5 вещей, которые следует учитывать при термообработке металла

Зачем включать термообработку металла в спецификации на отрезные детали?

В другом месте мы говорили о том, что тепловое расширение может быть фактором при принятии решения о том, насколько точными должны быть размеры металлической детали.

А именно, если даже небольшая разница в допусках, вызванная тепловым расширением, повлияет на работу детали, то разумно избегать указания очень жестких допусков всякий раз, когда существует риск изменения температуры окружающей среды. А это означает вариации на любом этапе процесса, от обрезки деталей и проверки до сборки и конечного использования.

Но что если вы преднамеренно термообрабатываете металлы? как нормальная часть вашего производственного процесса? Что же необходимо учитывать при создании спецификаций для небольших металлических деталей, таких как те, которые мы производим здесь, в Metal Cutting Corporation?

Зачем термически обрабатывать металлы?

Почему металлы подвергают термообработке? Есть много важных причин. Но в основном процесс термической обработки металлов включает контролируемое применение тепла для изменения физических, а иногда и химических свойств материала.

Хотя мы не занимаемся термической обработкой металлов в рамках наших услуг в Metal Cutting, мы помним о ее потенциальных эффектах изменения размеров. . Но прежде чем мы рассмотрим непреднамеренные последствия для размеров металлических деталей, давайте обсудим некоторые преимущества термической обработки и отжига.

Как проводить термическую обработку металла, чтобы получить разные результаты

В зависимости от используемого метода термически обработанные металлы становятся тверже или мягче, более или менее хрупкими, прочнее или слабее. В зависимости от желаемых конечных результатов метод может включать:

• Использование нескольких процедур
• Изменение температуры термообработки металла
• Изменение продолжительности применения тепла
• Управление скоростью охлаждения материала.

Способ подачи и отвода тепла при термообработке металла влияет как на предел текучести, так и на твердость конечного продукта.

Зачем проводить термическую обработку таких металлов, как нержавеющая сталь?

Например, нержавеющая сталь обычно подвергается термообработке для повышения ее твердости; с другой стороны, он также может стать более хрупким.

И наоборот, нержавеющая сталь может подвергаться термической обработке для повышения ее пластичности, что помогает свести к минимуму растрескивание и повысить обрабатываемость. Однако этот процесс может также снизить твердость стали.

Поэтому для получения металла с желаемыми характеристиками, например нержавеющей стали с высокой прочностью на растяжение, но относительно низкой хрупкостью, может потребоваться многократная обработка при разных температурах и разной продолжительности.

Отожженный и термообработанный металл:не одно и то же

Часто используется взаимозаменяемо с термином термическая обработка. , отжиг  – это особый метод, используемый для размягчения металлов с целью повышения их пластичности и снижения хрупкости.

Отжиг также можно использовать для повышения однородности металлов, а также для восстановления их пластичности перед дальнейшей обработкой. Например, при обработке нержавеющей стали 316 она может приобретать нежелательные магнитные свойства; однако отжиг нержавеющей стали может восстановить ее исходное немагнитное состояние (или очень близкое к нему).

Отжиг производится в специализированных печах, условия в которых строго контролируются. Металл нагревают до высокой температуры — обычно чуть выше температуры рекристаллизации.

Материал выдерживают при высокой температуре от нескольких часов до нескольких дней, а затем охлаждают (в случае стали и других черных металлов очень медленно).

Где Термическая обработка металлов — еще один фактор

При термической обработке металла важна также атмосфера, в которой происходит процесс, поскольку она влияет на поверхность и прочность материала.

Например, если вы подвергаете вольфрам термической обработке в обычной атмосфере, это приведет к окислению, которое сделает поверхность пористой. Однако работа в контролируемой среде, такой как вакуум или герметичная атмосфера азота, аргона или водорода, позволяет проводить термообработку металла без окисления.

Низкоуглеродистая сталь может быть отожжена в среде, богатой углеродом, для цементации стали с высокоуглеродистым поверхностным слоем, который обладает хорошей усталостной прочностью и износостойкостью. Этот метод используется для повышения твердости и долговечности таких изделий, как проволочные пружины из углеродистой стали и поковки.

Однако, если «науглероживание» нежелательно, отжиг следует проводить в среде с низким содержанием углерода или без него.

Как состав сплава может повлиять на термообработку металла

Иногда поиск правильной «формулы» как для состава сплава, так и для метода термической обработки металла имеет важное значение для достижения желаемых конечных свойств. Отличным примером является свойство памяти формы никель-титанового сплава. — иначе известный как NiTi или нитинол .

Этот «пружинящий» материал впервые широко использовался для изготовления оправ для очков, которые могут сгибаться и, казалось бы, волшебным образом возвращаться к своей первоначальной форме. Сегодня никель-титановый сплав широко используется в медицинских трубках, таких как катетерные проводники, стенты и микрохирургические иглы.

(Подробнее о никель-титановых и других материалах для трубок можно узнать в нашем техническом документе Трубки для медицинских устройств в 21 веке:кому это нужно? )

Свойство памяти формы NiTi зависит от термообработки. Это то, что позволяет NiTi деформироваться при одной температуре, а затем восстанавливать свою первоначальную недеформированную форму при нагревании выше так называемой температуры превращения.

Однако, как известно, NiTi трудно получить как из-за высокой реакционной способности титана, так и из-за того факта, что даже небольшие изменения в составе могут повлиять на температуру превращения.

Например, если атомы титана объединяются с кислородом или углеродом, кристаллическая структура NiTi может потерять титан, что приведет к снижению температуры превращения. Если никеля слишком мало и материал слишком долго выдерживается, температура превращения повышается.

Укажите термообработанный металл впереди

Какой бы метод не использовался для термической обработки металлов, крайне важно указать этот процесс в спецификациях на отрезанные металлические детали. Удивительно, как термическая обработка металла может изменить некоторые размеры тщательно обработанных деталей и не повлиять на другие параметры.

Например, если у вас есть требования к прямолинейности, вы должны учитывать, повлияет ли термическая обработка и связанное с этим расширение металла на размеры вырезанных деталей и, в конечном счете, на то, насколько хорошо они будут работать. необходимо соответствующим образом скорректировать допуски.

Термообработанный металл может ударить даже по упаковке

Кроме того, важно убедиться, что термообработанные металлические детали будут правильно упакованы, чтобы избежать деформации или повреждения ранее вырезанных деталей во время транспортировки.

Например, в Metal Cutting мы всегда хотим знать, будут ли детали, которые мы разрезаем, будут отправлены третьей стороне для термообработки или отжига. Поскольку отжиг делает детали более гибкими, неправильная упаковка может привести к деформации отожженных деталей при их переупаковке и отправке вам (или отправке нам для дополнительной обработки).

Такие детали, как стержни, могут деформироваться, если они расширяются и не упакованы должным образом после термообработки металла. Другие детали могут начать тереться друг о друга и на их поверхности появятся царапины, если упаковка больше не удерживает термообработанные металлические детали надежно.

Еще одна причина для тщательных спецификаций

Суть в том, что в случае с термообработанным металлом методы и эффекты должны учитываться и сообщаться вашим партнерам-производителям при создании спецификаций для ваших требований к мелким деталям. Это поможет оптимизировать технологичность и получить желаемые результаты.

Чтобы узнать больше о том, как повысить точность и эффективность спецификаций, загрузите наше бесплатное руководство Как настроить запрос коммерческого предложения с максимальной выгодой:часто задаваемые вопросы по поиску мелких деталей .