熱處理常見問題與解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上熱處理常見問題與解答1.     淬火常見問題與解決技巧  Ms點(diǎn)隨C %的增加而降低。淬火時(shí)，過冷奧氏體開始變態(tài)為馬氏體的溫度稱之為Ms 點(diǎn)，變態(tài)完成之溫度稱之為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。  2.    淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?#160;  （1）水中加入食鹽可使冷卻速率

2、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(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。

3、60; .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)奧氏體變態(tài)溫度較高，奧氏體會生成波來體，變態(tài)開始點(diǎn)為Ps 點(diǎn)，變態(tài)終結(jié)點(diǎn)為Pf 點(diǎn)，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(shí)，則奧氏體會變態(tài)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。  3.&

4、#160;   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；工具鋼則以徐冷方式為宜。工具鋼自回火溫度急冷時(shí)，因殘留奧氏體變態(tài)的緣故而易產(chǎn)生裂痕，稱之為回火裂痕；相同的，合金鋼若采用徐冷的冷卻方式，易導(dǎo)致回火

5、脆性。 淬火后，殘留奧氏體的所扮演的角色.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)間易引起裂痕的發(fā)生，此乃因殘留奧氏體產(chǎn)生變態(tài)、引起膨脹所導(dǎo)致，此現(xiàn)象尤其再冬天寒冷的氣候下最容易產(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?？墒褂蒙罾涮幚泶偈柜R氏體變態(tài)生成，讓殘留奧氏體即使進(jìn)一步冷卻也無法再產(chǎn)生變態(tài)；或以外力加工的方式，使不安定的殘留奧氏體變態(tài)成馬氏體，降低殘留奧氏體對鋼材特性之影響。  4 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

6、火溫度或奧氏體化溫度不夠；（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。 5 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)生變態(tài)應(yīng)力，而這個(gè)變態(tài)應(yīng)力與馬氏體變態(tài)的過程有關(guān)，通常鋼材并非一開始產(chǎn)生馬氏體變態(tài)即發(fā)生破裂，而是在馬氏體變態(tài)進(jìn)行約50%時(shí)（此時(shí)溫度約150左右），亦即淬火即將結(jié)

7、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，可將淬火裂痕的情況降至最低。  6 過熱容易產(chǎn)生淬火裂痕 .加熱超過是當(dāng)?shù)拇慊饻囟?00以上，稱之為過熱。過熱時(shí)，奧氏體之結(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，易使針狀馬氏體之主干出現(xiàn)橫裂痕（此稱為馬氏體裂痕）， 此裂痕極易發(fā)展成淬火裂痕。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)生淬火裂痕的元兇。  7 淬火前的組織會影響淬火裂痕？ .淬火

8、前的組織當(dāng)然會影響淬火的成敗。最正常的前組織應(yīng)該是正?；M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(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)生淬火裂痕。  8 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)生擱置裂痕及擱置變形兩種缺陷。擱置裂痕又稱為時(shí)效裂痕，尤其在冬天寒冷的夜晚，隨溫度之下降導(dǎo)致殘留

9、奧氏體變態(tài)為馬氏體，使裂痕因此而產(chǎn)生，又稱之為夜泣裂痕。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，大多導(dǎo)因于回火處理不完全所致。為防止擱置變形，需讓鋼材組織安定化，因此首先要消除不安定之殘留奧氏體（實(shí)施深冷處理）。接著實(shí)施200250的回火處理使馬氏體安定化。 9  回火常見問題與解決技巧  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，會有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：（1） 100的回火可以減少磨裂的發(fā)生；（

10、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；（4）進(jìn)行深冷處理時(shí)，降低工件發(fā)生深冷裂痕的機(jī)率，對殘留奧氏體有緩沖作用，增加材料強(qiáng)韌性；（5）工件表面不會產(chǎn)生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會產(chǎn)生油煮過熱干燒之現(xiàn)象。  10 二次硬化之高溫回火處理  對于工具鋼而言，殘留應(yīng)力與殘留奧氏體均對鋼材有著不良的影響，浴消除之就要進(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

11、佳，不會產(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500600之間時(shí)才會引起分解，在300并不會引起殘留奧氏體的分解，故無300脆化的現(xiàn)象產(chǎn)生。  11 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&#

12、160;模具鋼等回火硬化鋼在高溫回火后急冷也會產(chǎn)生。此類鋼材在第一次淬火時(shí)產(chǎn)生第一次馬氏體變態(tài)，回火時(shí)因淬火產(chǎn)生第二次馬氏體變態(tài)（殘留奧氏體變態(tài)成馬氏體）， 而產(chǎn)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(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。  12 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。所謂回火徐冷脆性系指自回火溫度（500600）徐冷

13、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，就不會產(chǎn)生回火徐冷脆性。  13 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)。高周波淬火最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，會引起工件表面硬度低的缺點(diǎn)，稱之為軟點(diǎn)，

14、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。 14 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之間長時(shí)間持溫時(shí)，會產(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)避免常時(shí)間持溫在這個(gè)溫度

