渗碳钢切削工艺中正火炉的运用分析

　　钢材的切削性能是指切削难易程度，通过切削效率（如刀具耐用度V60，即连续切削60分钟的切削速度、钢材零件的表面质量（相同切削条件下的表面粗糙度）来衡量，和切削能量（相同切削条件下的切削力、功和热）。

　　当钢的成分相同或相似时，增进钢零件可加工性的主要途径是降低钢的强度和硬度，以及钢的韧性和塑性。然而，在大多数情况下，强度、硬度、韧性和塑性是一个接一个的。为了增进高塑性和高韧性渗碳钢的切削性能，通常较好适当增进硬度和强度，降低韧性和塑性。合金渗碳齿轮钢锻坯在正火炉中锻造后，由于奥氏体晶粒大，碳浓度分布均匀，单件空冷速度大，容易获得贝氏体（主要是由贝氏体铁素体和马氏体/奥氏体岛组成的粒状贝氏体）。强度和韧性相对较高，这会恶化切削性能。

　　然而，当使用正火炉进行普通正火时，如果使用标准中规定的正火加热温度，由于温度低、奥氏体晶粒小和堆冷却，冷却速度小且不均匀（表面冷却快，铁芯冷却慢，但可以获得铁素体和珠光体）（F+P组织，但硬度和强度往往太低，韧性和塑性太高，切削性能不好。如果采用吹风加速冷却，表面钢件容易出现贝氏体，使切削性能恶化，因此不适合每个锻件获得F+P组织具有较低的强度、硬度、韧性和塑性。

　　试验表明，当珠光体（P）的机械性能一定（在相同温度下形成）时，合金渗碳钢的切削力主要取决于宏观硬度（F+P）的综合硬度。受铁素体显微硬度影响越明显，铁素体硬度越低，切削力越小。对于正火炉中组织为F+P的正火渗碳钢零件，铁素体（F）为基体相，约占80%~90%，珠光体P约占20%~10%。

　　钢中先共析铁素体晶粒的力学性能是确定的，但它们受晶粒尺寸和形貌的影响。晶粒尺寸对强度、塑性和韧性的影响可以看出，随着铁素体晶粒的减少，钢的屈服强度显著增进，冲击韧性也略有增加，但伸长率没有降低。因此，为了增进钢的切削性能，有需要获得较粗的铁素体晶粒。