a8常见热处理问题与解答

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1、常見熱處理問題與解答（1）淬火常見問題與解決技巧※Ms點隨C%的增加而降低淬火時，過冷沃斯田體開始變態為麻田散體的溫度稱之為Ms點，變態完成之溫度稱之為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。 ※淬火液可添加適當的添加劑（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象，可稱是最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）水中有雜質比純水更適合當淬火液：水中加入固體微粒，有助於工件表面之洗淨作用，破壞蒸氣膜作用，使得冷卻速度增加，可防止淬火斑點的發生。因此

2、淬火處理，不用純水而用混合水之淬火技術是很重要的觀念。（3）聚合物可與水調配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度調配出由水到油之冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無火災、污染及其他公害之虞，頗具前瞻性。（4）乾冰加乙醇可用於深冷處理容液：將乾冰加入乙醇中可產生-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聯性只要改變鋼材淬火冷卻速率，就會獲得不同的硬度值，主要原因是鋼材內部生成的組織不同。當冷卻速度較慢時而經過鋼材的Ps曲線，此時沃斯田體變態溫度較高，沃斯田體會生成波來體，變態開始點為Ps點，變態終結點為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，

3、則沃斯田體會變態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，因此麻田散體的硬度會隨著%C含量之增加而變大，但超過0.77%C後，麻田散體內的碳固溶量已無明顯增加，其硬度變化亦趨於緩和。 ※淬火與回火冷卻方法之區別淬火常見的冷卻方式有三種，分別是：（1）連續冷卻；（2）恆溫冷卻及（3）階段冷卻。為求淬火過程降低淬裂的發生，臨界區域溫度以上，可使用高於臨界冷卻速率的急速冷卻為宜；進入危險區域時，使用緩慢冷卻是極為重要的關鍵技術。因此，此類冷卻方式施行時，使用階段冷卻或恆溫冷卻（麻回火）是最適宜的。 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

4、方式為宜。工具鋼自回火溫度急冷時，因殘留沃斯田體變態的緣故而易產生裂痕，稱之為回火裂痕；相同的，合金鋼若採用徐冷的冷卻方式，易導致回火脆性。 ※淬火後，殘留沃斯田體的所扮演的角色淬火後的工件內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生，此乃因殘留沃斯田體產生變態、引起膨脹所導致，此現象尤其再冬天寒冷的氣候下最容易產生。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。可使用深冷處理促使麻田散體變態生成，讓殘留沃斯田體即使進一步冷卻也無法再產生變態；或以外力加工的方式，使不安定的殘留沃斯田體變態成麻田散體，降低殘留沃斯田體對鋼材特性之影響。 ※淬火處理後硬

5、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生脫碳現象，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乾淨後，再施以淬火處理。 ※淬裂發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。鋼鐵熱處理會產生淬裂，導因於淬火過程會產生變態應力，而這個變態應力與麻田散體變態的過程有關，通常鋼材並非一開始產生麻田散體變態即發生破裂，而是在麻田散體變態進行約

6、50%時（此時溫度約150℃左右），亦即淬火即將結束前發生。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『先快後緩』的關鍵，可將淬火裂痕的情況降至最低。 ※過熱容易產生淬火裂痕加熱超過是當的淬火溫度100℃以上，稱之為過熱。過熱時，沃斯田體之結晶顆粒變得粗大化，導致淬火後生成粗大的麻田散體而脆化，易使針狀麻田散體之主幹出現橫裂痕（此稱為麻田散體裂痕），此裂痕極易發展成淬火裂痕。因此，當您的工件在沃斯田體化溫度時產生過熱現象時，後續的淬火、冷卻均無法阻止淬裂的產生，故有人把『過熱』稱為發生淬火裂痕的元兇。 ※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。最正常的

7、前組織應該是正常化組織或退火組織（波來體結構），若淬火前組織為過熱組織、球狀化組織均會有不同的結果。過熱組織易產生淬火裂痕，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之一。此時可施以球狀化退火或調質球狀化處理以獲得球狀碳化物。碳化物若以網狀組織存在，則容易由該處發生淬火裂痕。 ※淬火零件因常溫放置引起之瑕疵淬火後的零件，若長時間放置在室溫