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酸化 (oxidation：さんか)

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カジリ・焼付 (かじり・やきつけ)

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01.基本法:也就是最基本的方法COPY SURFACE,这是一位台湾教授教材上讲得最多的一种方法( 入门级);

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经常有模具因为热处理不好引起质量下降,因此模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。它对模具的如下性能有着直接的影响:如模具制造精度,强度,工作寿命,制造成本等等.

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在热处理生产实践中，会产生各种各样的缺陷，如开裂、变形严重、硬度不合格及性能不合格等等。不同的缺陷，产生的原因一样，对应的防止对策也不一样，本文从最常见的缺陷——硬度不合格这方面简分析产生的原因和防止办法。
硬度不合格分为两种情况：硬度过高和硬度过低。
一、硬度过高：
1.混料：比如碳钢里混入合金钢，此时硬度要超过我们预期值。可根据实际检测的硬度与回火参数，重新回火。
2.材料改代：用合金钢改代碳钢，但材料改代信息未正确传递到热处理工序。与相关部门联系，落实实际材料后，重新回火。
上述两种情况实属管理上的问题，热处理工序是无法解决的。
3.回火温度或时间不足：
⑴设备存在隐性问题，实际炉温偏低。重新校正控温系统。
⑵回火时间不充分或回火温度偏低，致使部份工件硬度偏。产生的原因是：在生产中拼炉生产时，回火工艺参数不精准，部分或全部工件回火时间偏短而导致硬度偏高。此时要精确计算各工件的回火时间和温度，选取一个合适的温度与保温时间进行回火，确保每种工件的硬度都达到要求。
二、硬度过低：
这是生产中最易出现的质量问题，也是不容易找出产生问题的原因，对生产的危害性较大（浪费能源、影响生产进度），也最让人头疼。
1.材料问题，其产生的原因与防止对策同前面。若检测硬度不超过140HB，此类材料可以直接扔掉，连火花判别都不需要。
2.热处理工序淬火问题：
工
件要保证回火后硬度达到要求，先决条件是淬火要达到规定要求，至少要比最终要求的硬度上限高50HB，才可能通过回火而合格。而这是我们在生产中最容易出
问题，也是最容易被忽略的问题。经常有人回答我：“一直都这样淬火的，不知道今天为什么不合格？”淬火工序容易出的问题有如下：
⑴加热温度不足。
比较多见的是一种侥幸心理，认为温度差不多，也许可以淬火。认为平常淬火时工件颜色也偏低，也淬起火了的。殊不知，忘记了未完全奥氏体化与淬火过程中奥氏
体的预冷是两回事。加热不足的时候，在奥氏体中存在未溶铁素体，是要降低淬火硬度的；而在淬火过程中预冷时温度也只有不到800℃，但此时过冷奥氏体是不
会析出铁素体的。这是对奥氏体的认识不足造成的。
⑵冷却上存在的问题。
冷却上存在的问题只有一个，冷却速度不足。但产生冷却速度不足的原因却是较多的：
预
冷过度：为防止工件淬裂，在冷却时先适当预冷再淬火是非常有必要的。如掌握不好而低于Ar1时，发生先共析转变出现先共析铁素体，将降低工件硬度。同时，
对于要求严格的工件，是不允许发生先共析转变的。此时按正常工艺回火硬度将低于规定值。在预冷时要注意观察工件温度，同时也要提高辨别温度的能力，避免工
