Vad fungerar varmt?
Varmbearbetning är en term för att värma stål eller andra metaller och sedan rulla, stämpla eller hamra dem i önskade former. Uppvärmning av metaller över deras kritiska punkt, där metallkristallerna kan rinna som mycket tjocka vätskor, minskar stressen och gör dem lättare att rulla eller forma. Metall som utsätts för varmbearbetning kan vara mindre spröda eller mindre benägna att spricka än metaller som är bearbetade kalla.
Metaller innehåller en kristallstruktur, en slumpmässig blandning av mångsidiga kristaller som kan jämföras med sandkorn. När de flesta metaller har rumstemperatur packas kristallerna tätt ihop, och metallen anses vara styv. Om metallen upphettas över sin kristallisationstemperatur, kallad kritisk punkt, förlorar kristallerna sitt grepp om varandra och metallen flyter eller kan formas lätt.
Kallbearbetning av metaller vid rumstemperatur skapar mycket tuffa metalldelar, men kan orsaka spänningar i metallen som kan leda till eventuella sprickor eller misslyckanden. Detta inträffar eftersom metallkristallerna inte kan röra sig runt varandra, och de vill återgå till lägre spänningstillstånd. Kallformning kan jämföras med att sträcka ett gummiband med kristallerna under stress. Metaller kan upphettas senare i en process som kallas glödgning, där metallen upphettas till en hög temperatur, hålls där och sedan kyls långsamt för att minska spänningen. Varmt arbete förhindrar denna stress och gör metallen mycket lättare att hantera.
När heta metaller rullas kommer metallkristallerna att glida längs varandra och ändra form från cirkulära till långa och tunnare former. Denna förändring kan göra metallen starkare i kristallens riktning, men svagare om kraft tillsätts motsatt riktningen. Valsade metaller kan glödgas för att återvinna en del av den ursprungliga kristallformen, vilket stärker metallen.
Att arbeta vid högre temperaturer skapar en smidig metall, som är en metall som kan böjas eller är mindre sprött. Duktilitet kan vara en nackdel för delar som behöver hög slagmotstånd, t.ex. verktyg eller blad. Varmt arbete kan följas av härdning, som upphettas följt av snabb kylning i vatten eller olja, för att återvinna en del av segheten hos kallbearbetad metall.
En nackdel med varmbearbetning är temperaturen som krävs för att nå den kritiska punkten för vissa metaller. Vissa höghållfasta stål kan kräva uppvärmning till mycket höga temperaturer för att tillåta arbete utan att skapa metallspänningar. Dessa temperaturer kan kräva speciella maskinverktyg som kan bibehålla sin egen styrka och seghet när de utsätts för de höga metalltemperaturerna. Denna utrustning kan också kräva högtemperaturvärmekretsar på rullar eller stansdelar för att hålla metallen varm och förhindra kallt arbete.