退火常見問題與解決技巧

退火常見問題與解決技巧

工件如何獲得性能優異之微細波來體結構？

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『正常化』處理，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，同時又兼具不會產生裂痕、變形量少與操作方便等優點。然而正常化處理是比較難的一種熱處理技術，因為它採用空冷的方式冷卻，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、甚至風吹也會影響冷卻速率。因此正常化處理要使用各種方法來維持均一性，可利用遮陽、圍幕、坑洞、風扇等。

 正常化處理與退火處理之差異

正常化處理維加熱至A3點或Acm點以上40~60℃保持一段時間，使鋼材組織變成均勻的沃斯田體結構后，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，可獲得晶粒細化的目的而擁有好的強度與韌性；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，其熱處理程序為加熱至A3點以上20~30℃（亞共析鋼）或A1點以上30~50℃持溫一段時間，使形成完全沃斯田體組織后（或沃斯田體加雪明碳體組織），在A1點下方50℃使充分發生波來體變態，獲至軟化的鋼材。另外應力消除退火則是在變態點以下450~650℃加熱一段時間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產生的殘留應力。

如何消除工件之殘留應力？

應力消除退火則是在變態點以下450~650℃加熱一段時間后徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產生的殘留應力。對碳鋼而言，參考的加熱溫度為625±25℃；對合金鋼而言，參考的加熱溫度為700±25℃。持溫時間亦會有所差異，對碳鋼而言，保持時間為每25mm厚度持溫1小時；對合金鋼而言，保持時間為每25mm厚度持溫2小時，冷卻速率為每后25mm以275℃/小時以下的冷卻速率冷卻之。

如何預防加熱變形？

預防加熱變形的發生，最好是緩慢加熱，并實施預熱處理。一般鋼材在選擇預熱溫度時，可依下列準則來選定預熱溫度：（1）以變態點以下作為預熱溫度，例如普通鋼約在650~700℃，高速鋼則在800~850℃左右。（2）以500℃左右作為預熱溫度。（3）二段式預熱，先在500℃左右作第一段預熱，保持一段時間充分預熱后，在將預熱溫度調高至A1變態點以下。（4）三段式預熱，針對含有高含量合金之大型鋼材，例如高速鋼，有時需要在1000~1050℃作第三段預熱。

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