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高精度平面磨床主軸的熱處理工藝

發表時間: 2017-09-16 16:48:24

作者: 協眾機床

來源: http://www.704235.tw

高精度平面磨床主軸的熱處理工藝步驟 對于滲氮的平面磨床零件,都應進行預先熱處理,使其心部獲得較好的綜合力學性能,而表面得到高硬度,并盡量減小由于加工應力引起的各類變形,保持精度。高精度平面磨床...

     根據有關國家標準,38CrMoAlA材料作為平面磨床主軸,離子氮化后表面硬度應達到HV≧900;心部硬度HB230~280;氮化層深度≧0.50mm;為防止螺紋及鍵槽處脆性,應加套保護;表面氮化層脆性組織≦3級,化合物層疏松1-3級,擴散層中氮化物形態應為1-3級。


高精度平面磨床主軸的熱處理工藝步驟

      對于滲氮的平面磨床零件,都應進行預先熱處理,使其心部獲得較好的綜合力學性能,而表面得到高硬度,并盡量減小由于加工應力引起的各類變形,保持精度。高精度平面磨床主軸加工工藝步驟設定如下:1、下料;2、鍛造;3、正火;4、粗加工;5、調質;6、半精加工;7、去應力回火;8、粗磨;9、離子氯化;10、精磨。


高精度平面磨床主軸的熱處理工藝分析

一、正火

      目的是消除鍛造平面磨床主軸時的應力,細化晶粒,均勻組織,為最終熱處理做好組織準備。與退火態相比。38CrMoAlA材料正火后珠光體片層較細,鐵素體晶粒也比較細小,因而強度和硬度較高。其切削加工性也有所改善,一般認為硬度在HB170~230范圍內的鋼材,其切削性能最好。硬度過高難以加工,而且刀具容易磨損。硬度過低,切削時容易“粘刀”,使刀具發熱而磨損,而且工件的表面不光。38CrMoAlA經正火后硬度值為HB179~227,恰在最佳位置。正火時。由于該鋼的臨界點較高(AC3=940℃),溫度取為900-920℃,這對消除含鋁鐵素體的方向性有利,但應防止由于溫度偏高脫碳層加深現象。


二、調質

      調質作為預先熱處理目的在于得到均勻的回火索氏體。保證平面磨床主軸心部具有良好的綜合力學性能,消除內應力,減少尺寸變化,為氮化層提供強韌的基體,同時使平面磨床主軸滲氮時得到均勻的硬化層。

      調質時應注意淬火溫度。若淬火溫度太高,除增加脫碳傾向外,由于晶粒粗大,滲氮時易形成網狀氮化物;若溫度太低,會存在較多未溶鐵素體,容易形成針狀氮化物,兩者都增加氮化層脆性。通常選用淬火溫度900~930℃;使鐵素體充分溶解而奧氏體晶粒不長大,淬火后硬度HRC≧50。調質回火溫度直接影響以后氮化層的深度及硬度。即回火溫度低,氮化層就淺,心部硬度和氮化層硬度均高;回火溫度高,氮化層深度增加,但心部和氮化層硬度降低,見下表:

平面磨床主軸調質回火溫度對硬度及滲氮屋厚度的影響

調質回火溫度對硬度及滲氮層厚度的影響

       回火溫度取600~680℃在爐內垂直吊掛,出爐空冷。調質后硬度HB230~280,為單一回火索氏體。在距表面4mm內沒有鐵索素體存在。心部鐵素體量應小于5%,有助于提高滲氮質量和降低脆性。38CrMoAlA調質后的力學性能:

抗拉強度σb=980MPa

屈服強度σ=835MPa

延伸率δ=15%

斷面收縮率爭ψ=50%

沖擊韌性值αk=88J/cm2


三、去應力高溫回火

      目的是消除前幾道加工中產生的內應力,和正火、調質中尚未去除的殘余應力,以保證滲氮組織穩定不變,減少變形。此道工序加工余量巳經較小,溫度選擇非常重要,一般高于滲氮溫度30℃左右,而低于普通高溫回火20~30℃。這樣可顯著減少滲氮后的變形和尺寸變化、確保高精度平面磨床主軸的使用精度。

四、離子氮化

      為使平面磨床主軸表面得到高硬度、高耐磨的氮化層,對其進行離子氮化方式滲氮,滲氮后盡量不用磨削來消除變形,也不準校直,以免產生新的應力影響精度。滲氮前應用汽油進行清洗螺紋及鍵槽處加保護裝置。

高精度平面磨床主軸離子氮化工藝溫度(℃)與時間(h)的關系

高精度平面磨床主軸離子氮化工藝溫度(℃)與時間(h)的關系

      高精度平面磨床離子氮化工藝(如上圖)。平面磨床主軸先在510℃左右低溫滲氮,使表面形成彌散度高的氮化物并使表層氮含量達到較高值。第二階段升溫到560~570℃,同時提高氯分解率,使氮原子以較大速率充分向內擴散,形成較厚的滲氮層,縮短滲氟周期。最后溫度降至520~530℃,目的是提高表面氮含量和硬度。

      三段離子氮化能顯著縮短生產周期,從而達到節能、降低成本、提高滲氮爐利用率的目的。經離子氮化后的高精度平面磨床主軸,達到技術要求,井彎曲變形非常小。

      所以用38CrMoAlA材料制造高精度平面磨床主軸,并施以離子氮化熱處理,完全能達到設計及使用要求,獲得更好的經濟效益。

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高精度平面磨床主軸的熱處理工藝
高精度平面磨床主軸的熱處理工藝步驟 對于滲氮的平面磨床零件,都應進行預先熱處理,使其心部獲得較好的綜合力學性能,而表面得到高硬度,并盡量減小由于加工應力引起的各類變形,保持精度。高精度平面磨床...
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