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機械零件為什么要進行熱處理

作者:
滄州盛昊機床附件
來源:
網絡
發布時間:
2020/09/14
【摘要】:

為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能,除合理選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料,鋼鐵顯微組織復雜,可以通過熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。

另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能,以獲得不同的使用性能。

熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分,而是通過改變工件內部的顯微組織,或改變工件表面的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量,而這一般不是肉眼所能看到的。

熱處理的作用就是提高材料的機械性能、消除殘余應力和改善金屬的切削加工性。按照熱處理不同的目的,熱處理工藝可分為兩大類:預備熱處理和最終熱處理。

1.預備熱處理預備熱處理的目的是改善加工性能、消除內應力和為最終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、時效、調質等。

(1)退火和正火退火和正火用于經過熱加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳鋼和合金鋼,為降低其硬度易于切削,常采用退火處理;含碳量低于0.5%的碳鋼和合金鋼,為避免其硬度過低切削時粘刀,而采用正火處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織,為以后的熱處理作準備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進行。

(2)時效處理時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。為避免過多運輸工作量,對于一般精度的零件,在精加工前安排一次時效處理即可。但精度要求較高的零件(如座標鏜床的箱體等),應安排兩次或數次時效處理工序。簡單零件一般可不進行時效處理。除鑄件外,對于一些剛性較差的精密零件(如精密絲杠),為消除加工中產生的內應力,穩定零件加工精度,常在粗加工、半精加工之間安排多次時效處理。有些軸類零件加工,在校直工序后也要安排時效處理。

(3)調質調質即是在淬火后進行高溫回火處理,它能獲得均勻細致的回火索氏體組織,為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形作準備,因此調質也可作為預備熱處理。由于調質后零件的綜合力學性能較好,對某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作為最終熱處理工序。

 2.最終熱處理最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。

(1)淬火淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣,而且表面淬火還具有外部強度高、耐磨性好,而內部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優點。為提高表面淬火零件的機械性能,常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為:下料--鍛造--正火(退火)--粗加工--調質--半精加工--表面淬火--精加工。

(2)滲碳淬火滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼,先提高零件表層的含碳量,經淬火后使表層獲得高的硬度,而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施(鍍銅或鍍防滲材料)。由于滲碳淬火變形大,且滲碳深度一般在0.5~2mm之間,所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為:下料-鍛造-正火-粗、半精加工-滲碳淬火-精加工。當局部滲碳零件的不滲碳部分采用加大余量后,切除多余的滲碳層的工藝方案時,切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后,淬火前進行。

(3)滲氮處理滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄(一般不超過0.6~0.7mm),滲氮工序應盡量靠后安排,為減小滲氮時的變形,在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。

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