件预冷到Ar1以下。
在冷却介质中冷却能力不足：以淬水为例，一是当水温较高时（如超过30℃，是生产中最容易被忽视的情况），将严重降低马氏体转变区域的冷却速度，此时任你
怎样将工件冷却，想淬硬已属非分之想。二是装炉较密集的工件，如在介质中移动能力不足，蒸汽无法破膜，将导致局部特别是中间的工件淬火硬度不足。需要随时
关注冷却介质的温度，观察装炉情况，有针对性的采取预防措施。
上述两种情况，将导致工件的冷却速度以不同方式越过C曲线。淬火后将得到各种各样的混合组织，如：铁素体+马氏体、铁素体+珠光体+马氏体、托氏体+马氏体等等，这些组织通过回火后，检测硬度都会低于正常值。
⑶淬火冷却时间较短。
由于冷却时间较短，致使工件实际淬火结束后的温度较高，而工件本身淬火并没有完成，回火后硬度低于正常值。淬火结束时，工件的温度一般要低于材料的Ms，
否则回火后将导致硬度低于正常值。在淬火结束时，让工件继续空冷一会，观察工件温度，如温度较高，应补充冷却，使工件温度降到合适的程度。当然，有经验的
可以从工件出水时收水的时间来辨别工件温度。
⑷回火上存在的问题。
回火上出现的问题主要体现在回火保温时间过长或保温温度较高，也有设备问题，如：热电偶移位、控温系统控制误差较大等。
上面只分析了热处理后工件硬度不合格的几个方面的原因，实际生产中可能还会出现这样或那样的原因，有待我们进一步提高认识，去分析产生的原因并提出具体的
应对对策。总之，在出现硬度不合格后，要认真去分析自己的生产过程，找出原因加以改进，一般情况下不要去找别人的原因（同时也得罪人）。要注意细节，真正
把细节到位，才会不出或少出质量问题。所以说“细节决定成败”。
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裂纹产生原因及其防止对策：
热处理裂纹的分类：非淬火裂纹——表面龟裂、表面边缘T型裂纹；淬火裂纹——纵裂（组织应力型）、弧裂（局部拉应力型）、大型工件淬火裂纹（纵断、横断）、边廓表面裂纹（局部拉应力型）、脱裂、第二类应力裂纹（微观裂纹，本次不讨论）。
1.纵裂：
⑴纵裂的宏观形态：
沿细长零件表面启裂，在沿纵向扩展的同时，又以垂直表面的方向向截面内部扩展，形成外宽内尖的楔形裂口。纵裂的扩展总是终止于截面的中心处附近，外观上看纵向单条裂纹和横截面上的楔形裂口，是纵裂的基本宏观形态。
⑵纵裂的形成条件：
淬透是纵裂形成的必要条件。小工件淬透后的应力状态属于组织应力型残余应力，一般情况下组织应力的切向应力显著大于轴向应力。因此形成组织应力型残余应力是纵裂的应力条件。
⑶纵裂预防措施：
①采用较缓慢的冷却介质，如油等 。也可用水、油双液淬火，但水、油双液淬火对于一些小件无实际使用价值。
②工件加热避免过热，出炉后可适当预冷，淬火后及时回火。
③加强技术管理技术培训，切实对有关工艺操作人员进行淬裂理论教育。
2.弧裂：
⑴弧裂形成的条件：
应同时具备整体快速冷却、不能淬透、具有弧裂的几何敏感部位的结构形式。
⑵几何敏感部位的结构形式：
有孔洞、凹面和碗面、截面尺寸突变、轴肩。
⑶几何敏感部位的缓冷效应：
具有上述结构形式在淬火冷却过程中的主要作用是显著降低那里的实际冷却速度，产生缓冷效应。
⑷几何敏感部位处的组织：
几何敏感部位缓冷效应，要么使局部未淬硬产生淬火屈氏体并处在马氏体的包围之中（在金相的宏观或微观上可看出）；要么淬硬层被局部明显减薄。在热处理生产中产生的弧裂中，前一种占绝大多数。
⑸弧裂的形成扩展方式及典型宏观形态：
