熱處理常見問題解答

時間：2019-06-06作者：江蘇萬普建設(shè)工程有限公司瀏覽：306

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點隨C %的增加而降低

.淬火時，過冷沃斯田體開始變態(tài)為麻田散體的溫度稱之為Ms 點，變態(tài)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。

2. ※淬火液可添加適當?shù)奶砑觿?/p>

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，且不會有淬裂及淬火不均勻之現(xiàn)象，可稱是較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)比純水較適合當淬火液：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(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、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。當冷卻速度較慢時而經(jīng)過鋼材的Ps曲線，此時沃斯田體變態(tài)溫度較高，沃斯田體會生成波來體，變態(tài)開始點為Ps 點，變態(tài)終結(jié)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(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隨著%C含量之增加而變大，但**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**臨界冷卻速率的急速冷卻為宜;進入危險區(qū)域時，使用緩慢冷卻是較為重要的關(guān)鍵技術(shù)。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)是較適宜的。

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(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，在常溫放置一段長久時間易引起裂痕的發(fā)生，此乃因殘留沃斯田體產(chǎn)生變態(tài)、引起膨脹所導致，此現(xiàn)象尤其再冬天寒冷的氣候下較*產(chǎn)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?？墒褂蒙罾涮幚泶偈孤樘锷Ⅲw變態(tài)生成，讓殘留沃斯田體即使進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(fā)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(chǎn)生淬裂，導因于淬火過程會產(chǎn)生變態(tài)應力，而這個變態(tài)應力與麻田散體變態(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)進行約50%時(此時溫度約150℃左右)，亦即淬火即將結(jié)束前發(fā)生。因此淬火過程，在高溫時要急速冷卻，而低溫時要緩慢冷卻，若能掌握『先快后緩』的關(guān)鍵，可將淬火裂痕的情況降至較低。

.※過熱*產(chǎn)生淬火裂痕

.加熱**過是當?shù)拇慊饻囟?00℃以上，稱之為過熱。過熱時，沃斯田體之結(jié)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(xiàn)橫裂痕(此稱為麻田散體裂痕)，此裂痕較易發(fā)展成淬火裂痕。因此，當您的工件在沃斯田體化溫度時產(chǎn)生過熱現(xiàn)象時，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。

.※淬火前的組織會影響淬火裂痕?

.淬火前的組織當然會影響淬火的成敗。較正常的前組織應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*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，若長時間放置在室溫，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(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(yōu)點

.低溫回火常使用180℃至200 ℃左右來回火，使用油煮回火。其實若使用100℃的熱水來進行回火，會有許多優(yōu)點，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)生裂痕的機會;(4)進行深冷處理時，降低工件發(fā)生深冷裂痕的機率，對殘留沃斯田體有緩沖作用，增加材料強韌性;(5)工件表面不會產(chǎn)生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會產(chǎn)生油煮過熱干燒之現(xiàn)象。

.※二次硬化之高溫回火處理

.對于工具鋼而言，殘留應力與殘留沃斯田體均對鋼材有著不良的影響，浴消除之就要進行高溫回火處理或低溫回火。高溫回火處理會有二次硬化現(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，不會產(chǎn)生時效變形，且能改善鋼材耐熱性，較可防止放電加工之加工變形，益處甚多。

.※在300 ℃左右進行回火處理，為何會產(chǎn)生脆化現(xiàn)象?

.部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時，會因殘留沃斯田體的分解，而在結(jié)晶粒邊界上析出碳化物，導致回火脆性。二次硬化工具鋼當加熱至500℃~600℃之間時才會引起分解，在300℃并不會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，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產(chǎn)生。此類鋼材在**次淬火時產(chǎn)生**次麻田散體變態(tài)，回火時因淬火產(chǎn)生*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，較好是自回火溫度作徐徐冷卻，同時淬火再回火的作業(yè)中，亦應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 ℃左右進行回火處理時，會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℃)徐冷時出現(xiàn)之脆性，Ni-Cr 鋼頗為顯著?；鼗鹦炖浯嘈?，可自回火溫度急冷加以防止，根據(jù)多種實驗結(jié)果顯示，機械構(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、軟點及剝離三項。高周波淬火較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*引起過熱，而導致淬火裂痕的發(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，會引起工件表面硬度低的缺點，稱之為軟點，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)目不當所致。*三種會產(chǎn)生的缺失是表面剝離現(xiàn)象，主要原因為截面的硬度變化量大或硬化層太淺，因此常用預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℃之間長時間持溫時，會產(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避免常時間持溫在這個溫度范圍。另外在600℃至700℃之間長時間持溫，會產(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。

.※為何會產(chǎn)生回火變形?

.會產(chǎn)生回火變形的主要原因為回火淬火之際產(chǎn)生的殘留硬力或組織變化導致，亦即因回火使張應力消除而收縮、壓應力的消除而膨脹，包括回火初期析出e碳化物會有若干收縮、雪明碳鐵凝聚過程會大量收縮、殘留沃斯田鐵變態(tài)成麻田散鐵會膨脹、殘留沃斯田鐵變態(tài)成變韌鐵會膨脹等，導致回火后工件的變形。防止的方法包括：(1) 實施加壓回火處理;(2) 利用熱浴或空氣淬火等減少殘留應力;(3)用機械加工方式矯正及(4)預留變形量等方式。

.※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**過13%的肥粒鐵系不銹鋼，在400℃ 至550℃間施以回火處理時，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，在此溫度會析出碳化物，造成二次硬化，但也會導致脆性的提高。

3. (3) 退火常見問題與解決技巧

※工件如何獲得性能優(yōu)異之微細波來體結(jié)構(gòu)?

