Tarvitsevatko ruostumattomasta teräksestä valmistetut leimausosat lämpökäsittelyä leimausprosessin aikana tai sen jälkeen?

Ruostumaton teräs on modernin valmistuksen kulmakivi, joka on arvostettu sen korroosionkestävyyden, lujuuden ja tyylikkään ulkonäön vuoksi. Kun kyse on tämän monipuolisen materiaalin muodostamisesta tarkkoihin muotoihin, leimaaminen on erittäin tehokas ja yleinen prosessi. Kysymys, joka esiintyy usein insinööreille, suunnittelijoille ja hankintaasiantuntijoille, on se, vaativatko ruostumattomasta teräksestä valmistetut leimausosat lämpökäsittelyä. Vastaus, kuten monet tekniikassa, ei ole yksinkertainen kyllä ​​tai ei. Se riippuu täysin osan suunnitellusta toiminnasta, ruostumattoman teräksen erityisestä luokasta ja leimaamisen aikana havaitut valmistushaasteet.

Lämpökäsittelyn roolin ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, että leimattu komponentti toimii sen lopullisessa sovelluksessa odotetusti. Tutkitaan syitä, miksi lämmönkäsittely voi olla tarpeen, käytetyt eri tyypit ja skenaariot, joissa se voidaan turvallisesti jättää pois.

Ymmärtäminen "miksi": Lämpöhoidon tavoitteet

Lämpökäsittely on hallittu lämmitys- ja jäähdytysmetallien prosessi niiden fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseksi muuttamatta tuotteen muotoa. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin osiin ensisijaiset tavoitteet ovat:

1. Stressin helpotus (hehkutus): Leimausprosessin aiheuttamien sisäisten rasitusten poistamiseksi.
2. Pehmennys (hehkutus): Palauttaa taipuisuus ja parantaa muovattavuutta seuraavissa valmistusvaiheissa.
3. Kovettuminen: Parantaa osan pinnan kovuutta, kuluenkestävyyttä ja voimaa.
4. Korroosionkestävyyden parantaminen: To restore the protective passive layer of the material, which can be compromised during deformation.

Tarvitaanko jokin näistä tavoitteista saavutettava, jos ja minkä tyyppistä lämpökäsittelyä vaaditaan.

Leimausprosessin vaikutus: työskentele kovettuminen

Lämpökäsittelyn tarpeen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä ruostumattoman teräksen avainominaisuus: työpaikka . Koska ruostumattomasta teräksestä on muodonmuutos, rei'itetty tai taivutettu leimaamisen aikana, sen kiderakenne vääristyy. Tämä vääristymä tekee materiaalista vaikeamman, vahvemman, mutta myös huomattavasti hauraamman ja vähemmän ductiven.

Tämä on kaksiteräinen miekka. Joissakin sovelluksissa on hyötyä hiukan lisääntyneestä vahvuudesta työn kovettumisesta. Monimutkaisissa leimausoperaatioissa, joihin sisältyy syviä vetovoimia tai vakavia mutkia, liiallinen työ kovettuminen voi kuitenkin johtaa halkeiluun, repimiseen tai ennenaikaiseen työkalujen epäonnistumiseen. Juuri tämä ilmiö ajaa usein tarvetta väli- tai lopulliseen lämpökäsittelyyn.

Kun lämpökäsittely on välttämätöntä

Lämpökäsittelystä tulee kriittinen vaihe valmistusprosessissa seuraavissa skenaarioissa:

1.
Erityisesti monivaiheisissa leimaustoimissa syvä piirustus , osa on ehkä hehkuttava vaiheiden välillä. Kun metalli vedetään syvään onteloon, se toimii kovettua pisteeseen, jossa muut muodonmuutokset aiheuttaisivat sen halkeamisen. Prosessi hehku - osan tiettyyn lämpötilaan ja sitten jäähdyttämällä - ohjaa materiaalia uudelleen kiteyttämällä sen viljarakenteen, palauttamalla sen ulottuvuus ja sallimalla seuraavan piirtotoimenpiteen suorittamisen onnistuneesti.

2. Korroosionkestävyyden palauttamiseksi
Leimaamisen muodonmuutos voi hajottaa ruostumattoman teräksen pinnalla olevan tasaisen kromioksidikerroksen, joka on vastuussa sen "ruostumattomasta" ominaisuudesta. Vaikka passiivinen kerros voi usein muodostaa uudelleen hapen läsnä ollessa, erittäin syövyttävissä ympäristöissä käytetyt osat (esim. Merenkulku, kemiallinen prosessointi) voivat vaatia a Leimauksen jälkeinen hehku, jota seuraa peikoitus ja passivointi . Tämä prosessi varmistaa, että optimaalinen kromioksidikerros palautetaan, mikä takaa maksimaalisen korroosionkestävyyden.

