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加工中心常用金屬的熱處理、特點(diǎn)、應(yīng)用
日期：2010年01月18 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：加工中心
(1)熱處理的意義 熱處理是將固態(tài)金屬或合金通過加熱、保溫及冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的操作工藝。一般機(jī)械零件的制造過程為：加工中心鑄造或鍛造一正火或退火一切削加工一淬火一回火一精加工等。搖臂鉆床其中的退火、正火、淬火和回火等都是熱處理的不同方法或工藝。零件經(jīng)熱處理后，使得其性能得到改善和提高，合金元素的作用得以充分發(fā)揮。機(jī)床中80％以上的零件要進(jìn)行熱處理；刀具、量具、模具、軸承等則100％需要進(jìn)行熱處理。
(2)鋼的熱處理分類
①退火。退火是指將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。退火又稱燜火。
退火的目的：降低鋼的硬度，以利于切削加工；細(xì)化晶粒，改善組織，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鰷?zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂。
②正火。正火是將鋼件加熱到A，s或A。。以上30～50~C，經(jīng)過保溫后，從爐中取出置于空氣中冷卻的熱處理工藝。
正火與退火兩者的目的基本相同，搖臂鉆床但正火的冷卻速度比退火稍快，加工中心故正火鋼的組織比較細(xì)，它的強(qiáng)度、硬度比退火鋼要高。正火也叫正常化處理。
退火與正火在某種程度上有相似之處，設(shè)計選用時可以從以下三方面考慮。
a．從切削加工性能考慮。硬度在160～230HBS范圍內(nèi)的鋼材，其切削加工性能最好。硬度過高難以加工，且刀具容易磨損；硬度過低，切削時容易“粘刀”，使刀具發(fā)熱而磨損，且工件表面加工質(zhì)量不高。因此，低碳鋼正火優(yōu)于退火；而高碳鋼正火后硬度過高，宜采用退火。
b．從使用性能上考慮。如果零件的力學(xué)性能要求不高時，可采用正火作為最終熱處理。當(dāng)零件形狀復(fù)雜時，正火的冷卻速度較快，易產(chǎn)生裂紋，則采用退火。
c．從經(jīng)濟(jì)性考慮。正火比退火的周期短、成本低、操作方便，故在可能的條件下應(yīng)優(yōu)先采用正火處理。
③淬火。淬火是將鋼件加熱到Ac3或Ad線以上30～50~C，保溫一段時間，然后在水或油中快速冷卻下來，以得到高硬度組織的熱處理工藝。
淬火的主要目的是把奧氏體化的工件淬成馬氏體，然加工中心后與不同回火溫度相配合，獲得所需的力學(xué)性能。淬火鋼中馬氏體的含量越高，硬度便越大，越耐磨。同時，搖臂鉆床馬氏體的晶格畸變也引起內(nèi)應(yīng)力的增加，脆性增大。
④回火。工件淬火后，其性能硬而脆，并存在著由于冷卻過快而造成的內(nèi)應(yīng)力，往往會引起工件變形或開裂。經(jīng)回火后，能減小脆性，降低內(nèi)應(yīng)力，使淬火組織趨于穩(wěn)定，使工件獲得適當(dāng)?shù)挠捕群蜐M意的綜合力學(xué)。
所謂回火，是指將淬火鋼件重新加熱至Ad以下的某一溫度，保溫一段時間，然后置于空氣中或水中冷卻的熱處理工藝。根據(jù)回火加熱溫度的不同，又分為低溫、中溫和高溫回火。淬火鋼經(jīng)回火后的硬度，隨回火溫度的升高而降低。
a．低溫回火(<250~C)。搖臂鉆床低溫回火得到的組織是回火馬氏體，具有高的硬度(58～
64HRC)和高的耐磨性及一定的韌性。加工中心低溫回火主要用于刀具、量具及要求高硬度耐磨的零件。
b．中溫回火(350～500~C)。中溫回火得到的組織是回火索氏體，具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)和適當(dāng)?shù)捻g性，硬度在40～50HRC。中溫回火主要用于彈性零件及熱鍛零件。
c．高溫回火(~500~C)。淬火+高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火得到的組織是回火索氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能(足夠的強(qiáng)度與高韌性相結(jié)合)，硬度達(dá)25～40HRC，廣泛用于受力構(gòu)件，如螺栓、連桿、齒輪、曲軸等零件。
(3)鋼的表面熱處理 在機(jī)械設(shè)備中，許多零件是在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。搖臂鉆床這類零件需具有高硬度和高耐磨性，而心部又需要足夠的韌性。為滿足這些零件的性能要求，加工中心需進(jìn)行表面熱處理。常用的表面熱處理方法有表面淬火及化學(xué)處理兩種。
①表面淬火：僅對工件表層進(jìn)行淬火的工藝稱為表面淬火。
②鋼的化學(xué)處理：常用的有滲碳和滲氮。
a．鋼的滲碳：滲碳的目的是提高鋼件表層的含碳量。滲碳后工件經(jīng)淬火及低溫回火，表面獲得高硬度，而其內(nèi)部又具有高的韌性。表層硬度可高達(dá)58～64HRC。
b．鋼的滲氮：滲氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度。滲氮后一般深度為0．1～0．6mm。
滲氮與滲碳相比，有如下特點(diǎn)：滲氮溫度低，加工中心工件變形很小。搖臂鉆床鋼件滲氮后不用淬火，就可以獲得比滲碳高得多的硬度(最高可達(dá)1000HV，相當(dāng)于69～72HRC)。滲氮零件具有很好的耐蝕性。滲氮的缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長，成本較高，滲氮層薄而脆，故不宜承受集中、沖擊載荷。
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