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车床主轴的加工与热处理 中国矿业大学材料科学与工程学院 成型09—4 孙苗 【摘要】 车床已被广泛应用于机械加工中，车床主轴是车床极为重要的部件之一，车床主轴的性能好坏直接影响车床的加工效果。为使车床主轴具有良好的稳定性，硬度，强度和韧性良好配合，这就需要对车床主轴进行恰当的加工和热处理，使得主轴具有良好的使用性能。 【关键词】 车床主轴；主轴材料；加工工艺； 热处理 Lathe Spindle Machining and Heat Treatment Lathe has been widely used in machining, and lathe spindle is extremely important components. The properties of lathe spindle directly impacts on the performance of the processing results. To make the lathe spindle has a good stability, and a good match of hardness, strength and toughness, the proper processing and heat treatment are needed by lathe spindle. Key words: lathe spindle; spindle materials; processing; heat treatment 车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床40Cr作为主轴材料。 40Cr化学成分: C:0.37-0.44 Si:0.17-0.37 Mn:0.50-0.80 Cr:0.80-1.10具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，一般在调后状态下使用，还可以进行碳氦共渗和高频表面淬火处理。 用途： 使用最广泛的钢种之一，调制处理后用于制造中速、中载的零件，碳氦共渗处理后制造尺寸较大、低温中冲击韧度较高的传动零件毛坯处理：备料，锻造，热处理（正火）；??粗加工：??? 目的：切除大部分余量，接近终形尺寸，只留少量余量，及时发现缺陷。? 半精加工阶段? ??半精加工前热处理⑵??半精加工：??目的：为精加工作准备，次要表面达到图纸要求。? 精加工阶段精加工前热处理⑵ 工前各种加工：⑶ 精加工：40Cr属于亚共析钢，退火和正火后都会得到铁素体+珠光体组织，由于空冷的冷速比随炉冷却的冷速大，正火得到的珠光体组织更为细小，因此具有更好的塑性和切削加工性能。 半精加工阶段的热处理 调质热处理（淬火+高温回火） 热处理工艺：870℃淬火，保温70min，油淬，500℃回火，保温100min，油淬。 如果调质热处理不当，会造成钢中存在较多的网络状、块状游离铁素体，从而使钢材的强度和冲击韧性下降。淬火温度偏低，回火温度过高是主要的不当操作。淬火时冷却速度缓慢时，铁素体会从原奥氏体晶界优先析出，形成网状铁素体；钢在加热过程中，由于加热温度偏低或保温时间不足时，铁素体未完全溶于奥氏体中，淬火后形成块状游离铁素体。高温回火是一个碳原子扩散，颗粒状碳化物从马氏体中析出，以及消除马氏体痕迹的过程，因此淬火态存在的网状铁素体和块状游离铁素体无法在高温回火中消除而保留在调质处理后的组织中。铁素体的存在会降低组织的强度，硬度，直接影响到疲劳断裂的问题。 40Cr的淬火选用油淬，由于Cr的存在会增加奥氏体的稳定性使C曲线右移，提高其淬透性，如果采用水淬，由于冷却速度太大，容易产生大的淬火内应力，使得材料开裂。 铬还会提高钢的回火稳定性，如果回火温度偏高，保温时间不足，组织转变就会不充分，铬在高温回火阶段会随着温度升高阻止马氏体的分解，从而影响碳化物的析出，高温回火后所得碳化物颗粒很少或分布不均匀，使得强度降低。 综上所述，适当提高淬火温度，增加保温时间，充分奥氏体化，降低高温回火温度，延长保温时间，使得碳化物充分析出均匀分布形成细密均匀回火索氏体组。，回火索氏体组织具有较高的强度和硬度，同时又具有比较好的韧性，从而提高材料的综合性能。 精加工阶段前的热处理 氮化处理或表面高频淬火处理 氮化是整个车床主轴制造过程的最后一道工序，氮化后只需对主轴进行精磨加工。氮化温度为480℃~570℃，氮化温度越高，扩散越快，获得的渗氮层便越深，但当渗氮温度升高至600℃以上，合金氮化物发生强烈聚集长大而引起弥散度减小，表面硬度显著降低。 氮化层特性： ⑴氮化层的硬度和耐磨性 氮化层的主要组织是α相以及和它共格联系或独立的氮化