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淬火常见问题与解决技巧

发布时间：2012-10-29 浏览次数：703

　　淬火时，过冷奥氏体开始相变为马氏体的温度称之为Ms点，相变完成之温度称之为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。
　　一、淬火介质中添加剂的作用
　　(1)水中加入食盐可使冷却速率加倍：盐水淬火冷却速率快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是Z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，有助於工件表面之洗净作用，破坏蒸气膜作用，使得冷却速度增加，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的淬火技术是很重要的。
　　(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冷却速率的淬火液，方便，且无火灾、污染及其他之公害。
　　(4)干冰加乙醇可用於深冷处理容液：将干冰加入乙醇中可产生-76℃的均匀温度，是很实用的低温冷却液。
　　二、硬度与淬火速度的关系
　　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。当冷却速度较慢时而经过钢材的Ps曲线，此时奥氏体相变温度较高，奥氏体会生成珠光体，相变开始点为Ps点，相变终结点为Pf点，珠光体的硬度较小。若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则奥氏体会相变成硬度较高的马氏体。马氏体的硬度与固溶的碳含量有关，因此马氏体的硬度会随著C含量增加而变大，但超过0.77%C后，马氏体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋于缓和。
　　三、淬火后残留奥氏体的所扮演的角色
　　淬火后的工件内常存在马氏体与残留奥氏体，在常温放置一段长久时间易引起裂痕的发生，此乃因残留奥氏体产生相变、引起膨胀所导致，此现象尤其在冬天寒冷的气候下Z容易发生。此外，残留奥氏体另一个大缺点为硬度太低，使得工具的切削性劣化。可使用深冷处理促使马氏体生成，让残留奥氏体即使进一步冷却也无法再产生相变；或以外力加工的方式，使不稳定的残留奥氏体相变成马氏体，降低残留奥氏体对钢材性能的影响。
　　四、淬火处理后硬度不足的原因
　　淬火的目的在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)淬火温度或奥氏体化温度不够；(2)可能是冷却速率不足所致；(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)工件表面有銹皮或黑皮时，该处的硬度就会明显不足，因此宜先使用珠击法将工件表面清除乾净后，再施以淬火处理。
　　五、淬裂发生的原因
　　影响淬裂的主要原因包括：工件大小与形状、碳含量高低、冷却方式及前处理方法等。淬火过程会产生相变应力，而这个相变应力与马氏体相变的过程有关，通常钢材并非一开始发生马氏体相变即发生破裂，而是在马氏体相变进行约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Z低。
　　加热超过适当的淬火温度100℃以上，称之为过热。过热时，奥氏体晶粒变得粗大，导致淬火后生成粗大的马氏体而脆化，易使针状马氏体主干出现横裂痕(此称为马氏体裂痕)，裂痕极易发展成淬火裂痕。因此，当工件在奥氏体化产生过热现象时，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。
　　淬火前的组织也会会影响淬火的成败。淬火前组织应该是正常组织或退火组织。若淬火前组织为过热组织、球化组织均会有不同的结果。过热组织易产生淬火裂痕，球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，可施行球化处理或调质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。
　　淬火后的零件，若长时间放置在室温，可能发生搁置裂痕及变形两种缺陷。搁置裂痕又称为时效裂痕，尤其在冬天寒冷的夜晚，随温度下降导致残留奥氏体变为马氏体，使裂痕产生。搁置变形又称为时效变形，是淬火工件置于室温引起的尺寸形状变化现象，大多是回火处理不完全所致。为防止搁置变形，需让钢材组织稳化，首先要消除不稳定的残留奥氏体(实施深冷处理)，然后进行200-250℃的回火处理使马氏体稳定。