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熱處理常識(shí)

閱讀(5727) 次   2014/6/23 14:56:29

常見熱處理問題與解答常見熱處理問題與解答

1. （1）淬火常見問題與解決技巧傳奇世界私服 傳世私服
.※Ms點(diǎn)隨C %的增加而降低
.淬火時(shí)，過冷沃斯田體開始變態(tài)為麻田散體的溫度稱之為Ms 點(diǎn)，變態(tài)完成之溫度稱之為Mf 點(diǎn)。%C含量愈高，Ms點(diǎn)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。 
2. ※淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?BR>3. （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(huì)有淬裂及淬火不均勻之現(xiàn)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。 
4. （2）水中有雜質(zhì)比純水更適合當(dāng)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(diǎn)的發(fā)生。因此淬火處理，不用純水而用混合水之淬火技術(shù)是很重要的觀念。 
5. （3）聚合物可與水調(diào)配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度調(diào)配出由水到油之冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無火災(zāi)、污染及其它公害之虞，頗具前瞻性。 
6. （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(chǎn)生-76℃之均勻溫度，是很實(shí)用的低溫冷卻液。 
.※硬度與淬火速度之關(guān)聯(lián)性 
.只要改變鋼材淬火冷卻速率，就會(huì)獲得不同的硬度值，主要原因是鋼材內(nèi)部生成的組織不同。當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)而經(jīng)過鋼材的Ps曲線，此時(shí)沃斯田體變態(tài)溫度較高，沃斯田體會(huì)生成波來體，變態(tài)開始點(diǎn)為Ps 點(diǎn)，變態(tài)終結(jié)點(diǎn)為Pf 點(diǎn)，波來體的硬度較小。若冷卻速度加快，冷卻曲線不會(huì)切過Ps 曲線時(shí)，則沃斯田體會(huì)變態(tài)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(guān)，因此麻田散體的硬度會(huì)隨著%C含量之增加而變大，但超過0.77%C 后，麻田散體內(nèi)的碳固溶量已無明顯增加，其硬度變化亦趨于緩和。 
7. ※淬火與回火冷卻方法之區(qū)別