弧裂首先在几何敏感部位的表面上形成，并由此沿曲（弧）面先向截面内部定向扩展，严重时可穿越零件的其余截面，再向零件的外表面延伸，直到在那里呈弧形露
出；严重时常使相应部位沿弧裂脱落（或经敲击即可脱落）。开裂面通常为形状各异的曲（弧）面，最典型的是从几个不同的方向观察时都呈弧形，是判定弧裂的重
要依据。对存在于几何敏感部位上并可引起应力集中效应的因素（如尖锐拐角），并不诱发或促进弧裂的产生。
⑹弧裂的预防措施：
①实施局部强冷：
对于可能引起弧裂的零件，要考虑对几何敏感部位进行局部强冷（高温区间）的可能性和实施方法。
②实施局部弱冷：
对于可能引起弧裂的零件，要考虑对几何敏感部位进行局部弱冷（高温区间）的可能性和实施方法。最典型的当属堵孔淬火，让孔内在高温区内冷速更缓，并全部转变成屈氏体组织。
③实施低温区缓冷的淬火方法。
3.大型零件淬火裂纹：
⑴大型零件淬火残余应力为热应力型：
淬火介质的冷却能力越强、截面尺寸越大、加热温度越高,淬火残余应力越大。
⑵应力作用方式与开裂原因：
冷却末期，外层金属已冷到低温，内部金属的温度必然高于外层。当其继续降温时，因伴随体积收缩受到外层金属的强力约束，而在中心部位产生三维拉应力，最大
拉应力作用在截面的中心处。金属力学性能理论表明，金属在三维拉应力作用下，大大约束了塑性变形能力，使其转变为脆性状态，极易产生低应力脆性断裂；这就
是具有珠光体组织的大件心部金属，在热应力型应力作用下形成裂纹的根本原因。
⑶断口特征：
①短圆柱型：
常为纵向裂开，当高度为直径的两倍左右时，有横断现象。多见于碳素工具钢，这些零件中心往往存在网状渗碳体，降低钢的强度并沿其扩展。
②轴类：
当轴向与切向最大拉应力超过零件中心处材料的强度时，首先在该处开裂。随后在淬火应力的作用下，裂纹分别沿纵向和横向由内向外扩展，直到在外表面露出裂
纹。但是裂纹也可能终止于内部某处成为内裂。当残余应力足够大时，可能在淬火末期自行完全断开。然而更多时候是在露出零件表面裂纹的基础上，通过机加工等
办法而显现。在长度远大于直径的时候，横断比纵裂更多见，而且同一零件上可能产生多处横断或纵裂。裂纹源通常位于截面中心处，当截面中心附近区域存在冶金
缺陷时，裂纹源才可能偏离截面中心处。
③齿圈类：
一般为中碳铸钢制造，只能形成径向裂纹。裂源为横断面的几何中心处或铸造的热节点处，并由此通过齿圈中心的径向面，由里向外扩展，最终裂开。
④炸裂的内裂：
炸裂是有伤害危险的开裂，应注意防范。炸裂发生在冷却末期以后。
⑤断口特征：
断裂面平齐，无明显塑性变形发生，呈典型的脆性断口。
⑷内部冶金缺陷的作用：
大件截面中心及其附近，是热应力型应力的最大拉应力存在和作用的位置，这里又是许多冶金缺陷产生或存在的部位。这些缺陷是重要的促裂、诱裂因素，也是大件
淬裂的天然裂源和直接原因。由于种种原因的制约与影响，目前我国大型铸锻件的综合冶金质量还很不理想，因而成为影响大件淬裂的最重要的实际因素之一。
应当注意的是：存在于大型零件表面上的一切能引起应力集中效应的因素，在淬火过程中，决无诱发和促进裂纹作用。故此，热处理之前不必要清除大型铸锻件的表面缺陷。
⑸大件淬裂的预防措施：
①利用热处理基本应力的交互作用和双重作用特征，设计或改进大件的淬火工艺；
②利用预冷降温的方法；
③淬火冷却不进行到低温；
④及时回火注意回火冷却方法。
4.边廓裂纹：
⑴边廓裂纹的形成条件：
①只能产生在尖棱角或外轮廓的附近；
②快速淬火冷却条件下；
上述两项决定了裂纹形成处的组织应力值极大（组织转变快，截面温差小）。并且裂纹形成于淬火初期，此后随着冷却时间的延长，裂纹迅速扩展。在制定热处理工艺时必须要了解边廓裂纹的这个特点。
⑵边廓裂纹的宏观特征：
