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            淬火常見問題與解決技巧

            瀏覽次數: 發布日期:2020-12-12 09:40

            導讀: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

            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,有助於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、污染及其他公害之虞,頗具前瞻性。

            4)乾冰加乙醇可用於深冷處理容液:將乾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,其硬度變化亦趨於緩和。

             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)恆溫冷卻及(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,可使用高於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,使用階段冷卻或恆溫冷卻(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,合金鋼若採用徐冷的冷卻方式,易導致回火脆性。

             淬火后,殘留沃斯田體的所扮演的角色

            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。可使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乾凈后,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,導因於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常化組織或退火組織(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,乃淬火工件放置於室溫引起尺寸形狀變化之現象,大多導因於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。

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