高频机淬火常见问题与解决技巧

高频机淬火常见问题与解决技巧

 一、淬Ms点随C%的增加而降低

淬火时过冷，沃斯田体开始转变为麻田散体的温度称之为Ms点，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。

 二、淬火液可添加适当的添加剂

1）水中加入食盐可使冷却速率加倍：盐水淬火之冷却速率快，且不会有淬裂及淬火不均匀之现象，可称是最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之淬火技术是很重要的观念。

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不同性能的淬火液，方便且又无火灾、污染及其他公害之虞，颇具前瞻性。

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℃之均匀温度，是很实用的低温冷却液。

 三、硬度与淬火速度之关联性

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，此时沃斯田体温度较高，沃斯田体会生成波来体，开始点为Ps点，终结点为Pf点，波来体的硬度较小。若冷却速度加快，冷却曲线不会切过Ps曲线时，则沃斯田体会变成硬度较高的麻田散体。麻田散体的硬度与固溶的碳含量有关，因此麻田散体的硬度会随著%C含量之增加而变大，但超过0.77%C后，麻田散体内的碳固溶量已无明显增加，其硬度变化亦趋於缓和。

 四、高频机淬火与回火冷却方法之区别

淬火常见的冷却方式有3种，分别是：

1）连续冷却；

2）恒温冷却；

3）阶段冷却。

为降低淬火过程中淬裂的发生，临界区域温度以上，以使用高频机高於临界冷却速率的急速冷却为宜；进入危险区域时，使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。因此，此类冷却方式施行时，使用阶段冷却或恒温冷却（麻回火）是最适宜的。 回火处理常见的冷却方式包括急冷和徐冷2种冷却方法，其中合金钢一般使用急冷；工具钢则以徐冷方式为宜。工具钢自回火温度急冷时，因残留沃斯田体的缘故而易产生裂痕，称之为回火裂痕；而合金钢若採用徐冷的冷却方式，易导致回火脆性。淬火后的工件内常存在麻田散体与残留沃斯田体，在常温下长时间放置易引起裂痕的发生，此乃因残留沃斯田体产生、引起膨胀所导致，此现象尤其在冬天寒冷的气候下最容易产生。此外，残留沃斯田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麻田散体生成，让残留沃斯田体即使进一步冷却也无法再产生；或以外力加工的方式，使不安定的残留沃斯田体成麻田散体，降低残留沃斯田体对钢材特性之影响。

 五、淬火处理后硬度不足的原因

淬火的目的在于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）淬火温度或沃斯田体化温度不够；

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。
  

 六、淬裂发生的原因

产生高频机淬裂的主要原因包括：工件的大小与形状、碳含量高低、冷却方式及前处理方法等。钢铁热处理会产生淬裂，导因淬火过程会产生应力，而这个应力与麻田散体的产生过程有关，通常钢材并非一开始產生麻田散体即发生破裂，而是在麻田散体发生转化约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，若能将冷却“先快后缓”的关键环节把握好，可将淬火裂痕的情况降至最低。

 七、过热容易產生淬火裂痕

加热超过适当的淬火温度100℃以上，称之为过热。过热时，沃斯田体之结晶颗粒变得粗大化，导致淬火后生成粗大的麻田散体而脆化，易使针状麻田散体之主干出现横裂痕（此称为麻田散体裂痕），此裂痕极易发展成淬火裂痕。因此，当您的工件在沃斯田体化温度產生过热现象时，后续的淬火、冷却均无法阻止淬裂的產生，故有人把“过热”称为发生淬     火裂痕的元凶。

 八、淬火前的组织会影响淬火裂痕

高频机淬火前的组织当然会影响淬火的成败。最正常的前组织应该是正常化组织或退火组织（波来体结构），若淬火前组织为过热组织、球状化组织均会有不同的结果。过热组织易產生淬火裂痕，球状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，可施行球状化处理已是淬火重要技术之一。此时可施以球状化退火或调质球状化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。

 九、淬火零件因常温放置引起之瑕疵

淬火后的高频机零件，若长时间放置在室温，可能发生搁置裂痕及搁置变形2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沃斯田体为麻田散体，使裂痕因此而产生，又称之为夜泣裂痕。搁置变形又称之为时效变形，乃淬火工件放置於室温引起尺寸形状变化之现象，大多是因为回火处理不完全所致。为防止搁置变形，需让钢材组织安定化，因此首先要消除不安定之残留沃斯田体（实施深冷处理）。接著实施200℃~250℃的回火处理使麻田散体安定化。