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業內人士分析回火常見問題與解決技巧

100℃熱水回火之優點

  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,會有許多優點,包括:(1100℃的回火可以減少磨裂的發生;(2100℃回火可使工件硬度稍增,改善耐磨性;(3100℃的熱水回火可降低急速加熱所產生裂痕的機會;(4)進行深冷處理時,降低工件發生深冷裂痕的機率,對殘留沃斯田體有緩衝作用,增加材料強韌性;(5)工件表面不會產生油焦,表面硬度稍低,適合磨床研磨加工,亦不會產生油煮過熱乾燒之現象。

  二次硬化之高溫回火處理

  對於工具鋼而言,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,不會產生時效變形,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℃左右進行回火處理,為何會產生脆化現象?

  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℃脆化的現象產生。

  回火產生之回火裂痕

  以淬火之鋼鐵材料經回火處理時,因急冷、急熱或組織變化之故而產生之裂痕,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生。此類鋼材在第一次淬火時產生第一次麻田散體變態,回火時因淬火產生第二次麻田散體變態(殘留沃斯田體變態成麻 田散體),而產生裂痕。因此要防止回火裂痕,最好是自回火溫度作徐徐冷卻,同時淬火再回火的作業中,亦應避免提早提出回火再急冷的熱處理方式。

  回火產生之回火脆性

  可分為300℃脆性及回火徐冷脆性兩種。所謂300℃脆性係指部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時,會因殘留沃斯田體的分解,而在結晶粒邊界上析出碳化物,導致回火脆性。所謂回火徐冷脆性係指自回火溫度(500~600℃)徐冷時出現之脆性,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,根據多種實驗結果顯示,機械構造用合金鋼材,自回火溫度施行空冷,以10/min以上的冷卻速率,就不會產生回火徐冷脆性。

  高週波淬火常見之問題

   高週波淬火處理常見的缺陷有淬火裂痕、軟點及剝離三項。高週波淬火最忌諱加熱不均勻而產生局部區域的過熱現象,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,而導致淬火裂痕的發生,上述情形可藉由填充銅片加以降低淬火裂痕發生的可能性。另外高週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,此現象係由於高週波淬火溫度不均勻、噴水孔阻塞或孔的大小與數目不當所致。第三種會產生的缺失是表面剝離現象,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,會產生硬度加大、脆性亦大增的現象,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,會產生s相的析出,此s相是Fe-Cr金屬間化合物,不但質地硬且脆,還會將鋼材內部的鉻元素大量耗盡,使不銹鋼的耐蝕性與韌性均降低。

  為何會產生回火變形?

  會產生回火變形的主要原因為回火淬火之際產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、殘留沃斯田鐵變態成麻田散鐵會膨脹、殘留沃斯田鐵變態成變韌鐵會膨脹等,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

  (1270~350℃脆化:又稱為低溫回火淬性,大多發生在碳鋼及低合金鋼。

  (2400~550℃脆化:通常構造用合金鋼再此溫度范圍易產生脆化現象。

  (3475℃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,產生硬度增加而脆化的現象,在475℃左右特別顯著。

  (4500~570℃脆化:常見於加工工具鋼、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。

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