CNC 加工金属零件热处理指南

CNC 加工是一种减材制造方法，它使用工具和旋转从固体材料块中制造零件。零件可以通过多种不同的方式进行加工，这使得 CNC 加工成为一种通用的制造工艺，可用于制造从汽车底盘到手术设备的所有物品。

热处理是一种已经开发出来的技术，它要么使金属在制造过程中更易加工，要么在机械加工完成后改善材料特性。以战略性的方式对金属零件施加热量和其他元素，可以制造出具有出色延展性、硬度、韧性和其他特性的零件。

以下是 CNC 加工金属零件最常见的一些热处理方法。

退火

退火过程包括将金属加热到临界温度，该温度因合金而异，保持该温度一段时间，然后缓慢风冷金属以在金属内形成所需的微观结构。

退火通常用于成型后的金属合金，以增加材料的延展性，使较硬的金属在加工过程中不易开裂或断裂。

表面硬化

表面硬化是一种热处理方法，可在不硬化内部材料的情况下增加碳或合金钢外层的硬度。铁和钢等金属的碳含量通常较低，因此在表面加热和富含碳的物质的组合可以使原本低碳的合金具有高碳、硬化的外观。这使得表面硬化成为需要柔韧性但耐用、耐磨外层的应用的理想选择，例如发动机凸轮轴。

虽然硬化工艺极大地提高了金属的强度，但它们也往往会增加材料的脆性。因此，表面硬化通常在加工后进行。

缓解压力

CNC 加工会在零件材料中产生应力，如果不加以处理，会严重影响零件的整体质量。与退火一样，应力消除涉及将金属合金加热到高温并缓慢冷却它们。然而，与退火不同的是，这种热处理是在加工过程之后进行的，以消除残余应力。应力消除可在不改变材料结构或硬度的情况下改善零件的机械性能。

调质

也称为马氏体转变，淬火和回火是专门设计用于提高钢件硬度的两部分方法。

在淬火过程中，钢或钢合金被加热到高温，使铁的晶体结构从铁素体转变为奥氏体。这可以让金属吸收更多的碳。

然后将钢快速冷却以“锁定”铁的相变，同时添加碳会产生一种称为马氏体的极强晶格结构，具有优异的表面硬度性能。

另一方面，回火是在金属淬火后将金属加热到高温（尽管温度远低于材料的临界温度，而不是退火）的过程。这降低了材料的脆性，同时提高了其韧性并延长了零件的使用寿命。

沉淀硬化

沉淀硬化用于提高可锻金属的强度，如铝、不锈钢和高温合金。该过程类似于淬火和回火，包括将金属加热至高温、淬火，然后将其加热至较低温度并持续较长时间。这使得合金中的析出物能够分散并减少微观结构内的位错（不规则）运动，从而大大提高金属的强度和硬度。

沉淀硬化通常应用于航空航天应用中的部件，在这些部件中，在不牺牲强度的情况下减轻重量是至关重要的——例如，由沉淀硬化铝制成的部件可以达到与不锈钢相当的强度，但重量仅为不锈钢的三分之一左右。

选择理想的热处理工艺

热处理可以对金属部件的材料特性进行难以置信的改进。但是，对于产品团队来说，重要的是要进行研究以确定哪种热处理最适合给定零件。虽然淬火和回火可能是制造高强度钢的理想选择，但它对于处理铝合金的用处要小得多。幸运的是，在值得信赖的制造合作伙伴的帮助下，可以更轻松地确定适合您的处理过程。

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