са конзистентнијим механичким својствима.
Каљење такође загрева део на температури нижој од жарења, а обично се користи након гашења (погледајте следећи одељак) меких челика (1045 и А36) и легираних челика (4140 и 4240) да би се смањила њихова кртост и побољшале њихове механичке перформансе.
Гашење
Гашење укључује загревање метала до веома високе температуре, након чега следи корак брзог хлађења, обично потапањем материјала у уље или воду или излагањем струји хладног ваздуха.Брзо хлађење „закључава“ промене у микроструктури којима материјал пролази када се загрева, што резултира деловима са веома високом тврдоћом.
Делови се обично гаше као завршни корак у производном процесу након ЦНЦ обраде (мислите на коваче који умачу своје оштрице у уље), пошто повећана тврдоћа отежава машинску обраду материјала.
Алатни челици се гаше након ЦНЦ обраде да би се постигла њихова врло висока својства површинске тврдоће.Процес каљења се затим може користити за контролу резултујуће тврдоће.На пример, алатни челик А2 има тврдоћу од 63-65 Роцквелл Ц након гашења, али се може темперирати до тврдоће у распону од 42 до 62 ХРЦ.Каљење продужава радни век дела, јер смањује ломљивост (најбољи резултати се постижу за тврдоћу од 56-58 ХРЦ).
Стврдњавање падавинама (старење)
Стврдњавање падавинама или старење су два термина који се обично користе за описивање истог процеса.Стврдњавање падавинама је процес у три корака: материјал се прво загрева на високој температури, затим гали и на крају загрева на нижу температуру током дужег временског периода (старење).Ово узрокује да се елементи легуре који се у почетку појављују као дискретне честице различитог састава растварају и равномерно распоређују у металној матрици, на сличан начин на који се кристал шећера раствара у води када се раствор загреје.
Након таложног очвршћавања, чврстоћа и тврдоћа металних легура се драстично повећавају.На пример, 7075 је легура алуминијума, која се обично користи у ваздухопловној индустрији, за производњу делова затезне чврстоће која је упоредива са нерђајућим челиком, а има мање од 3 пута већу тежину.
Очвршћавање кућишта и карбуризација
Очвршћавање кућишта је породица топлотних третмана који резултирају деловима са високом тврдоћом на површини, док доњи материјали остају меки.Ово се често преферира у односу на повећање тврдоће дела у целој његовој запремини (на пример, гашењем), пошто су тврђи делови такође крхкији.
Карбуризација је најчешћа топлотна обрада за очвршћавање.То укључује загревање меких челика у окружењу богатом угљеником и накнадно гашење дела да би се угљеник закључао у металној матрици.Ово повећава површинску тврдоћу челика на сличан начин на који анодизација повећава површинску тврдоћу алуминијумских легура.
Време поста: 14. фебруар 2022