在轮廓或边棱的附近，并与之基本平行的单条或多条毛细裂纹；外宽内尖与零件外表面基本垂直且裂纹较浅。
⑶加热温度及应力集中因素的影响：
①边廓裂纹在较低的淬火温度下就能产生，正常淬火温度已发育长大，过热条件下严重扩展。
②一般应力集中因素不产生影响，但表面机加工刀痕例外。在具有圆形轮廓的淬火零件上，边棱附近产生的边廓裂纹，几乎都是沿着圆形的机加工刀痕形成和扩展的。这是因为边棱附近的加工刀痕，恰好处在这类裂纹赖以形成的表面局部合成拉应力场的作用范围内。
⑷边廓裂纹的预防措施：
①选用较缓和的淬火冷却介质；
②淬火冷却介质的温度不可低于15℃，当低于5℃裂纹已不可避免；
③加强人员培训和加强热处理生产的技术管理。
5.脱裂：
在某些回转体零件（如车轮、齿轮等）和圆柱体零件（如轴、销类）淬火时，有时在轮缘、齿圈和轴肩等部位乃至全部脱（崩）落的淬裂现象，就是脱裂。
⑴脱裂的形成规律：
①脱裂的产生的条件：
热处理条件：表面加热淬火回转体零件和圆柱体零件，也产生在普通淬火的该类零件上。大多数脱裂产生在水冷淬火工艺条件下，油冷很少见。
金相条件：大量金相分析确定，在形成脱裂的区域附近，有马氏体和屈氏体两相组织存在是脱裂形成的必要且充分条件。
表面淬火时，在马氏体组织和原始组织区的珠光体型组织的分布，一般由相应的工艺条件决定。从工艺上采取措施（如端部留软带），消除截面组织的差异，便消除了脱裂赖以产生的组织条件。
普通淬火时，通常由于局部几何结构的缓冷效应决定。如轴肩截面过渡处便是可能产生缓冷效应几何结构形式。由于不同原因（如水温过高）造成淬火介质冷却能力下降，导致轴类零件的端面、轴阶端面和其它具有局部几何结构缓冷效应的部位产生截面组织差异，进而形成脱裂。
脱裂的形成和扩展都在全马氏体组织区内进行的。生产中形成的大多数脱裂，都是在马氏体无过热特征的情况下产生的，个别情况下也有马氏体十分粗大的现象。
⑵脱裂的形成、扩展方式和宏观形态：
①脱肩：轴辊类零件的脱肩过程，先在端面的肩处（或边棱）附近启裂，通常多处同时（同一圆周或相距较近的同心圆上），然后沿垂直表面的方向向截面内部扩
展，也同时沿圆周方向扩展为圆周裂纹；继而改向，沿圆弧面继续在截面内部朝轴肩附近的轴外圆表面上扩展，最终在此处露出外圆表面而呈弧形裂纹。
②脱圈：齿轮的脱圈首先在齿圈与辐板截面过渡处的拐角上开裂，然后由此向截面内部（沿弧面）扩展，同时也沿拐角（常为尖角）作周向扩展，最终使齿圈脱落。
⑶影响因素：
①冷却速度：首先是局部冷速过快，于冷却最快的部位上形成淬火裂纹；其次，脱裂的产生又是淬火件局部部位的高温转变区内冷却显著减缓，从而产生截面组织差
异，并由此引起局部合成拉应力的作用结果。在热处理生产实践中，冷速局部减缓的原因，一是局部几何结构自身的缓冷效应，二是热处理操作失误或是操作失误与
局部几何结构作用的叠加。在产生截面组织差异的情况下，增加淬火介质于低温区内的冷却能力或淬火工件相关部位的冷却烈度，将会显著增加形成脱裂的危险性。
②化学成分：钢中含碳量的显著提高或或些合金元素含量的增加，使钢的淬透性显著提高，将大大提高脱裂的敏感性。
应力集中：对普通应力集中不敏感，但过深的机加工刀痕有明显的诱裂作用。
⑷脱裂的预防措施：
①端部留软带：在表面淬火的辊类、轴类零件的端部预留适当宽度的未淬硬软带，能有效避免脱裂的产生。
②正确选用淬火介质：表面淬火的截面组织差异是无法避免的，在确保淬硬的前提下，尽量选用缓和的冷却介质。
③局部强冷，但应谨慎。
④消除表面应力集中：避免截面的尖角过渡，并把表面的粗糙度加工到高于Ra12.5。
⑤保证化学成分，防止含碳量或残余合金元素含量超标。

