※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沃斯田体变态为麻田散体,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沃斯田体(实施深冷处理)。接着实施 200℃~250℃的回火处理使麻田散体安定化。
※100℃热水回火之优点
低温回火常使用 180℃至 200℃左右来回火,使用油煮回火。其实若使用 100℃的热水来进行回火,会有许多优点,包括:(1)100℃的回火可以减少磨裂的发生;(2)100℃回火可使工件硬度稍增,改善耐磨性;(3)100℃的热水回火可降低急速加热所产生裂痕的机会;(4)进行深冷处理时,降低工件发生深冷裂痕的机率,对残留沃斯田体有缓冲作用,增加材料强韧性;(5)工件表面不会产生油焦,表面硬度稍低,适合磨床研磨加工,亦不会产生油煮过热干烧之现象。
※二次硬化之高温回火处理
对于工具钢而言,残留应力与残留沃斯田体均对钢材有着不良的影响,浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。高温回火处理会有二次硬化现象,以 SKD11 而言,530℃回火所得钢材硬度较 200℃低温回火稍低,但耐热性佳,不会产生时效变形,且能改善钢材耐热性,更可防止放电加工之加工变形,益处甚多。
※在 300℃左右进行回火处理,为何会产生脆化现象?
部分钢材在约 270℃至 300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。二次硬化工具钢当加热至 500℃~600℃之间时才会引起分解,在 300℃并不会引起残留沃斯田体的分解,故无 300℃脆化的现象产生。
※回火产生之回火裂痕
以淬火之钢铁材料经回火处理时,因急冷、急热或组织变化之故而产生之裂痕,称之为回火裂痕。常见之高速钢、SKD11 模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会产生。此类钢材在第一次淬火时产生第一次麻田散体变态,回火时因淬火产生第二次麻田散体变态(残留沃斯田体变态成麻田散体),而产生裂痕。因此要防止回火裂痕,最好是自回火温度作徐徐冷却,同时淬火再回火的作业中,亦应避免提早提出回火再急冷的热处理方式。
※回火产生之回火脆性
可分为 300℃脆性及回火徐冷脆性两种。所谓 300℃脆性系指部分钢材在约 270℃至 300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。所谓回火徐冷脆性系指自回火温度(500℃~600℃)徐冷时出现之脆性,Ni-Cr 钢颇为显著。回火徐冷脆性,可自回火温度急冷加以防止,根据多种实验结果显示,机械构造用合金钢材,自回火温度施行空冷,以 10℃/min 以上的冷却速率,就不会产生回火徐冷脆性。
高周波淬火常见之问题
高周波淬火处理常见的缺陷有淬火裂痕、软点及剥离三项。高周波淬火最忌讳加热不均匀而产生局部区域的过热现象,诸如工件锐角部位、键槽部位、孔之周围等均十分容易引起过热,而导致淬火裂痕的发生,上述情形可藉由填充铜片加以降低淬火裂痕发生的可能性。另外高周波淬火工件在淬火过程不均匀,会引起工件表面硬度低的缺点,称之为软点,此现象系由于高周波淬火温度不均匀、喷水孔阻塞或孔的大小与数目不当所致。第三种会产生的缺失是表面剥离现象,主要原因为截面的硬度变化量大或硬化层太浅,因此常用预热的方式来加深硬化层,可有效防止剥离现象。
※不锈钢为何不能在
500℃至 650℃间进行回火处理?大部分的不锈钢在固溶化处理后,若在 475℃至 500℃之间长时间持温时,会产生硬度加大、脆性亦大增的现象,此称之为 475℃脆化,主要原因有多种说法,包括相分解、晶界上有含铬碳化物的析出及 Fe-Cr 化合物形成等,使得常温韧性大减,且耐蚀性亦甚差,一般不锈钢的热处理应避免常时间持温在这个温度
范围。另外在 600℃至 700℃之间长时间持温,会产生 s 相的析出,此 s 相是 Fe-Cr 金属间化合物,不但质地硬且脆,还会将钢材内部的铬元素大量耗尽,使不锈钢的耐蚀性与韧性均降低。