熱處理常見問題與解答

 

   

 

(1)

淬火常見問題與解決技巧

  

 

 

※

Ms

點隨

C%

的增加而降低

 

 

 

淬火時，過冷沃斯田體開始變態為麻田散體的溫度稱之為

Ms

點，變態完成之溫度稱之

為

Mf

點。

%C

含量愈高，

Ms

點溫度愈降低。

0.4%C

碳鋼的

Ms

溫度約為

350

℃左右，而

0.8%C

碳鋼就降低至約

200

℃左右。

 

 

 

※淬火液可添加適當的添加劑

 

 

 

(1)

水中加入食鹽可使冷卻速率加倍：鹽水淬火之冷卻速率快，且不會有淬裂及淬火不

均勻之現象，可稱是最理想之淬硬用冷卻劑。食鹽的添加比例以重量百分比

10%

為宜。

 

 

 

(2)

水中有雜質比純水更適合當淬火液：水中加入固體微粒，有助于工件表面之洗凈作

用，破壞蒸氣膜作用，使得冷卻速度增加，可防止淬火斑點的發生。因此淬火處理，不用純

水而用混合水之淬火技術是很重要的觀念。

 

 

 

(3)

聚合物可與水調配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度調配出由水到油之

冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無火災、污染及其它公害之虞，頗具前瞻性。

 

 

 

(4)

干冰加乙醇可用于深冷處理容液

：

將干冰加入乙醇中可產生

-76

℃之均勻溫度，

是很

實用的低溫冷卻液。

 

 

 

※硬度與淬火速度之關聯性

 

 

 

只要改變鋼材淬火冷卻速率

，

就會獲得不同的硬度值，

主要原因是鋼材內部生成的組織

不同。當冷卻速度較慢時而經過鋼材的

Ps

曲線，此時沃斯田體變態溫度較高，沃斯田體會

生成波來體，變態開始點為

Ps

點，變態終結點為

Pf

點，波來體的硬度較小。若冷卻速度加

快，冷卻曲線不會切過

Ps

曲線時，則沃斯田體會變態成硬度較高的麻田散體。麻田散體的

硬度與固溶的碳含量有關

，

因此麻田散體的硬度會隨著

%C

含量之增加而變大

，

但超過

0.77%C

后，麻田散體內的碳固溶量已無明顯增加，其硬度變化亦趨于緩和。

 

 

 

※淬火與回火冷卻方法之區別

 

 

 

淬火常見的冷卻方式有三種，分別是：

(1)

連續冷卻；

(2)

恒溫冷卻及

(3)

階段冷卻。為

求淬火過程降低淬裂的發生，臨界區域溫度以上，可使用高于臨界冷卻速率的急速冷卻為

宜；進入危險區域時，使用緩慢冷卻是極為重要的關鍵技術。因此，此類冷卻方式施行時

，

使用階段冷卻或恒溫冷卻

(

麻回火

)

是最適宜的。

 

 

 

回火處理常見的冷卻方式包括急冷和徐冷兩種冷卻方法

，

其中合金鋼一般使用急冷；

工

具鋼則以徐冷方式為宜

。

工具鋼自回火溫度急冷時，

因殘留沃斯田體變態的緣故而易產生裂

痕，稱之為回火裂痕；相同的，合金鋼若采用徐冷的冷卻方式，易導致回火脆性。

 

 

 

※淬火后，殘留奧氏體的所扮演的角色

 

 

 

淬火后的工件內常存在麻田散體與殘留沃斯田體

，

在常溫放置一段長久時間易引起裂痕

的發生，此乃因殘留沃斯田體產生變態、引起膨脹所導致，此現象尤其再冬天寒冷的氣候下

最容易產生。此外，殘留沃斯田體另一個大缺點為硬度太低，使得工具的切削性劣化?？墒?/p>

用深冷處理促使麻田散體變態生成

，

讓殘留沃斯田體即使進一步冷卻也無法再產生變態；

或

以外力加工的方式

，

使不安定的殘留沃斯田體變態成麻田散體，

降低殘留沃斯田體對鋼材特

性之影響。

 

 

 

※淬火處理后硬度不足的原因

 

 

 

淬火的目的在使鋼材表面獲得滿意的硬度，若硬度值不理想，則可能是下列因素所造

成：

(1)

淬火溫度或沃斯田體化溫度不夠；

(2)

可能是冷卻速率不足所致；

(3)

工件表面若熱

處理前就發生脫碳現象，則工件表面硬化的效果就會大打折扣；

(4)

工件表面有銹皮或黑皮

時，該處的硬度就會明顯不足，因此宜先使用珠擊法將工件表面清除干凈后，再施以淬火處

理。

 

 

 

※淬裂發生的原因

 

 

 

會影響淬裂的主要原因包括：工件的大小與形狀、碳含量高低、冷卻方式及前處理方法

等。鋼鐵熱處理會產生淬裂，導因于淬火過程會產生變態應力，而這個變態應力與麻田散體

變態的過程有關

，

通常鋼材并非一開始產生麻田散體變態即發生破裂，

而是在麻田散體變態

進行約

50%

時

(

此時溫度約

150

℃左右

)

，亦即淬火即將結束前發生。因此淬火過程，在高溫

時要急速冷卻，而低溫時要緩慢冷卻，若能掌握『先快后緩』的關鍵，可將淬火裂痕的情況

降至最低。

 

※過熱容易產生淬火裂痕

 

 

 

加熱超過是當的淬火溫度

100

℃以上，稱之為過熱。過熱時，沃斯田體之結晶顆粒變得

粗大化，導致淬火后生成粗大的麻田散體而脆化，易使針狀麻田散體之主干出現橫裂痕

(

此

稱為麻田散體裂痕

)

，此裂痕極易發展成淬火裂痕。因此，當您的工件在沃斯田體化溫度時

產生過熱現象時，后續的淬火、冷卻均無法阻止淬裂的產生，故有人把『過熱』稱為發生淬

火裂痕的元兇。

 

 

 

※淬火前的組織會影響淬火裂痕？

 

 

 

淬火前的組織當然會影響淬火的成敗。最正常的前組織應該是正?；M織或退火組織

(

波來體結構

)

，若淬火前組織為過熱組織、球狀化組織均會有不同的結果。過熱組織易產生

淬火裂痕，球狀化組織則可以均勻淬硬而避免淬裂及淬彎，因此工具鋼或高碳鋼在淬火前，

可施行球狀化處理已是淬火重要技術之一

。

此時可施以球狀化退火或調質球狀化處理以獲得

球狀碳化物。碳化物若以網狀組織存在，則容易由該處發生淬火裂痕。

 

 

 

※淬火零件因常溫放置引起之瑕疵

 

 

 

淬火后的零件，若長時間放置在室溫，可能發生擱置裂痕及擱置變形兩種缺陷。擱置裂

痕又稱為時效裂痕

，

尤其在冬天寒冷的夜晚，

隨溫度之下降導致殘留沃斯田體變態為麻田散

體，使裂痕因此而產生，又稱之為夜泣裂痕。擱置變形又稱之為時效變形，乃淬火工件放置

于室溫引起尺寸形狀變化之現象，大多導因于回火處理不完全所致。為防止擱置變形，需讓

鋼材組織安定化，因此首先要消除不安定之殘留沃斯田體

(

實施深冷處理

)

。接著實施

200

℃

~250

℃的回火處理使麻田散體安定化。

 

 

 

(2)

回火常見問題與解決技巧

 

 

 

※

100

℃熱水回火之優點