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各种缺陷对热处理质量的影响：
1.外观质量：
⑴锻件和热轧钢材表面不允许有裂纹、折叠、结疤等外观缺陷，因为当这些外观缺陷将是热处理裂纹的起源之一。
⑵加工件的表面倒角不符合要求，将是热处理裂纹产生的可能原因之一，但却不是唯一原因，也就是开裂未必是不倒角所致。
2.化学成分：
⑴当钢中有害元素磷、硫增加时，如硫含量为0.04%时淬火后易产生裂纹，锰含量＞0.5%时也易淬裂（淬水的工件）。
⑵
有些元素虽是微量元素，但使钢的热处理规范大不相同，如炼钢时脱氧剂用Al
则其微粒熔点高，在钢中起细化晶粒的作用，降低了过热敏感性，使钢成为本质细晶粒钢，提高热处理工艺性能。反之用Si之类脱氧剂则会使钢成为本质粗晶粒
钢，使淬火过热敏感度增大，炼钢时每炉所含微量元素不同，其热处理工艺性能也不同，如含B很微量，淬透性也大大增加。
3.脱碳:
脱碳也是钢材的一种表面缺陷。例如钢锭经热轧及退火后表面有脱碳，若钢材供货时圆度过大，使加工后表面残留脱碳层，表面脱碳增加了留量，若脱碳在加工留量以外时，将给热处理带来淬不硬、表面裂纹等缺陷。在检查中应区别原材料脱碳或热处理脱碳，以便提出正确的判断。
4.碳化物不均匀度:
这是高碳钢及高碳合金钢，即工具钢之类常出现的冶金缺陷。碳化物在纵断面上常呈带状分布，严重的有网状、大块堆积，在横断面上则多成大面积堆积及网状分
布。一般在原材料供货时，都按国标规定供货。如若达不到要求，应经锻造改善。由于碳化物偏析，在碳化物富集区，淬火后容易过热而形成过热网，而在碳化物稀
疏处则淬火硬度不高，当形成网状时，即因带状分布使材料各向异性，又因网状分布脆性增大，热处理工艺性能降低。此外，由于偏析，晶粒大小不一样，偏集区晶
粒小，稀疏区晶粒大，从而降低强度，对刀具来说，碳化物偏析5～6级比3～4级寿命降低10%，7～8级则降低29%。
5.带状组织：
带状组织是指珠光体及铁素体的条带状分布，这种组织，既造成材料各向异性，又使磨后表面出现不均匀光带以及切削加工及表面粗糙度变粗，淬火后出现软点，这种组织可以用正火消除。
6.网状碳化物：
网状碳化物多存在于晶粒边界，隔断了基体的连续性，使材料脆性增大，强度降低，淬火时易开裂，可用正火或调质减轻或消除。
7.非金属夹杂物：
非金属夹杂物是指冶炼时形成的氧化物、硫化物及酸性夹杂等，夹杂的存在，隔断了金属基体的连续性，剥落后就成凹坑或裂纹，大块夹杂还降低了材料的疲劳强
度，对精密量具来说，非金属夹杂会造成热处理时的应力集中，产生淬火裂纹。因此，在滚珠轴承钢和工具钢中，应给予严格的限制。
8.宏观组织：
在低倍检验中，对材料的中心疏松，一般疏松的容许级别在高速钢中有规定，其他钢中，均不允许存在肉眼可见的宏观缺陷。这些缺陷包括白点、缩孔、气泡、翻皮等。因这些缺陷都是热处理时产生开裂的主要因素。

