[发明专利]一种金属工件加工方法

说明书

本发明涉及一种金属工件加工方法，通过对金属工件进行锻造、退火、机械加工、热处理、工作区域抛光、表面预处理、预热、氮碳共渗盐浴处理、氧化盐浴处理和冷却处理等一系列处理，能够减小金属工件在热处理后的变形，并大幅度提高金属工件的耐磨性、抗蚀性，达到外侧具有较高硬度，内部具有较好金属韧性的良好应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属加工方法，特别涉及一种金属工件加工方法。

背景技术

随着我国制造业的迅速发展，加工行业发展迅猛，各种工件的生产加工需求大大增加，而大多金属工件在使用前都需要进行热处理工序。

工件热处理变形是工件处理过程的主要缺陷之一，对一些精密复杂工件，常因热处理变形而报废，因此控制精密复杂工件的变形一直成为热处理生产中的关键问题；众所周知，工件在热处理时，特别是在淬火过程中，由于工件截面各部分加热和冷却速度的不一致而引起的温度差，加之组织转变的不等时性等原因，使得工件截面各部分体积胀缩不均匀，组织转变的不均匀，从而引起“组织应力”和工件内外温差所引起的热应力，当其内应力超过工件的屈服极限时,就会引起工件的变形。

一些厂家为了保证工件达到较高硬度，认为需提高淬火加热温度；但是生产实践表明，这种做法是不恰当的，对于复杂工件，同样是采用正常的加热温度下进行加热淬火，在允许的上限温度加热后的热处理变形要比在允许的下限温度加热的热处理变形大得多；众所周知，淬火加热温度越高，钢的晶粒越趋长大，由于较大晶粒能使淬透性增加，则使淬火冷却时产生的应力越大；再之，由于复杂工件大多由中高合金钢制造，如果淬火温度高，则因Ms点低，组织中残留奥氏体量增多，加大工件热处理后变形。

因此，在保证工件的技术条件的情况下合理选择热处理工艺能够减少复杂的热处理变形。

发明内容

影响金属工件性能的主要因素为工件的材料及热处理工艺，要改变金属工件的某种性能可以通过调整成分和热处理工艺来实现。

对于热处理工艺基本确定的材料，可以通过添加合金元素来改变钢铁材料性能；合金元素是指在材料中有目的的加入，在合金熔炼、冷却、热处理过程中利用其特有的性能，如产生新的固溶体及金属化合物来改变材料的某种性能。

金属工件经常承受挤压、高温、反复循环应力的作用，在挤压过程中产生的热效应、摩擦等产生的温升，使工件的温度达到很高的程度，因此在长时间的高温作用下，金属工件与其他零件之间的摩擦状态恶化，工件的强度降低，导致塑性变形的发生，从而引起工件破损和早期失效；有时，工件在工作时承受了相当高的压力，又加上高温和长时间作用，往往会超过工件材料的许用应力而损坏；同时，工件在反复循环、挤压交变的应力作用下，也极易产生疲劳破坏。

影响金属工件使用寿命的因素有很多，除了正确的设计和合理的使用外，工件加工过程中各个工序对工件的使用寿命也有很大的影响；为提高金属工件的使用寿命，本发明对金属工件制造过程的各个工序和使用工艺进行了改进。

本发明的目的是为了解决背景技术而提出的一种金属工件加工方法，能够减小金属工件在热处理后的变形，并大幅度提高金属工件的耐磨性、抗蚀性，达到外侧具有较高硬度，内部具有较好金属韧性的良好应用前景。

为提高金属工件的使用寿命，本发明对金属工件制造过程的各个工序和使用工艺进行了改进：

钢材锻造前，需要对钢材表面或内部无损探伤，以确保材质质量。钢材中合金元素含量较高，锻造时变形抗力较大。因此，锻造温度控制在1100～1160℃之间，保证加热均匀，坯料在炉膛内翻转90°，翻转次数不能少于2次；锻造过程中，必须通过多次镦粗拔长，总锻造比≥3，各工序镦粗比≥2。开锤时，先轻锤快打，然后逐渐加重，随后再轻打，应避免连续重打，严禁冷锤。

通过对钢材的锻造，可达到下述目的：

（1）改进钢材致密度，使组织均匀；