Почему пружины растяжения из обработанной нержавеющей стали обладают магнетизмом

В сфере производства прецизионных пружин многие клиенты после получения сертификата проводят простое испытание с использованием магнитов. Пружина растяжения из нержавеющей стали . Когда обнаруживается, что пружина имеет слабые или даже сильные магнитные свойства, часто возникают вопросы относительно качества материала, связанные с опасениями, что использовалась углеродистая сталь или материалы низкого качества. В действительности магнетизм пружин из аустенитной нержавеющей стали представляет собой сложную физическую эволюцию, тесно связанную с Упрочнение работы механизм.

Исходная металлургическая структура аустенитной нержавеющей стали

Сырьевые материалы, обычно используемые для изготовления высокопроизводительных пружин, такие как 304 класс или 316 класс , принадлежат к аустенитному семейству. В отожженном на раствор состоянии внутренняя микроструктура этих материалов представляет собой преимущественно аустенит. С физической точки зрения аустенит парамагнитен, то есть проявляет немагнитные или чрезвычайно слабые магнитные свойства. Эта характеристика обусловлена ​​его кристаллической структурой с гранецентрированной кубической структурой (FCC), в которой расположение атомов предотвращает значительный суммарный магнитный момент в его естественном состоянии.

Мартенситное превращение, вызванное деформацией, посредством холодной обработки

А Пружина растяжения из нержавеющей стали должен пройти интенсивный Холодная обработка в течение его производственного цикла. Когда проволока вытягивается до определенного диаметра и затем скручивается с большим усилием на пружинном формирователе с ЧПУ, материал подвергается значительному смещению решетки и скольжению.

Для Нержавеющая сталь 304 , который представляет собой метастабильную аустенитную марку, механическое напряжение во время пластической деформации вызывает фазовое превращение из аустенита в мартенсит. В отличие от аустенита, мартенсит обладает объемно-центрированной тетрагональной (BCT) структурой и по своей сути является ферромагнитным. Следовательно, чем глубже степень холодного восстановления, тем выше содержание мартенсита, вызванного деформацией, что приводит к более сильному магнитному притяжению пружины.

Влияние геометрии пружины растяжения на напряженность магнитного поля

По сравнению с пружинами сжатия, изготовление Пружина растяжения включает в себя уникальные профили стресса. Чтобы пружина сохраняла свою необходимую Начальное напряжение В процессе намотки проволока подвергается более высоким скручивающим и растягивающим напряжениям.

Обработка концевых петель: Крючки или петли на обоих концах обычно требуют сильного изгиба под углом 90 градусов и более. Эта локализованная чрезвычайная деформация приводит к тому, что магнитные свойства крючков значительно сильнее, чем у центрального тела пружины.

Весенний индекс: А smaller Весенний индекс (отношение среднего диаметра катушки к диаметру проволоки) требует более агрессивной деформации, что приводит к более тщательному микроструктурному сдвигу и более высокой магнитной проницаемости.

Сравнительный магнетизм: нержавеющая сталь 304 и 316

А frequent topic in Нержавеющая сталь 304 против 316 технические сравнения - это их различная магнитная реакция. 316 класс содержит более высокие уровни никеля (Ni) и молибдена (Mo). Никель служит мощным стабилизатором аустенита, подавляя превращение в мартенсит даже при механическом напряжении. Таким образом, Пружина растяжения из нержавеющей стали 316 обычно проявляет гораздо меньший магнетизм, чем версия 304 при идентичных условиях обработки. Это делает 316 предпочтительным выбором для прецизионных инструментов, где магнитные помехи должны быть сведены к минимуму.

Термическая обработка и пределы размагничивания

После процесса навивки пружины подвергаются Снятие стресса управлять Внутренний стресс и стабилизировать размеры. Распространенным техническим заблуждением является то, что стандартное снятие напряжения (обычно при температуре от 250°C до 450°C) устранит магнетизм. Этих температур недостаточно для превращения мартенсита обратно в аустенит.

Чтобы полностью устранить магнетизм, материал потребует полного отжига в растворе при температуре, превышающей 1000°C. Однако такие высокие температуры могут привести к тому, что источник потеряет свою силу. Предел прочности и эластичность, полученная в результате холодной обработки, что делает компонент бесполезным для инженерных применений. Поэтому в индустрии пружин магнетизм воспринимается как естественный физический побочный продукт Холодная обработка усиление.