Zašto produžne opruge od obrađenog nehrđajućeg čelika pokazuju magnetizam

U industriji proizvodnje preciznih opruga, mnogi kupci provode jednostavan test pomoću magneta nakon što prime Produžna opruga od nehrđajućeg čelika . Kada se ustanovi da opruga ima slaba ili čak jaka magnetska svojstva, često se postavljaju pitanja o kvaliteti materijala, uz zabrinutost da je kiliišten ugljični čelik ili lošiji materijali. U stvarnosti, magnetizam austenitnih opruga od nehrđajućeg čelika složena je fizička evolucija blisko povezana s Radno otvrdnjavanje mehanizam.

Početna metalurška struktura austenitnog nehrđajućeg čelika

Sirovine koje se obično koriste za opruge visokih performansi, kao što su Ocjena 304 or Ocjena 316 , pripadaju obitelji austenita. U stanju žarenom u otopini, unutarnja mikrostruktura ovih materijala prvenstveno je austenit. S fizičkog stajališta, austenit je paramagnetičan, što znači da pokazuje nemagnetska ili izuzetno slaba magnetska svojstva. Ova karakteristika proizlazi iz njegove Face-Centered Cubic (FCC) kristalne strukture, gdje atomski raspored sprječava značajan neto magnetski moment u njegovom prirodnom stanju.

Transformacija martenzita izazvana deformacijom putem hladne obrade

A Produžna opruga od nehrđajućeg čelika mora proći intenzivan Hladni rad tijekom svog ciklusa proizvodnje. Kako se žica izvlači na određene promjere i zatim namotava velikom silom na CNC oblikuvač opruge, materijal prolazi kroz značajna pomicanja rešetke i klizanje.

Za Nehrđajući čelik 304 , koji je metastabilni austenitni stupanj, mehaničko naprezanje tijekom plastične deformacije pokreće faznu transformaciju iz austenita u martenzit. Za razliku od austenita, martenzit posjeduje tjelesno središnu tetragonalnu (BCT) strukturu i inherentno je feromagnetičan. Posljedično, što je dublji stupanj hladne redukcije, to je veći sadržaj martenzita izazvanog deformacijom, što rezultira jačim magnetskim privlačenjem opruge.

Utjecaj geometrije produžne opruge na magnetski intenzitet

U usporedbi s tlačnim oprugama, izrada a Produžna opruga uključuje jedinstvene profile naprezanja. Kako bi opruga zadržala svoje potrebno Početna napetost , žica je izložena većim torzijskim i vlačnim naprezanjima tijekom procesa namotavanja.

Obrada završnih petlji: Kuke ili omče na oba kraja obično zahtijevaju ozbiljno savijanje pod kutom od 90 stupnjeva ili više. Ova lokalizirana ekstremna deformacija uzrokuje da su magnetska svojstva na kukama znatno jača od središnjeg tijela opruge.

Proljetni indeks: Manji Proljetni indeks (omjer srednjeg promjera zavojnice i promjera žice) zahtijeva agresivniju deformaciju, što dovodi do temeljitijeg mikrostrukturnog pomaka i veće magnetske propusnosti.

Usporedni magnetizam: 304 nasuprot 316 nehrđajućeg čelika

Česta tema u 304 nasuprot 316 nehrđajućeg čelika tehničke usporedbe je njihov različiti magnetski odziv. Ocjena 316 sadrži više razine nikla (Ni) i dodatak molibdena (Mo). Nikal služi kao snažan stabilizator austenita, potiskujući transformaciju u martenzit čak i pod mehaničkim opterećenjem. Stoga, a Produžna opruga od nehrđajućeg čelika 316 obično pokazuje mnogo manje magnetizma od verzije 304 pod identičnim uvjetima obrade. To čini 316 preferiranim izborom za precizne instrumente gdje se magnetske smetnje moraju svesti na minimum.

Toplinska obrada i granice demagnetizacije

Nakon procesa namotavanja, opruge se podvrgavaju Ublažavanje stresa upravljati Unutarnji stres i stabilizirati dimenzije. Uobičajena je tehnička zabluda da će standardno rasterećenje (obično između 250°C i 450°C) ukloniti magnetizam. Ove temperature nisu dovoljne da se martenzit vrati u austenit.

Da bi se u potpunosti eliminirao magnetizam, materijal bi zahtijevao proces žarenja u punoj otopini iznad 1000°C. Međutim, tako visoke temperature uzrokovale bi gubitak izvora Vlačna čvrstoća i elastičnost dobivena hladnim radom, čineći komponentu beskorisnom za inženjerske primjene. Stoga se u industriji opruga magnetizam prihvaća kao prirodni fizički nusproizvod Hladni rad armatura.