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标准与技术

热处理工艺与其他加工工艺的关系

发布时间:2018-02-12   来源:易紧通整理  
  机器零件的生产往往要经过毛坯制造、切削加工、热处理等工艺来完成。热处理工序的安排,有的是为了便于成型加工,有的是为了消除其他加工工序的缺陷,例如锻造缺陷等,有的则为了提高机器使用性能。因此,按照目的热处理工序可以安排在其他加工工艺之前、中间或末尾。热处理工艺好坏,可以影响到其他加工工艺的质量,而其他加工工艺也可以影响到热处理质量,甚至造成热处理废品。热处理工序与其他加工工序先后次序的安排是否合理,也直接影响零件加工及热处理质量。

   锻造工艺对热处理质量的影响

  1.锻造加热的影响

  锻造加热温度一般都高达1150~1200℃,锻造后往往带有过热缺陷。这种过热缺陷由于晶内织构作用,用一般正火方法很难消除,因而在最终热处理时往往出现淬火组织晶粒粗大,冲击韧性降低。化学热处理时,例如渗碳或高温碳氮共渗,淬火后渗层中出现粗大马氏体针等缺陷。

  防止这种缺陷的产生,应该以严格限制锻造加热温度为主。一旦产生这种缺陷,应该采用高于普遍正火温度的适当加热温度正火,使在这温度下发生奥氏体再结晶,破坏其晶内织构,而又不发生晶粒长大。也可以采用多次加热正火来消除这种缺陷。

  2.锻造比不足或锻打方法不当的影响

  高速工具钢、高铬模具钢等含有粗大共晶碳化物,由于锻造比不足或交叉反复锻打次数不够,使共晶碳化物呈严重带状、网络状或大块状存在。在碳化物集中处,热处理加热时容易过热,严重者甚至发生过烧。同时由于碳化物形成元素集中于碳化物中,而且碳化物粗大,淬火加热时很难溶解,固溶于奥氏体中的碳和合金元素量降低,从而降低了淬火回火后的硬度及红硬性。碳化物的不均匀分布,在淬火时容易产生应力集中,导致淬火裂纹,并降低钢材热处理后的强度和韧性。

  共晶碳化物的不均匀分布,不能用热处理方法消除,只能用锻打的办法来消除。在亚共析钢中出现带状组织,若渗碳,则使渗碳层不均匀;若进行普通淬火,容易产生变形,且硬度不均匀。消除带状组织的办法是高温正火或扩散退火。

  3.锻造变形不均匀性的影响

  锻造成形时,零件各部分变形度不同,特别是在终锻温度较低时,将在同一零件内部造成组织不均匀性和应力分布的不均匀。如果不消除这种不均匀性,在淬火时容易导致淬火变形和开裂。一般在淬火前应进行退火或正火以消除这种不均匀性。

  切削加工与热处理的关系

  热处理可以改善材料的切削加工性能,以提高加工后的零件表面光洁度,延长刀具寿命。一般要求热处理后应有一定硬度范围,使材料具有一定“脆性”,易于断屑,而又不致使刀具严重磨损。一般结构钢热处理后硬度为187~220HB的切削性能最好。

  切削加工对热处理质量也有重要影响。切削加工进刀量大引起工件产生切削应力,热处理后产生变形。切削加工零件表面光洁度差,特别是有较深尖锐的刀痕时,常在这些地方产生淬火裂纹。表面硬化处理(表面淬火或渗碳等)后的零件,在磨削加工时,若进刀量过大,会产生磨削裂纹。

  为了消除因切削应力而造成的变形,在淬火之前应附加一次或数攻消除应力处理,同时对切削刀痕应严加控制。

  工艺路线对热处理质量的影响

  零件加工工艺路线安排得是否合理,也直接影响热处理的质量。图14-7为汽车上的拉条结构图。原设计要求T8A钢,淬火硬度58~62HRC,不平行度为0.15mm,淬火部位见图14-7,原采取全部加工成形,然后淬火、回火,结果淬火后开口处张开。后改用先加工成如图14-7轮廓线所示的封闭结构,然后淬火、回火,再用砂轮片切割成形,减小了变形。

  再见图14-8齿轮简图,靠近齿根有6个φ35mm孔,原采取加工成形后高频淬火,结果发现高频淬火后靠近φ35mm孔处的节圆下凹。把6个孔安排在高频淬火以后进行加工,避免了这一现象。

  图14-7汽车拉条结构图                                                                     图14-8 齿轮简图
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