热处理与机械加工知识

1、热处理与机械加工知识对于机械切削加工，一般机加工硬度最好在HRC30左右;但由于性能要求，需要较高硬度+ 后切削，硬度可以在HRC3540.除了特殊铣齿等情况.硬度在HRC50左右也能切削;当然， 现在国产刀具还不行，大部分需要进口美国的德国的等.经渗碳淬火热处理后一般孔内径变形成椭圆，孔径变小，中10留磨量为2-4丝O10 -020 为5-8丝020 -030为10-12丝030 -040为20丝040为30丝以上，我们的零件壁厚在 10mm左右,另外控制敏感零件的热处理变形量，预热工序也是十分必要的终锻温度过低会造成材料锻裂，如不经过恰当的组织再结晶退火或其他热处理，在最终热处 理后会发现

2、零件开裂，这是经热处理后所有应力释放的结果，很容易被别人误认为是热处理 工艺不当造成的;另外有些含特殊合金（如Cr）的零件锻造后如果堆放在一起，冷却速度不够， 会在晶界出处析出网状碳，经热处理后开裂，也必须引起热处理工作者的注意!例如 GCr15，CrWMn等零件，我就遇到过.对于低碳合金渗碳钢，最佳切削硬度为160180HB，实际生产中我们控制在140210HB， 硬度超过180HB刀具损耗大，低于160HB，尤其是硬度低至140HB左右又采用拉齿、插 齿加工的话，粘刀现象严重，零件粗糙度很差。对于齿轮的加工.我接触到的多是:调质来决定心部机械性能，然后做表面淬火的情况.因此， 很多时候面临

3、着基体硬度高，即调质硬度高,然后进行机加.铣齿或插齿.因此硬度都高.高到 HRC35以上，要采用很好的刀具.成本也增加不少.当然这样做（调质硬度高）的好处是，表面 淬火后变形小，可以忽略，省去磨削工序.齿轮氮化前是否必须调质处理，我们一般是这样处理：碳钢不调质采用正火处理，合金钢 则必须调质，且规定调质时的回火温度应比氮化温度高30C左右。齿轮加工时，对切削加工件，正火硬度180-200HB，挤压加工件，正火硬度160-170HB， 公差分配，机械加工公差占零件成品公差的1/3，热处理占2/3齿轮轴，图纸规定齿部渗碳淬火，无齿一端端部均布6个螺纹孔，位置度要求0.06，且要 求防淬硬。在制定加

4、工路线时，主管工艺人员将相关人员召集在一起讨论，有两种工艺流 程1）涂料防渗、渗碳淬火后硬车碳层，存在防渗不佳机加工困难的问题；2）渗碳空冷、 车碳层、加工螺孔、加热淬火，存在齿部和螺孔达不到图纸精度的风险；经过大家充分讨 论分析，并根据工厂的实际情况将加工流程确定为：锻坯-等温正火-机加工（预留碳层）-涂料防渗、渗碳淬火-防渗部位软化退火-车碳层-加工螺孔。这一流程并不一定是合理 的，但经过有关人员分析讨论，却是目前公司最容易实现的加工流程我公司是做紧固件生产的.紧固件生产所需要的线材一般都要经过球化退火处理.而球化效 果与材料退火前的拉拔比例有很大关系,为了找出最佳的拉拔比例，我们金相试验

5、员与车间 工人经过近四个月的摸索试验，终于找到最佳方案角铁热轧生产出来以后，先经过淬火，然后再回火。出现的问题是：淬火后的工件变形比 较厉害，经常碰感应圈。后期的回火后，无法保障工件是直线型的。解决：再保障连续生 产，硬度达标的情况下，稍增大感应圈的间隙，机械工艺上增加多道辊，以保障工件生产 出来后尽量为直线型。产品淬火后，进行机加工，由于他们只追求计件工资，往往进刀量过大，造成表面硬度严 重退火，最终由于产品表面硬度低而退货，这种情况分析了多次，然而大多数人还是认为 是热处理问题一、做好原材料的检验工作，原材料检验不好热处理做的再好也可能会背黑锅。二、根据 要加工工件的工艺性能，制定合理的热

