淬火常见问题与解决

淬火常见问题与解决

 

Ms点随C的增加而降低

    淬火时，过冷沃斯田体开始变化为麻田散体的温度称之为Ms点，变化完成之温度称之为Mf点。C含量愈高，Ms点温度愈降低。0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右，而0.8%C碳钢就降低至约200℃左右。

 

淬火液可添加适当的添加剂

 

    1、水中加入食盐可使冷却速度加倍：盐水淬火之冷却速度快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是最理想之淬硬用冷却剂。食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。

    2、水中有杂质比纯水更适合当淬火液：水中加入固体微粒，有助于工作表面之洗净，破坏蒸汽膜作用，使得冷却速度加快，可防止淬火斑点的发生。因此淬火处理，不用纯水而用混合水之淬火技术是很重要的技巧。

    3、聚合物可与水调配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之淬火液，甚为方便，且又无火灾、污染及其他公害之虞，颇具前瞻性。

    4、干冰加乙醇可用于深冷处理溶液：将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度，是很实用的低温冷却液。

 

硬度与淬火速度之关联性

  只要改变钢材淬火冷却速率，就会获得不同的硬度值，主要原因是钢材内部生成的组织不同。当冷却速度较慢时经过钢材的Ps曲线，

此时沃斯田体变化温度较高，沃斯田体会生成波来体，变化开始点为Ps点，变化结点为Pf点，波来体的硬度较小。若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则沃斯田体会变化成硬度较高的麻田散体。麻田散体的硬度与固溶的碳含量有关，因此麻田散体的硬度会随着C含量之增加而变大，但超过0.77%C后，麻田散体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋于缓和。

 

淬火与回火冷却方法之区别

 

 淬火常见的冷却方式有三种，分别是：连续冷却、恒温冷却、阶段冷却。为降低淬火过程中淬裂的发生，临界区域温度以上，可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜：进入危险区域时，使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。因此，此类冷却方式施行时，使用阶段冷却或恒温冷却（麻回火）是最适宜的。

    回火处理常见的冷却方式包括急冷和徐冷。其中合金钢一般使用急冷；工具钢则以徐冷方式为宜。工具钢自回火温度急冷时，因残留沃斯田体变化的缘故而易产生裂痕，称之为回火裂痕；与此相识的是合金钢若采用徐冷的冷却方式，则易导致回火脆性。

 

淬火后，残留沃斯田体所扮演的角色

    淬火后的工件内常存在麻田散体与残留沃斯田体，在常温放置一段长久时间易引起裂痕的发生。此乃因残留沃斯田体产生的变化，引起膨胀所导致。此现象在冬天寒冷的气候下最容易发生。此外，残留沃斯田体另一个大缺点是硬度太低，使得工具的切削性劣化。可使用深冷处理促使麻田散体变化生成。让残留沃斯田体即使进一步冷却也无法再产生变化，或以外力加工的方式，使不安定的残留沃斯田体变化成麻田散体，降低残留沃斯田体对钢材特性之影响。

 

淬火处理后硬度不足的原因

 淬火处理的目的在于使钢材表面获得满意的硬度，若硬度值不理想，则可能是下列因素所造成：（1）淬火温度或沃斯田体化温度不够；（2）冷却速率不足所致；（3）工件表面若热处理前就发生脱碳现象，则工件表面硬化的效果就会大打折扣；（4）工件表面有锈皮或黑皮时，该处的硬度就会明显不足，因此易先使用珠击法将工件表面清理干净后，再施以淬火处理。

 

淬裂发生的原因

  影响淬裂的主要原因包括：工件的大小与形状、碳含量高低、冷却方式及前处理方法等。钢铁热处理会产生淬裂，原因在于淬火过程会产生变化应力，而这个变化应力与麻田散体变化的过程有关，通常钢材并非一开始产生麻田散体变化即发生破裂，而是在麻田散体变化进行约50%时（此时温度约150℃左右），亦即淬火即将结束前发生。因此淬火过程，在高温时要急速冷却，而低温时要缓慢冷却，若能掌握“先快后缓”的关键，可将淬火裂痕的情况降至最低。

 

过热容易导致淬火裂痕

 加热超过适当的淬火温度100℃以上，称之为过热。过热时，沃斯田体之结晶颗粒变得粗大，导致淬火后生成粗大的麻田散体而脆化，易使针状麻田散体之主干出现横裂痕（即麻田散体裂痕），此裂痕极易发展成淬火裂痕。因此，当工件在沃斯田体化温度时产生过热现象时，后续的淬火、冷却均无法阻止淬裂的产生，故有人把过热称为发生淬火裂痕的元凶。

 

淬火前的组织会影响淬火裂痕

  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。
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