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 產(chǎn)生回火脆性的原因及回火常見問題處理

※100℃熱水回火之優(yōu)點(diǎn)

 

低溫回火常使用180℃至200℃左右來回火，使用油煮回火。其實(shí)若使用100℃的熱水來進(jìn)行回火，會(huì)有許多優(yōu)點(diǎn)，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(jī)會(huì)；

 

(4)進(jìn)行深冷處理時(shí)，降低工件發(fā)生深冷裂痕的幾率，對(duì)殘留奧氏體有緩沖作用，增加材料強(qiáng)韌性；

 

(5)工件表面不會(huì)產(chǎn)生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會(huì)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(duì)于工具鋼而言，殘留應(yīng)力與殘留奧斯體均對(duì)鋼材有著不良的影響，預(yù)消除之就要進(jìn)行高溫回火處理或低溫回火。高溫回火處理會(huì)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(huì)產(chǎn)生時(shí)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(jìn)行回火處理，為何會(huì)產(chǎn)生脆化現(xiàn)象？

 

部分鋼材在約270℃至300℃左右進(jìn)行回火處理時(shí)，會(huì)因殘留奧氏體的分解，而在結(jié)晶粒邊界上析出碳化物，導(dǎo)致回火脆性。二次硬化工具鋼當(dāng)加熱至500℃~600℃之間時(shí)才會(huì)引起分解，在300℃并不會(huì)引起殘留奧氏體的分解，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(shí)，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(huì)產(chǎn)生。此類鋼材在次淬火時(shí)產(chǎn)生次馬氏體，回火時(shí)因淬火產(chǎn)生第二次馬氏體(殘留奧氏體成馬氏體)，而產(chǎn)生裂痕。因此要防止回火裂痕，是自回火溫度作徐徐冷卻，同時(shí)淬火再回火的作業(yè)中，亦應(yīng)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(jìn)行回火處理時(shí)，會(huì)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(dǎo)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，機(jī)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(huì)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(diǎn)及剝離三項(xiàng)。高周波淬火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、孔之周圍等均十分容易引起過熱，而導(dǎo)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(huì)引起工件表面硬度低的缺點(diǎn)，稱之為軟點(diǎn)，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(dāng)所致。第三種會(huì)產(chǎn)生的缺失是表面剝離現(xiàn)象，主要原因?yàn)榻孛娴挠捕茸兓看蠡蛴不瘜犹珳\，因此常用預(yù)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(jìn)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(zhǎng)時(shí)間持溫時(shí)，會(huì)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(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間持溫在這個(gè)溫度范圍。另外在600℃至700℃之間長(zhǎng)時(shí)間持溫，會(huì)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(huì)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(huì)產(chǎn)生回火變形？

 

會(huì)產(chǎn)生回火變形的主要原因?yàn)榛鼗鸫慊鹬H產(chǎn)生的殘留應(yīng)力或組織變化導(dǎo)致，亦即因回火使張應(yīng)力消除而收縮、壓應(yīng)力的消除而膨脹，包括回火初期析出e碳化物會(huì)有若干收縮、雪明碳鐵凝聚過程會(huì)大量收縮、殘留奧氏體成馬氏體會(huì)膨脹、殘留奧氏體成變韌鐵會(huì)膨脹等，導(dǎo)致回火后工件的變形。

 

防止的方法包括：

 

(1)實(shí)施加壓回火處理；

 

(2)利用熱浴或空氣淬火等減少殘留應(yīng)力；

 

(3)用機(jī)械加工方式矯正

 

(4)預(yù)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)造用合金鋼在此溫度范圍易產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。

 

(3)475℃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(shí)，產(chǎn)生硬度增加而脆化的現(xiàn)象，在475℃左右特別顯著。

 

(4)500℃~570℃脆化：常見于加工工具鋼、高速鋼等材料，在此溫度會(huì)析出碳化物，造成二次硬化，但也會(huì)導(dǎo)致脆性的提高。