6、处理工艺，热处理工艺评定也要做好，当然工艺监 督也很重要。三、热处理工序要为下一道工序做好基础，例如：工件变形带来的机械加工 难度（弯曲、变形等）加工余量、力学性能指标、组织缺陷等。四、热处理一定要做好自 检和例检，出现问题可以及时找到原因。有的老板已经把产品加工好了，再拿来找我们热处理厂给他调质处理，真是晕，全部报废。 有的产品要氮化不变形，之前没经过消应退火，已精磨好了，做了也白做，肯定变形。这 些老板都是钱买学问！机械加工与热处理的公差分配应按成品要求分成1： 2，如成品要求为0.15,则机械加工的 公差控制在0.05以内,热处理控制在0.1以内.加热看平衡图,冷却看C曲线长轴件42Cr

7、Mo材料成型过程：调质+机加工热处理过程中由于炉体变形和钢件本身内部应力等问题，以及吊装过程中变形和淬火过程 中的大变形，工件进入机械加工工艺前，工件变形非常大，这里采取水压机矫直，一般在 回火后300-400度出炉上矫直机进行热矫。之后进行机械加工，有效控制了余量和机加工 材料损耗。这里注意到，如果热处理吊装，工艺及后续矫直工艺如果不能做到保证工件 直度，机械加工将很难将工件加工出来，甚至造成报废对于调质后板类的加工，往往切削过程中由于施工者走刀大，造成应力变形。对此我们加 工过程中加入低温退火工序。效果比较好对于低碳合金渗碳钢，最佳切削硬度为160180HB，实际生产中我们控制在18021

8、0HB， 硬度180HB刀具切削性能好，低于160HB，尤其是硬度低至140HB左右粘刀现象严重， 零件粗糙度很差。对于淬火件，必须留过渡R,以防淬火裂纹。还必须考虑材料性能-是涨 是缩。弹簧用钢，碳素弹簧钢和1Cr18Ni9弹簧钢；齿轮用钢，20CrMnTi、40Cr及38CrMoAl用 钢等等我是轴承行业的，就我们的行业先简单的谈一下，首先，在锻造方面，退火组织一定要在 合格范围之内，否则在热处理过程中就会产生裂纹等问题，我们遇见过！其次在粗车加工 方面，进刀量尽量的要小，如果进刀量大了，产生的切削应力很大，这对淬火变形的影响 比较大。再者，我们热处理，要把工艺的问题弄明白，这样要熟悉自己

9、的热处理炉，然后 工人要配合的去工作，保质保量。最后，磨削部分，因为磨削会产生磨削应力，对精密产 品影响较大，所以在来一次稳定化回火。大型铸钢件热处理之后，材料内部产生多方向的开裂.后来经铸件厂，机加工厂，热处理 厂和业主各方共同开会讨论，得出的结论是：由于先粗加工再正火，中间孔位的部分加工 时留了一圈凸缘，热处理时应力集中造成开裂.现在的改进措施是：粗加工拉毛刀，表面 光出即可，热处理之后再做半精加工和精加工.我也是搞轴承热处理，从我工作角度来看我认为，机加工就是潜在的“魔鬼”，举例如下： 外径120左右套圈外圈，车加工有时候为了提高产量，吃刀量贼大，有的车出来后滚到出 颜色都变了。有的车成

10、品椭圆度超过标准要求，直接往地上砸，砸到合格范围为止，再者 车加工有时候留量很不均匀，同一批产品大的相差0。60mm。乱弹琴！热处理后出现的 现象就是变形大膨胀量很不均匀（反映出来了）我接触到得客户用马氏体不锈钢做刀的热处理：客户做刀一般都是用冷轧退火后的材料做 加工，基本加工完后进行淬火处理提高硬度，其硬度范围由200HV左右升高到 900-1000HV以上，然后为了提高材料的耐磨性和消除材料的残余应力，通过低温回火 来做成成品。1.材料本身是否存在缺陷（我们厂里进口的材料，金相分析发现存在带状偏析及夹杂物超 标，而且心部硬度超低，可老外的答复是可以用，符合你们国家的国标要求。晕）2.前道

