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熱處理常見問題與解答之淬火篇

閱讀：1973發(fā)布時(shí)間：2019-11-25

熱處理常見問題與解答之淬火篇

一、Ms點(diǎn)隨C%的增加而降低
淬火時(shí)，過冷奧氏體開始Z為馬氏體的溫度稱之為Ms點(diǎn)，轉(zhuǎn)變完成溫度稱之為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。

二、淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?br />（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(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。
（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。
（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。

三、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(dāng)冷卻速度較慢時(shí)而經(jīng)過鋼材的Ps曲線，此時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變溫度較高，奧氏體會生成珠光體，轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)為Ps點(diǎn)，轉(zhuǎn)變終結(jié)點(diǎn)為Pf點(diǎn)，珠光體的硬度較小。若冷卻速度加快，冷卻曲線不會切過Ps曲線時(shí)，則奧氏體會轉(zhuǎn)變成硬度較高的馬氏體。馬氏體的硬度與固溶的碳含量有關(guān)，因此馬氏體的硬度會隨著%C含量之增加而變大，但超過0.77%C后，馬氏體內(nèi)的碳固溶量已無明顯增加，其硬度變化亦趨于緩和。

四、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）是適宜的。

回火處理常見的冷卻方式包括急冷和緩冷兩種冷卻方法，其中合金鋼一般使用急冷；工具鋼則以緩冷方式為宜。工具鋼自回火溫度急冷時(shí)，因殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的緣故而易產(chǎn)生裂紋，稱之為回火裂紋；相同的，合金鋼若采用緩冷的冷卻方式，易導(dǎo)致回火脆性。

五、淬火后，殘留奧氏體所扮演的角色
淬火后的工件內(nèi)常存在馬氏體與殘留奧氏體，在常溫放置一段長久時(shí)間易引起裂紋的發(fā)生，此乃因殘留奧氏體產(chǎn)生轉(zhuǎn)變、引起膨脹所導(dǎo)致，此現(xiàn)象尤其再冬天寒冷的氣候下容易產(chǎn)生。此外，殘留奧氏體另一個(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馬氏體轉(zhuǎn)變生成，讓殘留奧氏體即使進(jìn)一步冷卻也無法再產(chǎn)生轉(zhuǎn)變；或以外力加工的方式，使不安定的殘留奧氏體成馬氏體組織，降低殘留奧氏體組織對鋼材特性之影響。

六、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）淬火溫度或馬氏體化溫度不夠；（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(shí)，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。

七、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(dǎo)因于淬火過程會產(chǎn)生轉(zhuǎn)變應(yīng)力，而這個(gè)轉(zhuǎn)變應(yīng)力與馬氏體組織轉(zhuǎn)變的過程有關(guān)，通常鋼材并非一開始產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變即發(fā)生破裂，而是在馬氏體組織轉(zhuǎn)變進(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，可將淬火裂紋的情況降至低。

八、過熱容易產(chǎn)生淬火裂痕
加熱超過適當(dāng)?shù)拇慊饻囟?00℃以上，稱之為過熱。過熱時(shí)，奧氏體的結(jié)晶顆粒變得粗大化，導(dǎo)致淬火后生成粗大的馬氏體而脆化，易使針狀馬氏體的主干出現(xiàn)橫向裂紋（此稱為馬氏體裂紋），此裂紋極易發(fā)展成淬火裂紋。因此，當(dāng)您的工件在奧氏體化溫度時(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)生淬火裂紋的元兇。

九、淬火前的組織會影響淬火裂痕？
淬火前的組織當(dāng)然會影響淬火的成敗。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、球狀化組織均會有不同的結(jié)果。過熱組織易產(chǎn)生淬火裂紋，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)生淬火裂紋。

十、淬火零件因常溫放置引起之瑕疵
淬火后的零件，若長時(shí)間放置在室溫，可能發(fā)生擱置裂紋及擱置變形兩種缺陷。擱置裂紋又稱為時(shí)效裂紋，尤其在冬天寒冷的夜晚，隨溫度之下降導(dǎo)致殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使裂紋因此而產(chǎn)生，又稱之為夜泣裂紋（時(shí)效裂紋）。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，大多原因是回火處理不*所致。為防止擱置變形，需讓鋼材組織穩(wěn)定化，因此首先要消除不穩(wěn)定的殘留奧氏體組織（實(shí)施深冷處理）。接著實(shí)施200℃~250℃的回火處理使馬氏體組織穩(wěn)定化。

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