?機加工產(chǎn)品表面熱處理主要是為了改變工件表面的性能,同時保持心部的性能基本不變,以下是一般的工藝流程:
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一、前期準備
零件檢查
首先需要對機加工后的零件進行檢查。這包括檢查零件的尺寸是否符合要求,表面是否有明顯的缺陷(如裂紋、劃痕等)。例如,對于一個經(jīng)過車床加工的軸類零件,要使用量具(如卡尺、千分尺等)測量其直徑、長度等關鍵尺寸,確保尺寸公差在規(guī)定范圍內(nèi)。因為如果零件尺寸不符合要求,在后續(xù)熱處理過程中可能會導致變形等問題進一步加劇。
還要檢查零件的材料成分,這可以通過材料化驗單或者光譜分析等方法來確定。不同的材料有不同的熱處理特性,例如,碳鋼和合金鋼的淬火溫度、回火溫度等參數(shù)都有很大差異。正確識別材料是確保熱處理工藝正確實施的前提。
表面清理
清理零件表面的油污、鐵銹和雜質(zhì)。油污可以使用有機溶劑(如汽油、丙酮等)進行清洗。對于鐵銹,可以采用酸洗(如用稀鹽酸溶液)或機械打磨的方法去除。這是因為表面的油污和鐵銹等雜質(zhì)在熱處理過程中可能會產(chǎn)生氧化皮,影響零件的表面質(zhì)量,而且可能會阻礙熱量的均勻傳遞,導致局部過熱或加熱不足等情況。
二、熱處理過程
加熱
根據(jù)零件材料和所需的表面硬度等性能要求確定加熱溫度和加熱速度。例如,對于滲碳淬火處理的低碳鋼零件,加熱溫度一般在 900 - 950℃左右。加熱方式有多種,如在鹽浴爐、可控氣氛爐或真空爐中加熱。
鹽浴爐加熱速度快,加熱均勻,但鹽浴成分需要定期調(diào)整和維護。可控氣氛爐可以有效控制零件表面的氧化和脫碳,對于一些高精度零件的熱處理很合適。真空爐則主要用于處理對表面質(zhì)量要求極高的零件,如航空航天零部件,它可以避免氧化,并且能夠精確控制加熱過程。
保溫
零件達到預定的加熱溫度后,需要進行一定時間的保溫。保溫時間的長短取決于零件的尺寸、材料和裝爐量等因素。一般來說,零件尺寸越大、裝爐量越多,保溫時間就越長。例如,一個較大尺寸的齒輪在滲碳過程中,為了使碳能夠充分滲入零件表面一定深度,可能需要保溫數(shù)小時。保溫的目的是使零件內(nèi)外溫度均勻,并且使組織充分均勻化,為后續(xù)的冷卻轉變做準備。
冷卻
冷卻過程是決定零件表面硬度的關鍵步驟。對于淬火處理,冷卻速度要足夠快,以獲得馬氏體組織,從而提高表面硬度。例如,在淬火介質(zhì)的選擇上,常用的有水、油、聚合物淬火劑等。水的冷卻速度快,適用于一些形狀簡單、要求較高硬度的碳鋼零件,但容易引起零件變形和開裂。油的冷卻速度相對較慢,適合合金鋼零件,能夠在保證一定硬度的同時減少淬火裂紋的產(chǎn)生。聚合物淬火劑的冷卻速度可以通過調(diào)整濃度來控制,應用比較靈活。
在冷卻過程中,還需要注意零件的冷卻方式,對于形狀復雜的零件,要采用合適的冷卻方法,如分級淬火或等溫淬火,以減小熱應力和組織應力,防止零件變形和開裂。
回火
回火是緊接著淬火后的一個重要步驟,主要是為了消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應力,穩(wěn)定組織,并且調(diào)整零件的硬度和韌性之間的平衡。回火溫度一般低于淬火溫度,例如,對于淬火后的中碳鋼零件,回火溫度通常在 150 - 650℃之間。根據(jù)回火溫度和回火次數(shù)的不同,可以分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。
低溫回火主要用于保持高硬度和耐磨性,回火溫度一般在 150 - 250℃,適用于刀具、量具等工具類零件。中溫回火可以獲得較高的彈性極限和屈服強度,回火溫度在 350 - 500℃,常用于彈簧等彈性零件。高溫回火可以獲得良好的綜合力學性能,回火溫度在 500 - 650℃,主要用于一些重要的機械結構零件,如軸類、連桿等。
三、后期處理
清洗
熱處理后的零件表面可能會殘留淬火介質(zhì)(如油、聚合物淬火劑等)或氧化皮等雜質(zhì)。需要對零件進行清洗,以去除這些雜質(zhì)。清洗可以采用化學清洗(如用堿性溶液清洗)或機械清洗(如噴砂、拋丸等)的方法?;瘜W清洗能夠有效去除油污等有機物,而機械清洗則可以去除氧化皮和表面的一些微觀不平,同時還能起到強化表面的作用。
檢驗
對熱處理后的零件進行質(zhì)量檢驗。主要包括硬度檢驗、表面質(zhì)量檢驗和尺寸精度檢驗。硬度檢驗可以使用洛氏硬度計、維氏硬度計等設備,檢查零件表面硬度是否符合要求。表面質(zhì)量檢驗包括檢查零件表面是否有裂紋、氧化皮過多等缺陷,可以通過磁粉探傷、滲透探傷等無損檢測方法進行。尺寸精度檢驗則是檢查零件熱處理后的變形情況,通過與熱處理前的尺寸對比,確定是否需要進行后續(xù)的校直或機械加工來糾正尺寸偏差。