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螺丝热处理及扭力要求

(2008-7-1 11:25:18)

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切屑的形成和切削力与切削速度的相互关系会受到工件材质及其热处理状态的极大影响。除了材质的热特性和机械特性之外，材质的微观结构和化学成分都决定了在高速切削时是否采用分段切削作业。

图1 在HSC加工过程中，是否可降低切削力，这主要要视工件的材质情况而定。因此，为了达到较小的切削力和较小的形状偏差，并非必须采用很高的切削速度

图2 高速切削的特征
高
速切削（HSC）同传统的切削工艺相比，具有高切削速度和大切削量的特点。随着切削速度的不断提高，对于很多材质来说，都需要观察切削力下降的情
况（见图
2）。针对单个组别的材质，则可以依据经验而定出的切削速度范围。可以利用一种描述切削力下降与切削速度之间关系的数学假设，来计算可表明高速切削条件的
最低极限切削速度νHSC。据此，切削力则由一个恒定的与切削速度相关联的分量和一个随切削速度上升而呈指数下降的分量构成。如果切削力的动态分量下降为
其原始数值的14%，则按定义就达到了极限切削速度（见图3）。


图3 从切削力曲线中计算切削速度VHSC
除了切削力随切削速度上升而下降的因素之外，还需要注意在加工有些材质时，切屑会由连续性带状切屑向扇形切屑转变。从文献资料上看，对于扇形切屑的形成目前有着如下两种不同的解释：
（1）
由于切削速度上升，工件形状改变的速度和有效加工区域内由热转化而来的功也在随之提高。第一种解释是基于一种假设，即由于热量生成和热量传导
这两者之间并不平衡，从而在剪切面上会出现热量堵塞现象（热量模式），最终导致材质的热失效。这种被称为隔热效应的现象在某些温度传导能力差的材质上表现
尤为明显。
（2）第二种解释来源于硬加工，由切削过程中剪切面的表面循环性裂纹生成，从而导致很高应力的原理中推导出来。在切割边缘，材料会发生塑性变形，从而生成带状屑，它可把单片扇形屑粘合在一起。
在
Bremen大学进行了一项试验，其目的是在进行外圆纵向切削时，对材料的机械、热量和结构对切屑形成特性的影响，以及在高速条件下切削力与切削速度之间
关系进行研究。不同的材质特性可以通过选择不同的材料和通过有针对性的热处理而获得。图3所示表明了试验的材料对切屑形成有着重要影响的热能（温度传导能
力）和机械（室温下的抗拉强度）特性。依据这种有关扇形切屑生成的机械和热能解释模式，可以认为，温度传导能力强但抗拉强度弱的材料，更容易产生连续性的
带状切屑（图4中对角线以上区域）；而温度传导能力差但抗拉强度高的材料则更容易生成扇形切屑（图4中对角线以下区域）。


图4 所使用材料按照其抗拉强度和温度传导能力的排列情况
为
了表述切屑种类特征，引用了扇形化程度的概念Gs，它可以通过显微图片并依据最小切屑厚度与最大切屑厚度的比例关系，对所出现的切屑进行评价（图
5）。显微图片由在大于极限切削速度νHSC的切削速度下所产生的切屑制得。针对连续性带状切屑，扇形程度指数等于0；若为完全扇形的切屑，扇形程度指数
则为1。

