產(chǎn)生回火脆性的原因及回火常見問題處理

 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

低溫回火常使用180℃至200℃左右來回火，使用油煮回火。其實若使用100℃的熱水來進行回火，會有許多優(yōu)點，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)生裂痕的機會；

(4)進行深冷處理時，降低工件發(fā)生深冷裂痕的幾率，對殘留奧氏體有緩沖作用，增加材料強韌性；

(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。

※二次硬化之高溫回火處理

對于工具鋼而言，殘留應力與殘留奧斯體均對鋼材有著不良的影響，預消除之就要進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，但耐熱性佳，不會產(chǎn)生時效變形，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℃左右進行回火處理時，會因殘留奧氏體的分解，而在結(jié)晶粒邊界上析出碳化物，導致回火脆性。二次硬化工具鋼當加熱至500℃~600℃之間時才會引起分解，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。

※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，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產(chǎn)生。此類鋼材在次淬火時產(chǎn)生次馬氏體，回火時因淬火產(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，同時淬火再回火的作業(yè)中，亦應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℃左右進行回火處理時，會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℃)徐冷時出現(xiàn)之脆性，Ni-Cr鋼頗為顯著。回火徐冷脆性，可自回火溫度急冷加以防止，根據(jù)多種實驗結(jié)果顯示，機械構造用合金鋼材，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。

※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、軟點及剝離三項。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，稱之為軟點，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)目不當所致。第三種會產(chǎn)生的缺失是表面剝離現(xiàn)象，主要原因為截面的硬度變化量大或硬化層太淺，因此常用預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℃之間長時間持溫時，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避免長時間持溫在這個溫度范圍。另外在600℃至700℃之間長時間持溫，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。

※為何會產(chǎn)生回火變形？

會產(chǎn)生回火變形的主要原因為回火淬火之際產(chǎn)生的殘留應力或組織變化導致，亦即因回火使張應力消除而收縮、壓應力的消除而膨脹，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、殘留奧氏體成馬氏體會膨脹、殘留奧氏體成變韌鐵會膨脹等，導致回火后工件的變形。

防止的方法包括：

(1)實施加壓回火處理；

(2)利用熱浴或空氣淬火等減少殘留應力；

(3)用機械加工方式矯正

(4)預留變形量等方式。

※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，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，在此溫度會析出碳化物，造成二次硬化，但也會導致脆性的提高。