热处理回火常见问题与解决技巧

  100℃热水回火之优点

    低温回火常使用180℃至200℃左右来回火，使用油煮回火。其实若使用100℃的热水来进行回火，会有许多优点，包括：（1）100℃的回火可以减少磨裂的发生；（2）100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；（3）100℃的热水回火可降低急速加热所产生裂痕的机会；（4）进行深冷处理时，降低工件发生深冷裂痕的机率，对残留沃斯田体有缓冲作用，增加材料强韧性；（5）工件表面不会产生油焦，表面硬度稍低，适合磨床研磨加工，亦不会产生油煮过热干烧之现象。

    二次硬化之高温回火处理

    对于工具钢而言，残留应力与残留沃斯田体均对钢材有着不良的影响，浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。高温回火处理会有二次硬化现象，以SKD11而言，530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低，但耐热性佳，不会产生时效变形，且能改善钢材耐热性，更可防止放电加工之加工变形，益处甚多。

    在300℃左右进行回火处理，为何会产生脆化现象？

    部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时，会因残留沃斯田体的分解，而在结晶粒边界上析出碳化物，导致回火脆性。二次硬化工具钢当加热至500℃~600℃之间时才会引起分解，在300℃并不会引起残留沃斯田体的分解，故无300℃脆化的现象产生。

    回火产生之回火裂痕

    以淬火之钢铁材料经回火处理时，因急冷、急热或组织变化之故而产生之裂痕，称之为回火裂痕。常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会产生。此类钢材在第一次淬火时产生第一次麻田散体变态，回火时因淬火产生第二次麻田散体变态（残留沃斯田体变态成麻田散体），而产生裂痕。因此要防止回火裂痕，最好是自回火温度作徐徐冷却，同时淬火再回火的作业中，亦应避免提早提出回火再急冷的热处理方式。

    回火产生之回火脆性

    可分为300℃脆性及回火徐冷脆性两种。所谓300℃脆性系指部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时，会因残留沃斯田体的分解，而在结晶粒边界上析出碳化物，导致回火脆性。所谓回火徐冷脆性系指自回火温度（500℃~600℃）徐冷时出现之脆性，Ni-Cr钢颇为显著。回火徐冷脆性，可自回火温度急冷加以防止，根据多种实验结果显示，机械构造用合金钢材，自回火温度施行空冷，以10℃/min以上的冷却速率，就不会产生回火徐冷脆性。

    高周波淬火常见之问题

    高周波淬火处理常见的缺陷有淬火裂痕、软点及剥离三项。高周波淬火最忌讳加热不均匀而产生局部区域的过热现象，诸如工件锐角部位、键槽部位、孔之周围等均十分容易引起过热，而导致淬火裂痕的发生，上述情形可藉由填充铜片加以降低淬火裂痕发生的可能性。另外高周波淬火工件在淬火过程不均匀，会引起工件表面硬度低的缺点，称之为软点，此现象系由于高周波淬火温度不均匀、喷水孔阻塞或孔的大小与数目不当所致。第三种会产生的缺失是表面剥离现象，主要原因为截面的硬度变化量大或硬化层太浅，因此常用预热的方式来加深硬化层，可有效防止剥离现象。

    不锈钢为何不能在500℃至650℃间进行回火处理？

    大部分的不锈钢在固溶化处理后，若在475℃至500℃之间长时间持温时，会产生硬度加大、脆性亦大增的现象，此称之为475℃脆化，主要原因有多种说法，包括相分解、晶界上有含铬碳化物的析出及Fe-Cr化合物形成等，使得常温韧性大减，且耐蚀性亦甚差，一般不锈钢的热处理应避免常时间持温在这个温度范围。另外在600℃至700℃之间长时间持温，会产生s相的析出，此s相是Fe-Cr金属间化合物，不但质地硬且脆，还会将钢材内部的铬元素大量耗尽，使不锈钢的耐蚀性与韧性均降低。

    为何会产生回火变形？

    会产生回火变形的主要原因为回火淬火之际产生的残留硬力或组织变化导致，亦即因回火使张应力消除而收缩、压应力的消除而膨胀，包括回火初期析出e碳化物会有若干收缩、雪明碳铁凝聚过程会大量收缩、残留沃斯田铁变态成麻田散铁会膨胀、残留沃斯田铁变态成变韧铁会膨胀等，导致回火后工件的变形。防止的方法包括：（1）实施加压回火处理；（2）利用热浴或空气淬火等减少残留应力；（3）用机械加工方式矫正及（4）预留变形量等方式。

    回火淬性的种类

    （1）270℃~350℃脆化：又称为低温回火淬性，大多发生在碳钢及低合金钢。

    （2）400℃~550℃脆化：通常构造用合金钢再此温度范围易产生脆化现象。

    （3）475℃脆化：特别指Cr含量超过13%的肥粒铁系不锈钢，在400℃至550℃间施以回火处理时，产生硬度增加而脆化的现象，在475℃左右特别显著。

    （4）500℃~570℃脆化：常见于加工工具钢、高速钢等材料，在此温度会析出碳化物，造成二次硬化，但也会导致脆性的提高。