Дізнайтеся, як термічну обробку можна застосувати до багатьох металевих сплавів, щоб істотно покращити основні фізичні властивості, такі як твердість, міцність і оброблюваність.
вступ
Термічна обробка може бути застосована до багатьох металевих сплавів, щоб різко покращити ключові фізичні властивості (наприклад, твердість, міцність або оброблюваність).Ці зміни відбуваються через зміни мікроструктури, а іноді й хімічного складу матеріалу.
Ці обробки передбачають нагрівання металевих сплавів до (зазвичай) екстремальних температур з наступним етапом охолодження в контрольованих умовах.Температура, до якої нагрівається матеріал, час, протягом якого він витримується при цій температурі, і швидкість охолодження – все це сильно впливає на кінцеві фізичні властивості металевого сплаву.
У цій статті ми розглянули термічну обробку, яка стосується металевих сплавів, які найчастіше використовуються в обробці з ЧПК.Описуючи вплив цих процесів на властивості кінцевої деталі, ця стаття допоможе вам вибрати правильний матеріал для ваших застосувань.
Коли застосовуються теплові обробки
Термічна обробка може застосовуватися до металевих сплавів протягом усього процесу виробництва.Для деталей, оброблених з ЧПУ, зазвичай застосовують термічну обробку:
Перед обробкою з ЧПК: якщо потрібен стандартизований сорт металевого сплаву, який є в наявності, постачальник послуг з ЧПК виготовить деталі безпосередньо з цього вихідного матеріалу.Часто це найкращий варіант для скорочення часу виконання замовлення.
Після обробки з ЧПУ: деякі види термічної обробки значно підвищують твердість матеріалу або використовуються як кінцевий етап після формування.У цих випадках термічна обробка застосовується після обробки з ЧПУ, оскільки висока твердість знижує оброблюваність матеріалу.Наприклад, це стандартна практика під час обробки сталевих деталей інструменту з ЧПК.
Загальні термічні обробки матеріалів з ЧПК
Відпал, зняття напруги та загартування
Відпал, відпустка та зняття напруги включають нагрівання металевого сплаву до високої температури та подальше повільне охолодження матеріалу, як правило, на повітрі або в печі.Вони відрізняються температурою, до якої нагрівається матеріал, і порядком у процесі виготовлення.
Під час відпалу метал нагрівають до дуже високої температури, а потім повільно охолоджують для досягнення потрібної мікроструктури.Відпал зазвичай застосовують до всіх металевих сплавів після формування та перед будь-якою подальшою обробкою для їх розм’якшення та покращення їх оброблюваності.Якщо інша термічна обробка не вказана, більшість деталей, оброблених ЧПК, матимуть властивості матеріалу відпаленого стану.
Зняття напруги передбачає нагрівання деталі до високої температури (але нижчої, ніж відпал), і зазвичай використовується після обробки з ЧПК, щоб усунути залишкові напруги, створені в процесі виробництва.Таким чином виготовляються деталі з більш стабільними механічними властивостями.
Загартування також нагріває деталь при температурі, нижчій за відпал, і воно зазвичай використовується після загартування (див. наступний розділ) м’яких сталей (1045 і A36) і легованих сталей (4140 і 4240), щоб зменшити їх крихкість і поліпшити їх механічні характеристики.
гасіння
Загартування передбачає нагрівання металу до дуже високої температури з наступним етапом швидкого охолодження, як правило, шляхом занурення матеріалу в масло або воду або впливу потоку холодного повітря.Швидке охолодження «фіксує» зміни в мікроструктурі матеріалу під час нагрівання, що призводить до деталей з дуже високою твердістю.
Деталі зазвичай загартовуються як останній етап у виробничому процесі після обробки з ЧПУ (подумайте про ковалів, які занурюють свої леза в масло), оскільки підвищена твердість ускладнює обробку матеріалу.
Інструментальні сталі загартовуються після обробки з ЧПУ для досягнення дуже високої твердості поверхні.Потім для контролю отриманої твердості можна використовувати процес відпустки.Наприклад, інструментальна сталь A2 має твердість 63-65 Роквелла С після загартування, але може бути відпущена до твердості в діапазоні від 42 до 62 HRC.Загартування продовжує термін служби деталі, оскільки знижує крихкість (найкращі результати досягаються при твердості 56-58 HRC).
Дисперсійне зміцнення (старіння)
Дисперсійне зміцнення або старіння - це два терміни, які зазвичай використовуються для опису одного процесу.Дисперсійне зміцнення є тристадійним процесом: спочатку матеріал нагрівають до високої температури, потім загартовують і, нарешті, нагрівають до нижчої температури протягом тривалого періоду часу (старіння).Це призводить до того, що елементи сплаву, які спочатку виглядають як дискретні частинки різного складу, розчиняються та рівномірно розподіляються в металевій матриці подібно до того, як кристали цукру розчиняються у воді при нагріванні розчину.
Після дисперсійного зміцнення міцність і твердість металевих сплавів різко зростає.Наприклад, 7075 — це алюмінієвий сплав, який широко використовується в аерокосмічній промисловості для виготовлення деталей, міцність на розрив порівнянна з нержавіючої сталлю, але вага менш ніж у 3 рази.
Цементування та цементація
Цементування — це сімейство термічних обробок, які призводять до отримання деталей з високою твердістю на поверхні, тоді як підкреслені матеріали залишаються м’якими.Цьому часто віддають перевагу, ніж збільшенню твердості деталі по всьому її об’єму (наприклад, загартуванням), оскільки твердіші деталі також більш крихкі.
Науглерожування є найпоширенішою термообробкою цементування.Він передбачає нагрівання м’яких сталей у середовищі, багатому вуглецем, і подальше гартування деталі для блокування вуглецю в металевій матриці.Це підвищує поверхневу твердість сталей подібно до того, як анодування підвищує поверхневу твердість алюмінієвих сплавів.
Час публікації: 14 лютого 2022 р