15、范圍。另外在600至700之間長時(shí)間持溫，會產(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。  15為何會產(chǎn)生回火變形？ 會產(chǎn)生回火變形的主要原因?yàn)榛鼗鸫慊鹬H產(chǎn)生的殘留硬力或組織變化導(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(tài)成麻田散鐵會膨脹、殘留沃斯田鐵變態(tài)成變韌鐵會膨脹等，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

16、留應(yīng)力；（3）用機(jī)械加工方式矯正及（4）預(yù)留變形量等方式。  16 回火淬性的種類  （1）270350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）400550脆化：通常構(gòu)造用合金鋼再此溫度范圍易產(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） 500570脆化：常見于加工工具鋼、高速鋼等材

17、料，在此溫度會析出碳化物，造成二次硬化，但也會導(dǎo)致脆性的提高。  17   退火常見問題與解決技巧   工件如何獲得性能優(yōu)異之微細(xì)波來體結(jié)構(gòu)？    退火處理會使鋼材變軟，淬火處理會使鋼材變硬，相比較之下，如施以正?；幚?，則可獲得層狀波來鐵組織，可有效改善鋼材的切削性及耐磨性，同時(shí)又兼具不會產(chǎn)生裂痕、變形量少與操作方便等優(yōu)點(diǎn)。然而正?；幚硎潜容^難的一種熱處理技術(shù)，因?yàn)樗捎每绽涞姆绞嚼鋮s，會受到許多因素而影響空冷效果，例如夏天和冬天之冷卻效果不同、工件大小對空冷速率有別、

18、甚至風(fēng)吹也會影響冷卻速率。因此正?；幚硪褂酶鞣N方法來維持均一性，可利用遮陽、圍幕、坑洞、風(fēng)扇等。 18  正?；幚砼c退火處理之差異 正常化處理維加熱至A3 點(diǎn)或Acm 點(diǎn)以上40 60保持一段時(shí)間，使鋼材組織變成均勻的奧氏體結(jié)構(gòu)后，在靜止的空氣中冷卻至室溫的熱處理程序。對亞共析鋼而言，可獲得晶粒細(xì)化的目的而擁有好的強(qiáng)度與韌性；對過共析鋼而言，則可防止雪明碳鐵在沃斯田鐵晶粒邊界上形成網(wǎng)狀析出，以降低材料的韌性。  完全退火處理主要目的是要軟化鋼材、改善鋼材之切削性，其熱處理程序?yàn)榧訜嶂罙3 

19、點(diǎn)以上2030 （亞共析鋼）或A1 點(diǎn)以上3050持溫一段時(shí)間，使形成完全奧氏體組織后（或奧氏體加雪明碳體組織），在A1 點(diǎn)下方50使充分發(fā)生波來體變態(tài)，獲至軟化的鋼材。另外應(yīng)力消除退火則是在變態(tài)點(diǎn)以下450650加熱一段時(shí)間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內(nèi)部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。  19 如何消除工件之殘留應(yīng)力？  應(yīng)力消除退火則是在變態(tài)點(diǎn)以下450650加熱一段時(shí)間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內(nèi)部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。對碳鋼而言，參考的加熱溫度為625±2

20、5；對合金鋼而言，參考的加熱溫度為700±25。持溫時(shí)間亦會有所差異，對碳鋼而言，保持時(shí)間為每25mm 厚度持溫1 小時(shí)；對合金鋼而言，保持時(shí)間為每25mm 厚度持溫2 小時(shí)，冷卻速率為每后25mm 以275 /小時(shí)以下的冷卻速率冷卻之。  20 如何預(yù)防加熱變形？  預(yù)防加熱變形的發(fā)生，最好是緩慢加熱，并實(shí)施預(yù)熱處理。一般鋼材在選擇預(yù)熱溫度時(shí)，可依下列準(zhǔn)則來選定預(yù)熱溫度：（1） 以變態(tài)點(diǎn)以下作為預(yù)熱溫度，例如普通鋼約在650700，高速鋼則在800850左右。（2

21、）以500左右作為預(yù)熱溫度。（3）二段式預(yù)熱，先在500左右作第一段預(yù)熱，保持一段時(shí)間充分預(yù)熱后，在將預(yù)熱溫度調(diào)高至A1 變態(tài)點(diǎn)以下。（4）三段式預(yù)熱，針對含有高含量合金之大型鋼材，例如高速鋼，有時(shí)需要在10001050作第三段預(yù)熱。  21滲碳氮化常見問題與解決技巧 氮化表面硬度或深度不夠  （1）可能是鋼料化學(xué)成分不適合作氮化處理 （2）可能是氮化處理前的組織不適合 （3）可能是氮化溫度過高或太低 （4）爐中之溫度或流氣不均勻 （5）氨氣的流量不足 （6）滲氮的時(shí)間不夠長  22氮化工件彎曲很厲害  （1）氮化前的弛力退火處理沒有做好 （2）工件幾何曲線設(shè)計(jì)不良，例如不對稱、厚薄變化太大等因素 （3）氮化中被處理的工件放置方法不對 （4）被處理工件表面性質(zhì)不均勻，例如清洗不均或表面溫度不均等因素  23