机床铸件时效处理工艺介绍

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机床铸件时效处理工艺介绍

  一、机床铸件的自然时效处理:

  一般情况下,机床铸件的自然时效处理性能不佳。过去,在生产一些大型设备底座、支撑、机床铸件等灰铁铸件时,由于尺寸比较大,不便于或者不值得进行热处理时,经常采用把大型的机床铸件放在露天,在常温下通过很长时间的放置,使机床铸件内部的铸造应力消除,这种工艺叫做自然时效。在这个过程中,由于长时间防置(有时候可达到一年以上),机床铸件中各部分之间的铸造应力通过逐步的平衡消除一部分,满足使用要求。由于自然时效生产周期长,占用资金多,现在已经基本不用。

  二、机床铸件消除内应力的退火时效处理:

  机床铸件在铸造时,由于各部分冷却速度不一,或多或少地存在着内应力,这种残余内应力通常称为浇铸应力。它有时候会超过机床铸件的屈服强度或极限强度,结果引起了机床铸件的扭曲或开裂。为了消除或减少机床铸件的残余内应力,可以采用热处理的办法,即采用低温退火(亦称人工时效)来消除残余内应力。

  这种热处理操作也包括加热、保温和冷却三个阶段。

  (1)加热

  机床铸件进行低温退火时,加热必须十分缓慢,以避免由于机床铸件本身壁厚不同,温度相差太大,以致有新的内应力产生。在实际工作时,根据机床铸件形状的复杂程度,加热速度一般都选定在60~170℃/h的范围内,并应采用冷炉或低温炉加热。加热温度经常选择550~600℃范围内。提高加热温度不仅可以缩短保温时间,并且可以比较彻底地消除残余内应力。但是加热温度超过500℃,可能有部分渗碳体发生分解(尤其是铸铁中含硅量较多时),破环了由铸造所获得的组织与性能,这是我们所不希望的。所以,只有当机床铸件强度要求较低而又允许降低硬度时,退火温度可以提高一些,例如,提高到500~600℃范围内。但是,当机床铸件的硬度不允许降低时,则应根据机床铸件中之含硅量大于或小于2%,退火温度分别在450℃及500℃左右进行。

  (2)保温

  保温时间必须充分,以保证机床铸件各个部分完全加热到规定的温度,一般约为4~10h,而且保温时间与机床铸件的形状、大小、技术要求以及加热温度和装炉量等都有直接关系

  (3)冷却

  机床铸件必须以非常缓慢的速度冷却至150~250℃才可以出炉,在实际生产中,多采用炉冷(冷却速度25~75℃/h)到150~250℃以下,出炉空冷。

  三、改善机床铸件切削加工性的高温退火:

  在机床铸件表面的一定深度内,往往由于冷却速度较大,化合碳(即渗碳体)较多,而硬度较高,切削不便,需要降低硬度,以利于切削加工。

  (1)如果机床铸件在结晶过程中没有形成白口组织时,可以将共析渗碳体球化,以降低硬度。其工艺规范为:将机床铸件装入250~300℃的炉中,然后以60~80℃/h的速度加热到500~700℃之间的适当温度,并保温2~4h,然后随炉冷至250~300℃左右出炉空冷。

  (2)当机床铸件的组织中形成了莱氏体,二次渗碳体(白口层)存在时,退火时的加热温度需要提高到临界温度以上(850~900℃),在这样的情况下,机床铸件处理的过程和白口铁石墨化过程的第一阶段完全相同,只是速度较快而已。这种热处理操作是将机床铸件加热到850~900℃范围,保温时间应以白口层的深度和机床铸件的化学成分而定,一般可在0.5~8h之间。但在工厂的实际工作中,一般保温2~4h。

  (3)形状复杂的机床铸件,应像消除内应力的低温退火一样,必须保证缓慢加热到600~650℃,以避免机床铸件裂纹和扭曲的产生。机床铸件经保温后可以以比较快的速度冷却到600℃,而在600~250℃范围内必须缓慢地冷却,其冷却速度最好为30~50℃/h。

  除了采用这种冷却方法以外,亦可像钢一样采用等温退火,以缩短退火时间,等温温度应在A1点以下一个适当的温度,通常在600~700℃之间,而等温停留时间多为2~3h。等温停留结束以后,可以出炉空冷。

  四、机床铸件导轨表面淬火:

  机床铸件可以采用高频表面淬火、火焰表面淬火及接触电热表面淬火等表面淬火工艺使机床铸件导轨表面获得细马氏体加石墨的硬化层,从而提高机床铸件的表面强度、耐磨性和疲劳强度。机床铸件导轨表面淬火的特点是:这样的表面硬化层必须很薄,否则会造成相反的结果。

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