热处理常见问题与解答之退火篇

江湖狼

一、工件如何获得性能优异之微细波来体结构？     
退火处理会使钢材变软，淬火处理会使钢材变硬，相比较之下，如施以『正常化』处理，则可获得层状珠光体组织，可有效改善钢材的切削性及耐磨性，同时又兼具不会产生裂痕、变形量少与操作方便等优点。然而正常化处理是比较难的一种热处理技术，因为它采用空冷的方式冷却，会受到许多因素而影响空冷效果，例如夏天和冬天之冷却效果不同、工件大小对空冷速率有别、甚至风吹也会影响冷却速率。因此正常化处理要使用各种方法来维持均一性，可利用遮阳、围幕、坑洞、风扇等。        

二、正常化处理与退火处理之差异   
正常化处理是加热至A3点或Acm点以上40~60℃保持一段时间，使钢材组织变成均匀的奥氏体组织结构后，在静止的空气中冷却至室温的热处理过程。对亚共析钢而言，可获得晶粒细化的目的而拥有好的强度与韧性；对过共析钢而言，则可防止渗碳体在奥氏体晶粒边界上形成网状析出，以降低材料的韧性。         

完全退火处理主要目的是要软化钢材、改善钢材之切削性，其热处理程序为加热至A3点以上20~30℃（亚共析钢）或A1点以上30~50℃持温一段时间，使形成完全奥氏体组织后（或奥氏体加渗碳体组织），在A1点下方50℃使充分发生珠光体转变，获至软化的钢材。另外应力消除退火则是在转变点以下450~650℃加热一段时间后徐徐冷却至室温，可消除钢材内部在切削、冲压、铸造、熔接过程所产生的残留应力。         

三、如何消除工件之残留应力？     
应力消除退火则是在转变点以下450~650℃加热一段时间后徐徐冷却至室温，可消除钢材内部在切削、冲压、铸造、熔接过程所产生的残留应力。对碳钢而言，参考的加热温度为625±25℃；对合金钢而言，参考的加热温度为700±25℃。持温时间亦会有所差异，对碳钢而言，保持时间为每25mm厚度持温1小时；对合金钢而言，保持时间为每25mm厚度持温2小时，冷却速率为每后25mm以275℃/小时以下的冷却速率冷却之。        

四、如何预防加热变形？     
预防加热变形的发生，最好是缓慢加热，并实施预热处理。一般钢材在选择预热温度时，可依下列准则来选定预热温度：（1）以变态点以下作为预热温度，例如普通钢约在650~700℃，高速钢则在800~850℃左右。（2）以500℃左右作为预热温度。（3）二段式预热，先在500℃左右作第一段预热，保持一段时间充分预热后，在将预热温度调高至A1变态点以下。（4）三段式预热，针对含有高含量合金之大型钢材，例如高速钢，有时需要在1000~1050℃作第三段预热。