11、热处理准备对后续热处理的影响（我是搞表面淬火的，经常是前道工序组织准备有些许小 问题，到了最后这道工序反映出来了，自己给自己找事。倒）机加工师傅送来一批材质M2的变径冲头要求热处理，硬度要求不低于64HRC。我说： 你这批冲头不好用，硬度要求不高我可以满足，但你使用时会出问题。变径处加工要有过 渡要求光洁度。机加工师傅说：原来用Cr12做，不耐用所以选择M2材质的，这种材质 最高可以达到66HRC，64已经降低要求了，机加工原来都是这么做的。就这样干吧没问 题。热处理后没几天机加工师傅就来了出现问题1、使用时冲头会一块一块的掉。（硬度高脆性大，冲击时头部会碎掉，冲头硬度一般控 制在62HRC）

12、要根据使用方式，确定性能要求，不要一味挖掘材料最高性能。2、冲头会从变径处断。（有热处理要求的工件变径或尖角部位必须平稳过渡）热处理的后序处理，如果使用到酸，有些产品要注意氢脆。我在热处理弹簧片时，厂家反 映脆断，热处理检测硬度、弹性、组织没问题，问题出在酸洗产生氢脆。专业车有弹簧夹头装夹，车出来的一般就是留量大小的问题。如果轴承量太小，没有合适 的夹具，用三爪卡盘、四爪卡盘装夹，为了赶工时车削时进刀量大，卡盘就必须夹得很紧。 车完量尺寸很好，三角、椭圆、四方都不错，淬火以后弟兄们就哭吧，三角、四方、椭圆， 我们就吃过这个亏，淬火前椭圆0.10mm，淬火后三角3mm，亏了师傅教了一首绝招，一

13、次上三个、四个回火顶子，才把活交代下去对于机械切削加工，一般机加工硬度最好在HRC30左右;但由于性能要求，需要较高硬度+后 切削，硬度可以在HRC3540.比如高频淬火裂纹的问题，容易淬裂是由于机加淬火部位加工光度不够，应力集造成的。 热处理硬度太高了，机加工不动的问题。棒料调质尺寸太长太大容易变形问题。热处理硬 度不均匀问题。机加进刀量大，容易变形。机加混料问题，造成热处理事故。索氏体是形成于650-600摄氏度之间的细片层状珠光体，回火索氏体是马氏体经高温回火 后得到的，由已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体所组成。F失去原M形态， 成为多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大。托氏体是极细

14、片层的珠光体，回火托氏体是马 氏体中温回火得到的，由尚未发生再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状 渗碳体所组成。形态仍为淬火M的片状或板条状。马氏体为碳在a-Fe中过饱和的固溶 体，形态为片状或板条状，回火马氏体由过饱和的a相与其共格的E-Fe2.4C组成，形态 保留原M形状索氏体，托氏体，珠光体，这三种组织是相似的，都是片状的铁素体和渗碳体组成的，区 别就是三者的片间距不同珠光体索氏体托氏体1.合金钢手册（上）（北京：冶金工业出版社，1984.）对“调质”定义如下：利用淬火 和中温（或高温）回火以得到所需要的强度和韧性的热处理工艺，同时它指出：适于进行 调质处理的钢叫调质钢；它对

15、索氏体定义为：奥氏体在约600C分解成的细珠光体，也 有人把它叫索氏体或一次索氏体。为避免混淆起见，应废弃这种称谓，称其为细珠光体； 索氏体，以前叫二次索氏体或回火索氏体，现用做专指在高温较长时间回火时，碳化物 已聚集在铁素体内均匀分布的、在大约1000倍显微镜下可清晰看到的较大颗粒的显微组 织。热处理指南（上）（北京：机械工业出版社，1987.）:所谓调质，就是使钢的组 织变成索氏体的热处理工艺；而索氏体是一种高温回火组织，在约600C的温度回火所形 成的组织叫索氏体。这种组织的特点是：在充分发达的等轴铁素体中弥散分布着细小的球 状渗碳体，索氏体组织具有适中的强度和优异的冲击韧性，最适用于机

16、器结构用钢。由此可见，这两个文献虽然对，调质”和“索氏体”的定义不完全相同，但可以说是大同小 异。所以我个人认为：细珠光体和索氏体的最大区别有两个方面：二者的形态不同，细珠 光体有两种形态，一种是片层状，一种是颗粒状；而索氏体是一种球状或颗粒状组织； 二者的形成条件不同，值得强调的是：这里所说的形成条件不同不是指它的形成温度不同， 而是指：珠光体（当然也包括细珠光体）是在（奥氏体）冷却过程形成的，而索氏体则是 在淬火后的加热过程形成的！一言蔽之，珠光体是在冷却过程形成的组织，其形态有片层状和颗粒状两种；索氏体是 在加热过程形成的组织，其形态是颗粒状！另外，热处理须知（上）（北京：机械工业出版社