退火處理會使鋼材變軟，淬火處理會使鋼材變硬，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，同時又兼具不會產(chǎn)生裂痕、變形量少與操作方便等優(yōu)點。然而正?；幚硎潜容^難的一種熱處理技術(shù)，因為它采用空冷的方式冷卻，會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、工件大小對空冷速率有別、甚至風吹也會影響冷卻速率。因此正?；幚硪褂酶鞣N方法來維持均一性，可利用遮陽、圍幕、坑洞、風扇等。

4. ※正?；幚砼c退火處理之差異

正?；幚砭S加熱至A3 點或Acm 點以上40~ 60℃保持一段時間，使鋼材組織變成均勻的沃斯田體結(jié)構(gòu)后，在靜止的空氣中冷卻至室溫的熱處理程序。對亞共析鋼而言，可獲得晶粒細化的目的而擁有好的強度與韌性;對過共析鋼而言，則可防止雪明碳鐵在沃斯田鐵晶粒邊界上形成網(wǎng)狀析出，以降低材料的韌性。

完全退火處理主要目的是要軟化鋼材、改善鋼材之切削性，其熱處理程序為加熱至A3 點以上20~30℃ (亞共析鋼)或A1 點以上30~50℃持溫一段時間，使形成完全沃斯田體組織后(或沃斯田體加雪明碳體組織)，在A1 點下方50℃使充分發(fā)生波來體變態(tài)，獲至軟化的鋼材。另外應力消除退火則是在變態(tài)點以下450~650℃加熱一段時間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內(nèi)部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產(chǎn)生的殘留應力。

.※如何消除工件之殘留應力?

.應力消除退火則是在變態(tài)點以下450~650℃加熱一段時間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內(nèi)部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產(chǎn)生的殘留應力。對碳鋼而言，參考的加熱溫度為625±25℃;對合金鋼而言，參考的加熱溫度為700±25℃。持溫時間亦會有所差異，對碳鋼而言，保持時間為每25mm 厚度持溫1 小時;對合金鋼而言，保持時間為每25mm 厚度持溫2 小時，冷卻速率為每后25mm 以275 ℃/小時以下的冷卻速率冷卻之。

.※如何預防加熱變形?

.預防加熱變形的發(fā)生，較好是緩慢加熱，并實施預熱處理。一般鋼材在選擇預熱溫度時，可依下列準則來選定預熱溫度：(1)以變態(tài)點以下作為預熱溫度，例如普通鋼約在650~700℃，高速鋼則在800~850℃左右。(2)以500℃左右作為預熱溫度。

.(3)二段式預熱，先在500℃左右作**段預熱，保持一段時間充分預熱后，在將預熱溫度調(diào)高至A1 變態(tài)點以下。(4)三段式預熱，針對含有高含量合金之大型鋼材，例如高速鋼，有時需要在1000~1050℃作*三段預熱。

.(4) 滲碳氮化常見問題與解決技巧

.※氮化表面硬度或深度不夠

.(1)可能是鋼料化學成分不適合作氮化處理

.(2)可能是氮化處理前的組織不適合

.(3)可能是氮化溫度過高或太低

.(4)爐中之溫度或流氣不均勻

.(5)氨氣的流量不足

.(6)滲氮的時間不夠長

.※氮化工件彎曲很厲害

.(1)氮化前的弛力退火處理沒有做好

.(2)工件幾何曲線設(shè)計不良，例如不對稱、厚薄變化太大等因素

.(3)氮化中被處理的工件放置方法不對

.(4)被處理工件表面性質(zhì)不均勻，例如清洗不均或表面溫度不均等因素

.※氮化工件發(fā)生龜裂剝離現(xiàn)象

.(1)氨的分解率**過85%，可能發(fā)生此現(xiàn)象

.(2)滲氮處理前工件表面存在脫碳層

.(3)工件設(shè)計有明顯的銳角存在

.(4)白層太厚時

.※氮化工件的白層過厚

.(1)滲氮處理的溫度太低

.(2)氨的分解率**15%時，可能發(fā)生此現(xiàn)象

.(3)在冷卻過程不恰當

.※氮化處理時之氨分解率不穩(wěn)定

.(1)分解率測定器管路漏氣

.(2)滲氮處理時裝入爐內(nèi)的工件太少

.(3)爐中壓力變化導致氨氣流量改變

.(4)觸媒作用不當

.※工件需進行機械加工處如何防止?jié)B碳?

.(1)鍍銅法，鍍上厚度20mm 以上的銅層

.(2)涂敷涂敷劑后干燥，可使用水玻璃溶液中懸浮銅粉

.(3)涂敷防碳涂敷劑后干燥，主要使用硼砂和**溶劑為主

.(4)氧化鐵和黏土混合物涂敷法

.(5)利用套筒或套螺絲

.※滲碳后工件硬度不足

.(1)冷卻速度不足，可利用噴水冷卻或鹽水冷卻

.(2)滲碳不足，可使用強力滲碳劑

.(3)淬火溫度不足

.(4)淬火時加熱發(fā)生之脫碳現(xiàn)象所導致，可使用鹽浴爐直接淬火

.※滲碳層剝離現(xiàn)象

.(1)含碳量之濃度坡度太大，應施以擴散退火

.(2)不存在中間層，應緩和滲碳的速率

.(3)過滲碳現(xiàn)象，可考慮研磨前次之滲碳層

.(4)反復滲碳亦可能產(chǎn)生滲碳層剝離的現(xiàn)象


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  詞條說明

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