和其他加工工藝不同,機床鑄件的熱處理是機械制造中的重要工藝環(huán)節(jié),熱處理一般不改變工件的形狀而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織,或改變鑄鐵平臺和機床表面的化學(xué)成分,賦予或改善工件的使用性能。本文重點分析機床床身鑄鐵的熱處理工藝。

第一,球鐵的多溫淬火;球鐵經(jīng)等溫淬火后可以獲得高強度,同時兼有較好的塑性和韌性。多溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F,同時也避免A晶粒長大。加熱溫度一般采用Afc1以上30~50℃,等溫處理溫度為0~350℃以保證獲得具有綜合機械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球鐵等溫淬火后σb=1200~1400MPa,αk=3~3.6J/cm2,HRC=47~51。但應(yīng)注意等溫淬火后再加一道回火工序。

第二,消除應(yīng)力退火;由于鑄件壁厚不均勻,在加熱,冷卻及相變過程中,會產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力。另外大型零件在機加工之后其內(nèi)部也易殘存應(yīng)力,所有這些內(nèi)應(yīng)力都必須消除。去應(yīng)力退火通常的加熱溫度為500~550℃保溫時間為2~8h,然后爐冷(灰口鐵)或空冷(球鐵)。采用這種工藝可消除鑄件內(nèi)應(yīng)力的90~95%,但鑄鐵組織不發(fā)生變化。若溫度超過550℃或保溫時間過長,反而會引起石墨化,使鑄件強度和硬度降低。

第三,消除鑄件白口的高溫石墨化退火;鑄件冷卻時,表層及薄截面處,往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火(或正火)的方法消除白口組織。退火工藝為:加熱到550-950℃保溫2~5h,隨后爐冷到500—550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間,游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A,在隨后護冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解,發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體的分解,導(dǎo)致硬度下降,從而提高了切削加工性。

第四,球鐵的正火;球鐵正火的目的是為了獲得珠光體基體組織,并細(xì)化晶粒,均勻組織,以提高鑄件的機械性能。有時正火也是球鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)備、正火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過950~980℃,低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820~860℃。正火之后一般還需進行四人處理,以消除正火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

第五,球鐵的淬火及回火;為了提高球鐵的機械性能,一般鑄件加熱到Afc1以上30~50℃(Afc1代表加熱時A形成終了溫度),保溫后淬入油中,得到馬氏體組織。為了適當(dāng)降低淬火后的殘余應(yīng)力,一般淬火后應(yīng)進行回火,低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好,用于要求高耐磨性,高強度的零件。中溫回火溫度為350—500℃回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨,適用于要求耐磨性好、具有一定效穩(wěn)定性和彈性的厚件。高溫回火溫度為500—60D℃,回火后組織為回火索氏作加球狀石墨,具有韌性和強度結(jié)合良好的綜合性能,因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

第六,化學(xué)熱處理;對于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件,可以采用類似于鋼的化學(xué)熱處理工藝,如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。

此工藝關(guān)系到機床產(chǎn)品的使用效果和效率,因此我們要更加重視。