数控加工——几种常见的钢材加工工艺
为了改变钢的特性并使钢更易于加工，通常在加工完成之前进行额外的处理和工艺。在加工前硬化材料会增加加工时间并增加刀具磨损，但可以在加工后对钢材进行处理以增加成品的强度或硬度。以下是钢材常用的3种加工工艺。
1。热处理
热处理是指几种不同的过程，涉及操纵钢的温度以改变其材料特性。
退火，用于降低硬度和增加延展性，使钢材更容易加工。退火过程将钢慢慢加热到所需温度一段时间。所需的时间和温度取决于具体的合金，并随着碳含量的增加而降低。最后，钢在炉中缓慢冷却或用绝缘材料包围。
正火，可减轻钢中的内应力，同时保持比退火钢更高的强度和硬度。正火时将钢加热到高温，然后在合适的温度下冷却，以提高钢的硬度。
淬火，不仅使钢变硬并增加强度，而且使其更脆。硬化过程包括缓慢加热钢，将其在高温下浸泡，然后通过将钢浸入水、油或盐水溶液等液体中快速冷却。
回火，可用于减轻钢硬化带来的一些脆性。钢的回火几乎与正火相同：首先将钢缓慢加热到选定的温度，然后将钢进行空气冷却。不同之处在于回火的温度低于其他工艺，降低了回火钢的脆性和硬度。
2。沉淀硬化
沉淀硬化提高了钢的屈服强度。沉淀硬化钢的主要区别在于它们含有铜、铝、磷或钛等元素，这些元素不仅增加了钢的强度，还保持了足够的韧性，属于高强度不锈钢的一类，简称PH钢。为了激活沉淀硬化特性，钢首先进行固溶处理，然后进行时效硬化。时效硬化过程对材料进行长时间加热，导致添加的元素沉淀——形成不同尺寸的固体颗粒——从而提高材料的强度。
17-4PH（也称为 630 钢）是不锈钢沉淀硬化等级的常见示例。这种合金含有 17% 的铬和 4% 的镍，以及 4% 的铜，有助于沉淀硬化。由于增加了硬度、强度和高耐腐蚀性，17-4PH被用于直升机平台、涡轮叶片和核废料桶。
3。冷加工
变化也可以在不施加大量热量的情况下改变钢的特性。例如，冷加工钢通过加工硬化过程变得更坚固。当金属发生塑性变形时会发生加工硬化。这可以通过锤击、轧制或拉制金属来有意地完成。如果切削工具或工件变得太热，加工过程中也会无意中发生加工硬化。冷加工还改善了钢的切削加工性。低碳钢非常适合冷加工。
钢结构设计注意事项
在设计钢制零件时，重要的是要牢记材料的独特属性。使其非常适合您的应用的功能可能需要一些额外的制造设计 (DFM) 考虑因素。
由于材料的硬度，加工钢比其他较软的材料（例如铝或黄铜）需要更长的时间，并且您可以通过降低主轴速度和进给率来保护您的零件和工具。
在决定使用哪种钢材时，不仅要考虑硬度和强度，还要考虑可加工性的差异。例如，不锈钢的加工时间大约是碳钢的两倍。在决定不同的牌号时，还需要考虑哪些性能最重要，哪些钢合金很容易获得。常见的牌号，例如 304 或不锈钢 316，有更广泛的库存尺寸可供选择，并且需要更少的时间来寻找和采购。
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