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常见问题

淬火常见问题与解决技巧

发布日期:2016/2/19 2:57:18访问次数:1


※Ms点随C%的增加而降低

淬火时,过冷奥氏体开始变态为马氏体的温度称之为Ms点,变态完成之温度称之为Mf点。%C含量愈高,Ms点温度愈降低。0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右,而0.8%C碳钢就降低至约200℃左右。

※淬火液可添加适当的添加剂

(1)水中加入食盐可使冷却速率加倍:盐水淬火之冷却速率快,且不会有淬裂及淬火不均匀之现象,可称是最理想之淬硬用冷却剂。食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。

(2)水中有杂质比纯水更适合当淬火液:水中加入固体微粒,有助于工件表面之洗净作用,破坏蒸气膜作用,使得冷却速度增加,可防止淬火斑点的发生。因此淬火处理,不用纯水而用混合水之淬火技术是很重要的观念。

(3)聚合物可与水调配成水溶性淬火液:聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之冷却速率之淬火液,甚为方便,且又无火灾、污染及其它公害之虞,颇具前瞻性。

(4)干冰加乙醇可用于深冷处理容液:将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度,是很实用的低温冷却液。

※硬度与淬火速度之关联性

只要改变钢材淬火冷却速率,就会获得不同的硬度值,主要原因是钢材内部生成的组织不同。当冷却速度较慢时而经过钢材的Ps曲线,此时奥氏体变态温度较高,奥氏体会生成波来体,变态开始点为Ps点,变态终结点为Pf点,波来体的硬度较小。若冷却速度加快,冷却曲线不会切过Ps曲线时,则奥氏体会变态成硬度较高的马氏体。马氏体的硬度与固溶的碳含量有关,因此马氏体的硬度会随着%C含量之增加而变大,但超过0.77%C后,马氏体内的碳固溶量已无明显增加,其硬度变化亦趋于缓和。

 ※淬火与回火冷却方法之区别

淬火常见的冷却方式有三种,分别是:

(1)连续冷却;

(2)恒温冷却

(3)阶段冷却。

为求淬火过程降低淬裂的发生,临界区域温度以上,可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜;进入危险区域时,使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。因此,此类冷却方式施行时,使用阶段冷却或恒温冷却(麻回火)是最适宜的。

回火处理常见的冷却方式包括急冷和徐冷两种冷却方法,其中合金钢一般使用急冷;工具钢则以徐冷方式为宜。工具钢自回火温度急冷时,因残奥氏体变态的缘故而易产生裂痕,称之为回火裂痕;相同的,合金钢若采用徐冷的冷却方式,易导致回火脆性。

 ※淬火后,残留奥氏体的所扮演的角色

淬火后的工件内常存在马氏体与残留奥氏体,在常温放置一段长久时间易引起裂痕的发生,此乃因残留奥氏体产生变态、引起膨胀所导致,此现象尤其再冬天寒冷的气候下最容易产生。此外,残留奥氏体另一个大缺点为硬度太低,使得工具的切削性劣化。可使用深冷处理促使马氏体变态生成,让残留奥氏体即使进一步冷却也无法再产生变态;或以外力加工的方式,使不安定的残留沃奥氏体变态成马氏体,降低残留奥氏体对钢材特性之影响。

※淬火处理后硬度不足的原因

淬火的目的在使钢材表面获得满意的硬度,若硬度值不理想,则可能是下列因素所造成:

(1)淬火温度或沃斯田体化温度不够;

(2)可能是冷却速率不足所致;

(3)工件表面若热处理前就发生脱碳现象,则工件表面硬化的效果就会大打折扣;

(4)工件表面有锈皮或黑皮时,该处的硬度就会明显不足,因此宜先使用珠击法将工件表面清除干净后,再施以淬火处理。

※淬裂发生的原因

会影响淬裂的主要原因包括:工件的大小与形状、碳含量高低、冷却方式及前处理方法等。钢铁热处理会产生淬裂,导因于淬火过程会产生变态应力,而这个变态应力与马氏体变态的过程有关,通常钢材并非一开始产生马氏体变态即发生破裂,而是在马氏体变态进行约50%时(此时温度约150℃左右),亦即淬火即将结束前发生。因此淬火过程,在高温时要急速冷却,而低温时要缓慢冷却,若能掌握『先快后缓』的关键,可将淬火裂痕的情况降至最低。

※过热容易产生淬火裂痕

加热超过是当的淬火温度100℃以上,称之为过热。过热时,奥氏体之结晶颗粒变得粗大化,导致淬火后生成粗大的马氏体而脆化,易使针状马氏体之主干出现横裂痕(此称为马氏体裂痕),此裂痕极易发展成淬火裂痕。因此,当您的工件在奥氏体化温度时产生过热现象时,后续的淬火、冷却均无法阻止淬裂的产生,故有人把『过热』称为发生淬火裂痕的元凶。

※淬火前的组织会影响淬火裂痕?

淬火前的组织当然会影响淬火的成败。最正常的前组织应该是正常化组织或退火组织(波来体结构),若淬火前组织为过热组织、球状化组织均会有不同的结果。过热组织易产生淬火裂痕,球状化组织则可以均匀淬硬而避免淬裂及淬弯,因此工具钢或高碳钢在淬火前,可施行球状化处理已是淬火重要技术之一。此时可施以球状化退火或调质球状化处理以获得球状碳化物。碳化物若以网状组织存在,则容易由该处发生淬火裂痕。

※淬火零件因常温放置引起之瑕疵

淬火后的零件,若长时间放置在室温,可能发生搁置裂痕及搁置变形两种缺陷。搁置裂痕又称为时效裂痕,尤其在冬天寒冷的夜晚,随温度之下降导致残留奥氏体变态为马氏体,使裂痕因此而产生,又称之为夜泣裂痕。搁置变形又称之为时效变形,乃淬火工件放置于室温引起尺寸形状变化之现象,大多导因于回火处理不完全所致。为防止搁置变形,需让钢材组织安定化,因此首先要消除不安定之残留奥氏体(实施深冷处理)。接着实施200℃~250℃的回火处理使马氏体安定化。


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