17、，1988.）也将珠光体定义为奥 氏体的缓冷组织，它的粗细与缓冷的具体速度（如风冷、空冷、炉冷）有关，风冷时最为 细密；而索氏体是一种高温回火组织。喷丸是借助于高压气体把钢丸或铁丸喷出撞击零件表面，抛丸是借助于高速旋转的叶轮把 小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击零件表面。喷丸处理,一般有以下几种作用:1.清洁表面（除氧化皮.毛刺.污物等）2.使表面产生压应力，提 高抗疲劳性能.喷丸（砂）：压缩空气将钢丸（砂）吹到工件上；抛丸：高速的叶轮将砂丸打到工件上。喷（抛）丸用的是0.22.5mm的钢丸，喷砂用的是砂粒，如石英砂。喷丸用于清除厚度不小于2mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的大中型金属制品以及铸

18、 锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜。喷（抛）丸除清理作用外，还有一定的强化作用。但是：1.对薄板易变形2.不能彻底清除油污 如果说到清理效果，最好的是喷砂。工艺上齿轮渗碳淬火后一般进行清理喷丸，图纸上有特殊要求，还要进行齿根强化喷丸焊后热处理的范围很广，主要目的是为了消除应力。一般钢种选择最后一次回火-25C的 温度进行消除应力处理。建议针对钢种选择焊后热处理工艺，尤其是不锈钢。38. 一般常规的焊接件去除应力的回火在500-600度之间，保温后出炉空冷对于易发生晶间腐蚀的钢种，应采用更低温度进行退火，避开敏感温度区高频淬火可以获得比普通淬火更高的硬度.这与高频淬火后表层处于压应力状态有关.

19、而 当钢的原始组织为P+F的混合组织时，高频的硬度反而降低。这与高频的短时快速加热 而导致C化物来不及充分溶解及各各元素不能够扩散均匀有关.对于感应加热，由于加热时间短，基体组织越均匀，产生完全奥氏体的可能性越大，冷却 时产生完全马氏体的几率也大，直接影响表面硬度和感应淬火深度。调质产品感应淬火效果最好，可以得到良好的表面硬度、淬硬层深度和金相组织。正火产品次之，正火产品感应加热时间相对调质产品要长，也可以得到良好表面硬度和 金相组织。锻后直接感应淬火的最差，加热不足金相组织中出现大量的网状屈氏体组织，加热时间 长得到感应过热组织。1.因为调质可获得均匀的索氏体组织，从而使其在感应淬火这种快速

20、加热奥化条件下，能 够获得均匀而比较高的表面硬度。当然，这个结论是建立在比较理想的调质（获得均匀索 氏体组织）前提下；退火和正火所得到的组织是先共析铁素体+珠光体（F+P）（具有亚共析成分的中碳 及中碳低合金钢），从而使其在感应淬火这种快速加热奥化条件下，奥化不充分、不均匀 导致最终感应淬火后硬度稍低且显得不够均匀；正火或退火因氧化皮厚而且一定程度的脱碳，也会影响感应淬火后的表面硬度；由于感应加热的奥化特点，要想获得高而均匀的表面硬度，必须有良好的调质组织 （均匀单一的索氏体组织，而无未溶铁素体和先共析铁素体）；预处理硬度低与最终感应淬火硬度低的因果关系：（1）原始组织表面脱碳会导致调质硬度低（与未脱碳相比），从而导致感应淬火后的 硬度也低；（2）因为钢的含碳量在下限甚至稍低于下限，同样会导致调质硬度低，不言而喻，此 种情况下，感应淬火后的硬度同样低于正常情况；（3）如果因为调质回火温度过高造成调质硬度低，则不影响感应淬火硬度；（4）调质奥化不充分（欠热）或冷却不足形成的调质硬度低，则会导致感应淬火硬度 低：调质态的硬化层分布较正火态明显，且正火态感应淬火后过渡区较调质大，腐蚀痕