3. Tiettyjen mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi (kovettuminen)
Tämä koskee melkein yksinomaan Martensitic ruostumattomat teräkset (esim. Luokat 410, 420, 440c). Toisin kuin yleisimmät austeniittiset arvosanat (304, 316), martensiittiset teräkset voidaan kovettaa lämpökäsittelyn avulla. Prosessiin sisältyy tyypillisesti:

• Austenitoiva: Lämmittää leimatun osan korkeaan lämpötilaan.
• Sammutus: Jäähdytä se nopeasti öljyssä tai ilmassa kovan, hauran martensiittisen rakenteen muodostamiseksi.
• Karkaisu: Kuumeneminen alhaisempaan lämpötilaan uudelleen haurauden vähentämiseksi ja halutun kovuuden ja sitkeyden tasapainon saavuttamiseksi.

Tämä on välttämätöntä sellaisille osille, kuten ruokailuvälineiden terät, kirurgiset instrumentit ja laakerikomponentit, joissa korkea kovuus ja kulutuskestävyys ovat pakollisia.

4.
Vaikka osa ei halkeisi leimaamisen aikana, materiaaliin lukitut jäännösjännitykset voivat aiheuttaa sen vääntymisen tai muuttaa muotoa hieman ajan myötä tai seuraavien työstötoimenpiteiden aikana. Eräs stressin lievitys performed at a lower temperature than a full anneal can stabilize the part, ensuring it maintains its precise dimensions. Tämä on kriittistä komponenteille, joita käytetään kokoonpanoissa, joissa on tiukka toleranssit.

Kun lämpökäsittely voidaan jättää pois

Lämpökäsittely lisää kustannuksia, aikaa ja energiankulutusta valmistusprosessiin. Siksi sitä vältetään aina kun mahdollista. Se on usein tarpeetonta:

• Yksinkertaiset, matalan venymäosat: Komponentit, jotka on valmistettu yksinkertaisilla mutkilla tai matalilla vetovoimalla, jotka eivät tee merkitsevästi materiaalia.
• Ei-kriittiset kosmeettiset osat: Jos mekaaniset ominaisuudet ja maksimaalinen korroosionkestävyys eivät ole ensisijaisia ​​huolenaiheita (esim. Jotkut koristeelliset koristeet tai kannet).
• Osat, joissa työpaikka on hyödyllistä: Joissakin tapauksissa lisääntynyt vahvuus itse leimausprosessista on suunnitteluominaisuus ja riittää osan toimintaan.

Yleiset lämmönkäsittelytyypit leimattuihin osiin

• Täysi hehkutus: Lämmittää metalli korkeaan lämpötilaan ja jäähdyttää sitä hitaasti pehmeän, painavan mikrorakenteen tuottamiseksi. Käytetään vakavaan työhön kovettumiseen.
• Prosessin hehkutus (keskitason hehkutus): Suoritetaan alhaisemmassa lämpötilassa kuin täysi hehkutus, erityisesti metallin pehmentämiseksi muodostumisvaiheiden välillä.
• Stressin lievittäminen: Lämmittelee osan lämpötilaan sen alhaisemman kriittisen lämpötilan alapuolella, jotta sisäiset jännitykset vähentäisivät muuttamatta merkittävästi mikrorakennetta.
• Ratkaisu hehkuttaminen ja sammutus: Ensisijaisesti austeniittisten ruostumattomien teräksien kohdalla se sisältää kuumenemisen korkeaan lämpötilaan karbidien liuottamiseksi ja sitten nopeasti sammuttamiseksi niiden uudelleenmuodostumisen estämiseksi, optimaalisen korroosionkestävyyden ja ulottuvuuden palauttamiseksi.
• Lämpökäsittely ja karkaisu: Martensiittisten ruostumattomien teräksien erityinen kovettumisprosessi, kuten yllä on kuvattu.

Johtopäätös: Strateginen päätös, ei laiminlyönti

Joten tee ruostumattomasta teräksestä valmistettu leimausosat vaaditaan lämpökäsittelyä? Vaatimus ei ole luontainen itse leimausprosessille, vaan se on strateginen päätös, joka perustuu kolmen tekijän vuorovaikutukseen:

1. Materiaaliluokka: Onko se austeniittinen luokka, joka kovat ja marteniittinen luokka, joka voidaan sammuttaa ja varustaa?
2. Osan toiminto: Vaatiiko se maksimaalisen lujuuden, taipuisuuden, kovuuden tai korroosionkestävyyden?
3. Valmistusprosessi: Kuinka vakava muodonmuutos on? Onko siihen useita syviä arvontoja?

Arvioimalla huolellisesti osan sovellusta ja valmistusmatkaa, insinöörit voivat tehdä tietoisen päätöksen siitä, sisällyttääkö lämpöhoito, varmistaen, että lopullinen leimattu komponentti täyttää sen suorituskyky- ja pitkäikäisyyden tavoitteet aiheuttamatta tarpeettomia kustannuksia.