图5 扇形化程度Gs的计算
调质状态影响切屑形成
从
广泛的试验材料中，图6根据对42CrMo4和纯铜的切屑显微图片，举例展示在高速切削过程中出现的不同切屑种类的特征。为了使结果具有可比性，
在两种情况下使用了带有负切削角的CBN刀具。显而易见的是42CrMo4的调质状态所带来的影响。在硬度为33HRC时，实际上没有出现切屑扇形化的现
象。较低的Gs=0.22应该归结于切屑的上侧面被扯散的缘故。在硬度达到54HRC时，扇形化程度即会达到Gs=0.45。切屑显微图尚无法表明，切屑
扇形化的原因究竟是什么：是隔热切削（热量原因），抑或是循环性裂纹生成（机械原因）所致。如果因调质强度较大，温度传导能力变化很小，那么即可断定扇形
化切屑生成的原因即在于剪切区域的前端连续产生了裂纹所致。
切削铜生成的切屑
铜具有韧性好和导热性强的特点。因此，这种材料不会生成扇形化切屑。这种特性也通过切削速度达到νc =5500 m/min的试验结果得到了验证。显微图（图6c）所示为一种因连续的变形而产生的连续性带状切屑。
 
图
6 高速外形纵向车削试验中硬度为33HRC (a) 和54HRC (b) 的调质42CrMo4以及铜 (c) 的切屑的扇形化程度νC >
νHSC, f = 0.1mm, αρ = 0.1 mm, 干冷却; 材料：切削材料CBN, 几何形状 PCLN-R161H12;
刀具几何外形: 倒角95o，切削角-7 o, 自由角7 o, 刀尖圆弧半径0.8 mm。
其他材料（如铝合金
AlZnMgCu1.5和易切削黄铜CuZn39Pb3）也表明会在微结构和化学上对切削的形成产生影响。针对铝合金材质，对不同的伸展状态进行了试验
（最大硬化，欠老化）。只有在欠老化的情况下，才可观察到扇形化的切屑。这可以归结到一种交互分离，它阻止了在剪切区域在变形过程中位移的发生。而在黄铜
上，或许是因为铅的断屑作用，造成了扇形化切屑的生成。
有一大部分材质在切削速度提高时切削力反而会下降（见下表）。但试验结果表明，这种现象并非单纯因切屑形成的机理所致，而主要的缘由是在于剪切角度加大即切削比降低。对于大多数钢材来说，在HSC加工过程中因热力机械特性原因而产生扇形切屑，便是这种情况。
在
所试验的纯铝、纯铜和纯铁材质上，因切削速度加大而切削力明显降低的现象非常突出。在试验的切削速度范围内，这种材质只生成连续性带状切屑。这主
要是因为这些材质具有很好的温度传导性能（铝和铜）和较低的抗拉强度（铝/铜/纯铁）。在因化学成分或微结构方面而生成扇形化切屑的材料上，所观察到的切
削力与切削速度之间的依存关系并不明显。
切屑的扇形化会加重切削刀刃的载荷
在高速加
工过程中，根据所采用的不同材料及其热处理状态，可观察到切屑的扇形化变化。除了材料的机械和热力特性之外，材质的化学和微结构也起到了重
要的作用。在对高速切削刀具的设计上，尤其需要注意这方面的认知，这是因为切屑的扇形化会造成切削刀刃的周期性载荷，结果会缩短刀具的使用寿命。切削力是
否降低，这同样与所使用的材料有关。因此在工业化的实际工作中，在没有必要的情况下，不要采用高速切削加工，以达到较低的加工力和较小的外形偏差。
切削力随切削速度提高而降低的现象目前被用于一项由DFG赞助的计划中，以在加工壁厚小的100Cr6材质工件时降低其外形误差。尤其是也要考虑因切削内应力的生成与消除对变形所造成的影响。