淬火常見的冷卻方式有三種，分別是：（1）連續(xù)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(fā)生，臨界區(qū)域溫度以上，可使用高于臨界冷卻速率的急速冷卻為宜；進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，使用緩慢冷卻是極為重要的關(guān)鍵技術(shù)。因此，此類冷卻方式施行時(shí)，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(shí)，因殘留沃斯田體變態(tài)的緣故而易產(chǎn)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(dǎo)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(nèi)常存在麻田散體與殘留沃斯田體，在常溫放置一段長(zhǎng)久時(shí)間易引起裂痕的發(fā)生，此乃因殘留沃斯田體產(chǎn)生變態(tài)、引起膨脹所導(dǎo)致，此現(xiàn)象尤其再冬天寒冷的氣候下最容易產(chǎn)生。此外，殘留沃斯田體另一個(gè)大缺點(diǎn)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(tài)生成，讓殘留沃斯田體即使進(jìn)一步冷卻也無法再產(chǎn)生變態(tài)；或以外力加工的方式，使不安定的殘留沃斯田體變態(tài)成麻田散體，降低殘留沃斯田體對(duì)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(fā)生脫碳現(xiàn)象，則工件表面硬化的效果就會(huì)大打折扣；
.（4） 工件表面有銹皮或黑皮時(shí)，該處的硬度就會(huì)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(fā)生的原因 
.會(huì)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(huì)產(chǎn)生淬裂，導(dǎo)因于淬火過程會(huì)產(chǎn)生變態(tài)應(yīng)力，而這個(gè)變態(tài)應(yīng)力與麻田散體變態(tài)的過程有關(guān)，通常鋼材并非一開始產(chǎn)生麻田散體變態(tài)即發(fā)生破裂，而是在麻田散體變態(tài)進(jìn)行約50%時(shí)（此時(shí)溫度約150℃左右），亦即淬火即將結(jié)束前發(fā)生。因此淬火過程，在高溫時(shí)要急速冷卻，而低溫時(shí)要緩慢冷卻，若能掌握『先快后緩』的關(guān)鍵，可將淬火裂痕的情況降至最低。 
.※過熱容易產(chǎn)生淬火裂痕
.加熱超過是當(dāng)?shù)拇慊饻囟?00℃以上，稱之為過熱。過熱時(shí)，沃斯田體之結(jié)晶顆粒變得粗大化，導(dǎo)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(xiàn)橫裂痕（此稱為麻田散體裂痕），此裂痕極易發(fā)展成淬火裂痕。因此，當(dāng)您的工件在沃斯田體化溫度時(shí)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象時(shí)，后續(xù)的淬火、冷卻均無法阻止淬裂的產(chǎn)生，故有人把『過熱』稱為發(fā)生淬火裂痕的元兇。 
.※淬火前的組織會(huì)影響淬火裂痕？
.淬火前的組織當(dāng)然會(huì)影響淬火的成敗。最正常的前組織應(yīng)該是正常化組織或退火組織（波來體結(jié)構(gòu)）， 若淬火前組織為過熱組織、球狀化組織均會(huì)有不同的結(jié)果。過熱組織易產(chǎn)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(shù)之一。此時(shí)可施以球狀化退火或調(diào)質(zhì)球狀化處理以獲得球狀碳化物。碳化物若以網(wǎng)狀組織存在，則容易由該處發(fā)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(zhǎng)時(shí)間放置在室溫，可能發(fā)生擱置裂痕及擱置變形兩種缺陷。擱置裂痕又稱為時(shí)效裂痕，尤其在冬天寒冷的夜晚，隨溫度之下降導(dǎo)致殘留沃斯田體變態(tài)為麻田散體，使裂痕因此而產(chǎn)生，又稱之為夜泣裂痕。擱置變形又稱之為時(shí)效變形，乃淬火工件放置于室溫引起尺寸形狀變化之現(xiàn)象，大多導(dǎo)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(shí)施深冷處理）。接著實(shí)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(yōu)點(diǎn) 
.低溫回火常使用180℃至200 ℃左右來回火，使用油煮回火。其實(shí)若使用100℃的熱水來進(jìn)行回火，會(huì)有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：
.（1） 100℃的回火可以減少磨裂的發(fā)生；（2） 100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；（3） 100℃的熱水回火可降低急速加熱所產(chǎn)生裂痕的機(jī)會(huì)；（4）進(jìn)行深冷處理時(shí)，降低工件發(fā)生深冷裂痕的機(jī)率，對(duì)殘留沃斯田體有緩沖作用，增加材料強(qiáng)韌性；（5）工件表面不會(huì)產(chǎn)生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會(huì)產(chǎn)生油煮過熱干燒之現(xiàn)象。 
.※二次硬化之高溫回火處理 
.對(duì)于工具鋼而言，殘留應(yīng)力與殘留沃斯田體均對(duì)鋼材有著不良的影響，浴消除之就要進(jìn)行高溫回火處理或低溫回火。高溫回火處理會(huì)有二次硬化現(xiàn)象，以SKD11 而言，530℃回火所得鋼材硬度較200℃低溫回火稍低，但耐熱性佳，不會(huì)產(chǎn)生時(shí)效變形，且能改善鋼材耐熱性，更可防止放電加工之加工變形，益處甚多。 
.※在300 ℃左右進(jìn)行回火處理，為何會(huì)產(chǎn)生脆化現(xiàn)象？
.部分鋼材在約270℃至300℃左右進(jìn)行回火處理時(shí)，會(huì)因殘留沃斯田體的分解，而在結(jié)晶粒邊界上析出碳化物，導(dǎo)致回火脆性。二次硬化工具鋼當(dāng)加熱至500℃~600℃之間時(shí)才會(huì)引起分解，在300℃并不會(huì)引起殘留沃斯田體的分解，故無300℃脆化的現(xiàn)象產(chǎn)生。 
.※回火產(chǎn)生之回火裂痕 
.以淬火之鋼鐵材料經(jīng)回火處理時(shí)，因急冷、急熱或組織變化之故而產(chǎn)生之裂痕，稱之為回火裂痕。常見之高速鋼、SKD11 模具鋼等回火硬化鋼在高溫回火后急冷也會(huì)產(chǎn)生。此類鋼材在第一次淬火時(shí)產(chǎn)生第一次麻田散體變態(tài)，回火時(shí)因淬火產(chǎn)生第二次麻田散體變態(tài)（殘留沃斯田體變態(tài)成麻田散體），而產(chǎn)生裂痕。因此要防止回火裂痕，最好是自回火溫度作徐徐冷卻，同時(shí)淬火再回火的作業(yè)中，亦應(yīng)避免提早提出回火再急冷的熱處理方式。 
.※回火產(chǎn)生之回火脆性 
.可分為300℃脆性及回火徐冷脆性兩種。所謂300℃脆性系指部分鋼材在約270℃至300 ℃左右進(jìn)行回火處理時(shí)，會(huì)因殘留沃斯田體的分解，而在結(jié)晶粒邊界上析出碳化物，導(dǎo)致回火脆性。所謂回火徐冷脆性系指自回火溫度（500℃~600℃）徐冷時(shí)出現(xiàn)之脆性，Ni-Cr 鋼頗為顯著。回火徐冷脆性，可自回火溫度急冷加以防止，根據(jù)多種實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，機(jī)械構(gòu)造用合金鋼材，自回火溫度施行空冷，以10℃/min 以上的冷卻速率，就不會(huì)產(chǎn)生回火徐冷脆性。 
.※高周波淬火常見之問題
.高周波淬火處理常見的缺陷有淬火裂痕、軟點(diǎn)及剝離三項(xiàng)。高周波淬火最忌諱加熱不均勻而產(chǎn)生局部區(qū)域的過熱現(xiàn)象，諸如工件銳角部位、鍵槽部位、孔之周圍等均十分容易引起過熱，而導(dǎo)致淬火裂痕的發(fā)生，上述情形可藉由填充銅片加以降低淬火裂痕發(fā)生的可能性。另外高周波淬火工件在淬火過程不均勻，會(huì)引起工件表面硬度低的缺點(diǎn)，稱之為軟點(diǎn)，此現(xiàn)象系由于高周波淬火溫度不均勻、噴水孔阻塞或孔的大小與數(shù)目不當(dāng)所致。第三種會(huì)產(chǎn)生的缺失是表面剝離現(xiàn)象，主要原因?yàn)榻孛娴挠捕茸兓看蠡蛴不瘜犹珳\，因此常用預(yù)熱的方式來加深硬化層，可有效防止剝離現(xiàn)象。
.※不銹鋼為何不能在500℃ 至650℃ 間進(jìn)行回火處理？
.大部分的不銹鋼在固溶化處理后，若在475℃至500℃之間長(zhǎng)時(shí)間持溫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生硬度加大、脆性亦大增的現(xiàn)象，此稱之為475℃脆化，主要原因有多種說法，包括相分解、晶界上有含鉻碳化物的析出及Fe-Cr 化合物形成等，使得常溫韌性大減，且耐蝕性亦甚差，一般不銹鋼的熱處理應(yīng)避免常時(shí)間持溫在這個(gè)溫度范圍。另外在600℃至700℃之間長(zhǎng)時(shí)間持溫，會(huì)產(chǎn)生s相的析出，此s相是Fe-Cr金屬間化合物，不但質(zhì)地硬且脆，還會(huì)將鋼材內(nèi)部的鉻元素大量耗盡，使不銹鋼的耐蝕性與韌性均降低。 
.※為何會(huì)產(chǎn)生回火變形？
.會(huì)產(chǎn)生回火變形的主要原因?yàn)榛鼗鸫慊鹬H產(chǎn)生的殘留硬力或組織變化導(dǎo)致，亦即因回火使張應(yīng)力消除而收縮、壓應(yīng)力的消除而膨脹，包括回火初期析出e碳化物會(huì)有若干收縮、雪明碳鐵凝聚過程會(huì)大量收縮、殘留沃斯田鐵變態(tài)成麻田散鐵會(huì)膨脹、殘留沃斯田鐵變態(tài)成變韌鐵會(huì)膨脹等，導(dǎo)致回火后工件的變形。防止的方法包括：（1） 實(shí)施加壓回火處理；（2） 利用熱浴或空氣淬火等減少殘留應(yīng)力；（3）用機(jī)械加工方式矯正及（4）預(yù)留變形量等方式。 
.※回火淬性的種類

