Le traitement thermique peut être appliqué à beaucoup d'alliages en métal pour améliorer de manière significative les propriétés physiques principales telles que la dureté, la force, ou l'usinabilité. Ces changements sont dus aux changements de la microstructure et parfois dus aux changements de la composition chimique du matériel.
Ces traitements incluent chauffer l'alliage en métal (habituellement) aux températures extrêmes suivies du refroidissement dans des conditions commandées. La température à laquelle le matériel est chauffé, l'heure de maintenir la température et le taux de refroidissement affecteront considérablement les propriétés physiques finales de l'alliage en métal.
En ce document, nous passons en revue le traitement thermique lié aux alliages les plus utilisés généralement en métal dans l'usinage de commande numérique par ordinateur. En décrivant l'incidence de ces processus sur les propriétés finales de partie, cet article vous aidera à choisir le bon matériel pour votre application.
Quand le traitement thermique sera effectué
Le traitement thermique peut être appliqué aux alliages en métal dans tout le processus de fabrication. Pour la commande numérique par ordinateur a usiné des pièces, traitement thermique s'applique généralement à :
Avant l'usinage de commande numérique par ordinateur : quand on l'exige pour fournir les alliages prêts à l'emploi en métal de catégorie standard, les prestataires de service de commande numérique par ordinateur traiteront directement des parties des matériaux d'inventaire. C'est habituellement le meilleur choix pour raccourcir le délai d'exécution.
Après l'usinage de commande numérique par ordinateur : quelques traitements thermiques augmentent de manière significative la dureté du matériel, ou sont employés à mesure que des étapes de finition après la formation. Dans ces cas, le traitement thermique est effectué après la commande numérique par ordinateur usinant, parce que la dureté élevée réduit l'usinabilité du matériel. Par exemple, c'est la technique normalisée quand les pièces en acier de machine-outil de commande numérique par ordinateur.
Traitement thermique commun des matériaux de commande numérique par ordinateur : recuit, détente et gâchage
Le recuit, le gâchage et la détente impliquent tout de chauffer l'alliage en métal à une haute température et puis de refroidir lentement le matériel, habituellement en air ou dans un four. Ils diffèrent dans la température à laquelle le matériel est chauffé et dans l'ordre du processus de fabrication.
Pendant le recuit, le métal est chauffé très à un à hautes températures et lentement puis refroidi pour obtenir la microstructure désirée. Le recuit est habituellement appliqué à tous les alliages en métal après la formation et avant toute transformation plus ultérieure pour les ramollir et pour améliorer leur caractère réalisable. Si aucun autre traitement thermique n'est spécifié, la plupart de commande numérique par ordinateur a usiné des pièces aura les propriétés matérielles dans l'état recuit.
La détente inclut chauffer les pièces à un à hautes températures (mais inférieur au recuit), qui est habituellement employé après la commande numérique par ordinateur usinant pour éliminer la contrainte résiduelle produite dans le processus de fabrication. Ceci peut produire des parties avec des propriétés mécaniques plus cohérentes.
Le gâchage également chauffe des pièces à température plus basse que la température de recuit. Il est habituellement employé après l'extinction de l'acier d'acier (1045 et A36) et allié à faible teneur en carbone (4140 et 4240) pour réduire sa fragilité et pour améliorer ses propriétés mécaniques.
éteignez
L'extinction implique de chauffer le métal à une haute température même, suivie du refroidissement rapide, habituellement en immergeant le matériel dans le pétrole ou l'eau ou en l'exposant à un courant d'air froid. « Serrures » de refroidissement rapides les changements de microstructure qui se produisent quand le matériel est chauffé, ayant pour résultat la dureté extrêmement élevée des pièces.
Des pièces sont habituellement éteintes après la commande numérique par ordinateur usinant comme dernière étape du processus de fabrication (pensez au forgeron immergeant la lame dans l'huile), parce que l'augmentation de la dureté rend le matériel plus difficile au processus.
Des aciers à outils sont éteints après la commande numérique par ordinateur usinant pour obtenir des caractéristiques extérieures extrêmement élevées de dureté. La dureté en résultant peut alors être commandée utilisant un processus de gâchage. Par exemple, la dureté de l'acier à outils A2 après l'extinction est 63-65 Rockwell C, mais elle peut être gâchée à une dureté entre 42-62 HRC. Le gâchage peut prolonger la durée de vie des pièces parce que le gâchage peut réduire la fragilité (les meilleurs résultats peuvent être obtenus quand la dureté est 56-58 HRC).
Durcissement de précipitation (vieillissement)
La précipitation durcissant ou vieillissant sont deux termes utilisés généralement pour décrire le même processus. Le durcissement de précipitation est un processus en trois étapes : d'abord, le matériel est chauffé à une haute température, puis éteint, et finalement chauffé à une basse température (vieillissement) pendant longtemps. Ceci mène à la dissolution et à la distribution uniforme des éléments d'alliage au commencement sous forme de particules discrètes de différentes compositions dans la matrice en métal, juste comme les cristaux de sucre se dissolvent dans l'eau quand la solution est chauffée.
Après le durcissement de précipitation, la force et la dureté de l'augmentation d'alliage en métal brusquement. Par exemple, 7075 est un alliage d'aluminium, qui est habituellement employé dans l'industrie aérospatiale pour fabriquer des parties avec la résistance à la traction équivalente à celle de l'acier inoxydable, et son poids est moins de 3 fois. La table suivante illustre l'effet de la précipitation durcissant dans 7075 en aluminium :
Non tous les métaux peuvent être soumis à un traitement thermique de cette façon, mais des matériaux compatibles sont considérés comme superalliages et conviennent aux applications de performance très haute. La précipitation la plus commune durcissant des alliages utilisés dans la commande numérique par ordinateur sont récapitulées comme suit :
Durcissement par trempe et carburation
Le durcissement par trempe est une série de traitement thermique, qui peut faire la surface des pièces a la dureté élevée tandis que le matériel soulignant demeure doucement. C'est généralement meilleur qu'augmentant la dureté de la partie au-dessus du volume entier (par exemple, par l'extinction) parce que la partie plus dure est également plus fragile.
La carburation est le traitement thermique le plus commun de durcissement par trempe. Elle implique de chauffer l'acier à faible teneur en carbone dans un environnement riche de carbone et puis d'éteindre les pièces pour fermer à clef le carbone dans la matrice en métal. Ceci augmente la dureté extérieure de l'acier, juste comme des augmentations de anodisation la dureté extérieure de l'alliage d'aluminium.
