CNC加工零件的热处理

有很多方法可以改变金属的特性及其对精密加工的反应 .这些方法之一是热处理。热处理影响金属的许多不同方面，包括强度、硬度、韧性、可加工性、成型性、延展性和弹性。它还影响金属的物理和机械性能，从而改变金属的用途或改变金属的未来工作。这些变化是由于材料的微观结构和化学成分的变化而发生的

在这里，我们仔细研究了CNC加工中最常用的金属合金相关热处理以及这些热处理如何影响精密加工中的零件。

什么是热处理？

许多标准的 CNC 生产设施使用热处理。制造商可以通过选择包括热处理工艺来改变成品部件的强度、塑性和耐腐蚀性。

这些处理包括将金属合金加热到（通常）极端温度，然后在受控条件下冷却以改变材料的物理状态或机械性能。材料加热到的温度、维持该温度的时间以及冷却速度对金属合金的最终物理性能有很大影响。

设计和工程过程的一部分是确定零件需要哪些物理性能，并选择最好的金属来满足这些要求。金属合金在加工前或加工后的热处理可以大大提高关键物理性能。热处理可提高金属的硬度、强度或可加工性。

退火是一种热处理工艺，通过该工艺将材料加热到临界温度，然后缓慢冷却。退火过程改变了材料的物理结构，使其更柔软，更具延展性。

退火是一种热处理方法，其中将铝、铜、钢、银或黄铜等金属加热到特定温度并在该温度下保持一段时间以进行转变，然后进行空气冷却。这个过程增加了金属的延展性并降低了硬度，使金属更容易加工。铜、银和黄铜可以快速或缓慢地冷却，而钢等黑色金属必须始终逐渐冷却才能进行退火。

退火通常在所有金属合金成型后，在进一步加工前进行，以软化它们并提高它们的可加工性，使较硬的材料不易开裂或断裂。如果没有指定其他热处理，大多数CNC加工零件将具有退火状态下的材料特性。

回火还会在低于退火的温度下加热零件，通常在淬火低碳钢（1045 和 A36）和合金钢（4140 和 4240）之后。回火可用于改变金属的硬度、延展性和强度，这通常使它们更易于加工。金属将被加热到低于临界点的温度，因为较低的温度会降低脆性，同时保持硬度。

应力消除涉及将零件加热到高温（但低于退火），然后缓慢冷却零件。通常在CNC加工后使用，以消除制造过程中产生的残余应力。这样可以生产出机械性能更加一致的零件。

消除应力是在前道制造过程中消除材料内应力的必要条件。如果没有消除应力，零件在使用过程中会开裂或失去公差，最终导致零件损坏。

淬火包括将金属加热到非常高的温度，然后进行快速冷却步骤。通常将材料浸入油或水中或暴露在冷空气流中。然而，根据零件所需的最终机械性能，有时会使用聚合物或盐。快速冷却“锁定”了材料在加热时所经历的微观结构变化，从而使零件具有非常高的硬度。

零件通常在 CNC 加工后作为制造过程的最后一步进行淬火，以实现高表面硬度。然后可以使用回火过程来控制产生的硬度。例如，工具钢A2淬火后的硬度为63-65 HRC，但可以回火到42-62 HRC之间的硬度。回火可以降低零件的脆性，从而延长零件的使用寿命（硬度为56-58 HRC最佳）。

表面硬化是一系列热处理，可导致零件表面硬度高，同时保持材料内部的柔软性。这通常比为零件的整个体积增加硬度（例如通过淬火）要好，因为较硬的零件也更脆。

渗碳是最常见的表面硬化热处理。对于含碳量低的金属（如钢），必须在表面注入额外的碳，然后对零件进行淬火以将碳锁定在金属基体中，从而以类似于钢的方式增加钢的表面硬度。阳极化方式提高铝合金表面硬度 .

表面硬化是通常用作零件加工后的最后一步的过程。将高温与其他元素和化学物质结合起来，形成硬化的外层。由于硬化会使金属更脆，因此表面硬化对于需要具有耐用耐磨层的柔性金属的应用非常有用。

金属合金可以在整个制造过程中进行热处理。对于CNC加工零件，通常采用以下热处理方式：

CNC加工前： 如果需要提供标准化等级的金属合金，CNC 服务提供商将直接从库存材料中加工零件。这通常是缩短交货时间的最佳选择。

CNC加工后： 某些热处理可以显着增加材料的硬度，或用作成型后的精加工步骤。在这些情况下，高硬度会降低材料的机械加工性，因此在CNC加工后进行热处理。例如，这是CNC加工工具钢零件时的标准做法。

下CNC订单时，可通过三种方式申请热处理：

许多热处理已经标准化并被广泛使用。例如，铝合金（6061-T6、7075-T6等）中的T6指标表明材料已经过沉淀硬化。

这是指定工具钢热处理和表面硬化的常用方法。这将向制造商指示他在 CNC 加工后需要执行哪种热处理。例如，D2工具钢的硬度通常为56-58 HRC。

这需要先进的冶金知识。如果您了解不同的热处理如何影响金属，您可以指定所需的热处理工艺，以便您可以专门修改应用的材料属性。

制造工艺