（1）270℃~350℃脆化：又稱為低溫回火淬性，大多發(fā)生在碳鋼及低合金鋼。 
（2）400℃~550℃脆化：通常構(gòu)造用合金鋼再此溫度范圍易產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。 
1. （3） 475℃脆化：特別指Cr 含量超過13%的肥粒鐵系不銹鋼，在400℃ 至550℃間施以回火處理時(shí)，產(chǎn)生硬度增加而脆化的現(xiàn)象，在475℃左右特別顯著。 
2. （4） 500℃~570℃脆化：常見于加工工具鋼、高速鋼等材料，在此溫度會(huì)析出碳化物，造成二次硬化，但也會(huì)導(dǎo)致脆性的提高。 
3. （3） 退火常見問題與解決技巧
※工件如何獲得性能優(yōu)異之微細(xì)波來體結(jié)構(gòu)？ 
退火處理會(huì)使鋼材變軟，淬火處理會(huì)使鋼材變硬，相比較之下，如施以『正常化』處理，則可獲得層狀波來鐵組織，可有效改善鋼材的切削性及耐磨性，同時(shí)又兼具不會(huì)產(chǎn)生裂痕、變形量少與操作方便等優(yōu)點(diǎn)。然而正常化處理是比較難的一種熱處理技術(shù)，因?yàn)樗捎每绽涞姆绞嚼鋮s，會(huì)受到許多因素而影響空冷效果，例如夏天和冬天之冷卻效果不同、工件大小對(duì)空冷速率有別、甚至風(fēng)吹也會(huì)影響冷卻速率。因此正常化處理要使用各種方法來維持均一性，可利用遮陽、圍幕、坑洞、風(fēng)扇等。
4. ※正常化處理與退火處理之差異