Hva fungerer varmt?

Varmearbeid er en betegnelse for å varme opp stål eller andre metaller og deretter rulle, stempling eller hamre dem til ønsket fasong. Å varme opp metaller over deres kritiske punkt, der metallkrystallene kan strømme som veldig tykke væsker, reduserer belastningen og gjør dem lettere å rulle eller forme. Metall som er utsatt for varmbearbeiding kan være mindre sprø, eller mindre sannsynlig å sprekke, enn metaller som er bearbeidet kaldt.

Metaller inneholder en krystallstruktur, en tilfeldig blanding av mange-sidige krystaller som kan sammenlignes med sandkorn. Når de fleste metaller har romtemperatur, pakkes krystallene tett sammen, og metallet regnes som stivt. Hvis metallet varmes opp over sin krystalliseringstemperatur, referert til som det kritiske punktet, mister krystallene grepet om hverandre og metallet vil flyte eller kan formes enkelt.

Kald bearbeiding av metaller ved romtemperatur skaper veldig tøffe metalldeler, men kan forårsake spenninger i metallet som kan føre til eventuelle sprekker eller feil. Dette skjer fordi metallkrystallene ikke kan bevege seg rundt hverandre, og de ønsker å gå tilbake til en lavere belastningstilstand. Kaldforming kan sammenlignes med å strekke et gummibånd, med krystallene under stress. Metaller kan varmes opp senere i en prosess som kalles utglødning, hvor metallet varmes opp til en høy temperatur, holdes der og deretter avkjøles sakte for å redusere belastningen. Varmt arbeid forhindrer denne belastningen og gjør metallet mye enklere å håndtere.

Når varme metaller rulles, vil metallkrystallene gli langs hverandre og endre form fra sirkulære til lange og tynnere former. Denne endringen kan gjøre metallet sterkere i krystallens retning, men svakere hvis det tilføres kraft motsatt av retningen. Valsede metaller kan bli glødet for å gjenvinne noe av den opprinnelige krystallformen, noe som styrker metallet.

Arbeid ved høyere temperaturer skaper et duktilt metall, som er et metall som kan bøyes eller er mindre sprøtt. Duktilitet kan være en ulempe for deler som trenger høy slagfasthet, for eksempel verktøy eller kniver. Varmt arbeid kan følges av herding, som varmes opp etterfulgt av rask avkjøling i vann eller olje, for å gjenvinne noe av seigheten til kaldbearbeidet metall.

En ulempe ved varmbearbeiding er temperaturen som kreves for å nå det kritiske punktet for noen metaller. Noen høyfastede stål kan kreve oppvarming til veldig høye temperaturer for å tillate arbeid uten å skape metallspenninger. Disse temperaturene kan kreve spesielle maskinverktøy som er i stand til å opprettholde sin egen styrke og seighet når de utsettes for høye metalltemperaturer. Dette utstyret kan også kreve varmekretser på høy temperatur på ruller eller stempling av deler for å holde metallet varmt og forhindre kaldt arbeid.