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金属组织和热处理知识（一）、金属组织
1、金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 2、合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
3、相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
4、固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
5、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
6、化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 7、机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种　　组成成分，具有独立的机械性能。
8、铁素全：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
9、奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
10、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
11、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）
12、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
（二）、热处理 　　把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
13、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。
14、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。
15、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。 16、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工艺。
17、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。
18、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺

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热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

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退火：将钢加热到一定温度后炉冷处理
正火：将钢加热到一定温度后空冷处理
淬火：将钢加热到一定温度后水冷或油冷处理
回火：将淬火过的钢重新加热到一个温度冷却
1.钢的退火
退火是生产中常用的预备热处理工艺。大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火后，可消除铸、锻及焊件的内应力与成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的力学性能，为下道工序作好组织准备。对性能要求不高、不太重要的零件及一些普通铸件、焊件，退火可作为最终热处理。
钢的退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。
钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。包括完全退火、不完全退火、等温
退火、球化退火和扩散退火等；另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。按冷却方式可分为连续冷却退
火及等温退火等。
2.钢的淬火与回火
钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
2.1 钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
2.2 钢的回火
回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。
回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，选择不同的回火温度，获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。
◆ 表面淬火
• 钢的表面淬火
有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零
件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极
为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
• 感应加热表面淬火
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：
1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高
2.工件因不是整体加热，变形小
3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少
4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命
5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
• 感应表面淬火后的性能
1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3.
疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层
深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效
直径。
◆ 退火工艺
退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。
• 退火的目的
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
• 退火工艺的种类
①均匀化退火（扩散退火)
均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。
均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃），即1050～1150℃，保温时间一般为10～15h，以保证扩散充分进行，大道消除或减少成
分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高，时间长，晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火，使组织重新细化。
②完全退火
完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。
完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于过共析钢，因为过共析钢
完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却时，渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给最终热处理留下隐患。
完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）；合金钢为Ac3+（500～70℃）；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用
的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空冷。
③不完全退火
不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。
不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+(40～60)℃，保温后缓慢冷却。
④等温退火
等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。
等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，其目的是细化组织和降低硬度。亚共析钢加热温度为Ac3+(30～50)℃，过共析钢加热温度为Ac3+
(20～40)℃，保持一定时间，随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变，然后出炉空冷。等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。
⑤球化退火
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬
而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，
和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形（如
冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠
光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证
球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷
却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的
1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
⑥再结晶退火（中间退火）
再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。
⑦去应力退火
去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。
去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。为了使工件内应力消除
得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情
况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。
◆ 正火工艺
正火工艺是将钢件加热到Ac3（或Acm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到Ac3以上100～150℃的正火则称为高温正火。
对于中、低碳钢的铸、锻件正火的主要目的是细化组织。与退火相比，正火后珠光体片层较细、铁素体晶粒也比较细小，因而强度和硬度较高。
低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。
过共析钢正火加热刀Acm以上，使原先呈网状的渗碳体全部溶入到奥氏体，然后用较快的速度冷却，抑制渗碳体在奥氏体晶界的析出，从而能消除网状碳化物，改善过共析钢的组织。
焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强度。
在热处理过程中返修零件必须正火处理，要求力学性能指标的结构零件必须正火后进行调质才能满足力学性能要求。中、高合金钢和大型锻件正火后必须加高温回火来消除正火时产生的内应力。
有些合金钢在锻造时产生部分马氏体转变，形成硬组织。为了消除这种不良组织采取正火时，比正常正火温度高20℃左右加热保温进行正火。
正火工艺比较简便，有利于采用锻造余热正火，可节省能源和缩短生产周期。
正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。
歡
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Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood
tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond
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mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot
reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond)
‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin
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cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS
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mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end
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Bewise Inc. www.tool-tool.com
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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
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弊社は各領域に供給できる内容は：
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Bewise
Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z)
talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır.
Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini
Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik
Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
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BW
специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем
самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих /
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электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид
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BW is specialized in R&D and sourcing the
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