刀片的熱處理方法和特性

簡(jiǎn)稱均質(zhì)化處理（Homogenization），系利用在高溫進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，使內(nèi)部的化學(xué)成分充分?jǐn)U散，因此又稱為『擴(kuò)散退火』。加熱溫度會(huì)因鋼材種類有所差異，大鋼錠通常在1200℃至1300℃之間進(jìn)行均質(zhì)化處理，高碳鋼在1100℃至1200℃之間，而一般鍛造或軋延之鋼材則在1000℃至1200℃間進(jìn)行此項(xiàng)熱處理。

※退火處理

退火處理系將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上30~50℃、過(guò)共析鋼加熱至Ac1溫度以上 50℃左右的溫度范圍，在該溫度保持足夠時(shí)間，使成為沃斯田體單相組織（亞共析鋼）或沃斯田體加上雪明碳體混合組織后，在進(jìn)行爐冷使鋼材軟化，以得到鋼材佳之延展性及微細(xì)晶粒組織。

※球化退火處理
球化退火主要的目的，是希望藉由熱處理使鋼鐵材料內(nèi)部的層狀或網(wǎng)狀碳化物凝聚成為球狀，使改善鋼材之切削性能及加工塑性，特別是高碳的工具鋼更是需要此種退火處理。常見的球化退火處理包括：（1）在鋼材A1溫度的上方、下方反復(fù)加熱、冷卻數(shù)次，使A1變態(tài)所析出的雪明碳鐵，繼續(xù)附著成長(zhǎng)在上述球化的碳化物上；（2）加熱至鋼材A3或Acm溫度上方，始碳化物固溶于沃斯田體后急冷，再依上述方法進(jìn)行球化處理。使碳化物球化，尚可增加鋼材的淬火后韌性、防止淬裂，亦可改善鋼材的淬火回火后機(jī)械性質(zhì)、提高鋼材的使用壽命。

※軟化退火處理

軟化退火熱處理的熱處理程序是將工件加熱到600℃至650℃范圍內(nèi)（A1溫度下方），維持一段時(shí)間之后空冷，其主要目的在于使以加工硬化的工件再度軟化、回復(fù)原先之韌性，以便能再進(jìn)一步加工。此種熱處理方法常在冷加工過(guò)程反復(fù)實(shí)施，故又稱之為制程退火。大部分金屬在冷加工后，材料強(qiáng)度、硬度會(huì)隨著加工量漸增而變大，也因此導(dǎo)致材料延性降低、材質(zhì)變脆，若需要再進(jìn)一步加工時(shí)，須先經(jīng)軟化退火熱處理才能繼續(xù)加工。

※弛力退火處理

弛力退火熱處理主要的目的，在于清除因鍛造、鑄造、機(jī)械加工或焊接所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，這種殘存應(yīng)力常導(dǎo)致工件強(qiáng)度降低、經(jīng)久變形，并對(duì)材料韌性、延展性有不良影響，因此弛力退火熱處理對(duì)于尺寸經(jīng)度要求嚴(yán)格的工件、有安全顧慮的機(jī)械構(gòu)件事非常重要的。弛力退火的熱處理程序系將工件加熱到A1點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度，保持一段時(shí)間（不需像軟化退火熱處理那么久）后，徐緩冷卻至室溫。特別需要注意的是，加熱時(shí)的速度要緩慢，尤其是大型對(duì)象或形狀復(fù)雜的工件更要特別注意，否則弛力退火的成效會(huì)大打折扣。

※正?；幚?/span>

正常化熱處理有兩個(gè)重要的功用，一是使工件結(jié)晶粒微細(xì)化而改善材料機(jī)械性質(zhì)；另一個(gè)目的是調(diào)節(jié)軋延或鑄造組織中碳化物的大小或分布狀態(tài)，以利后續(xù)熱處理時(shí)碳化物容易固溶于材質(zhì)，以便提升材料切削性，并使材質(zhì)均勻化。正常化熱處理的熱處理程序，系將工件加熱至A3（亞共析鋼）或Acm（過(guò)共析鋼）點(diǎn)溫度以上30℃至60℃的高溫（此即為正?；瘻囟龋┍３忠欢螘r(shí)間，材質(zhì)成為均勻沃斯田體后，靜置于空氣中使之冷卻。正?；瘯r(shí)間的估算，可以每25mm厚度持溫30分鐘來(lái)估算需持溫時(shí)間。正常化熱處理又可分為二段正?；?、恒溫正?；岸握；榷喾N改良式正常化熱處理。

※淬火處理
淬火處理的主要目的是將鋼材急速冷卻以便獲得硬度極大的麻田散體組織。鋼的淬火處理有三個(gè)要件，缺一不可，分別是：（1）在沃斯田體區(qū)域內(nèi)加熱一段時(shí)間（即沃斯田體化）；（2）冷卻時(shí)要能避開Ar’（波來(lái)體）變態(tài)；及（3）使鋼材產(chǎn)生麻田散體或變韌體而硬化。

淬火處理可分為兩個(gè)程序來(lái)實(shí)施，一是加熱；一是冷卻。通常加熱溫度又稱為淬火溫度或沃斯田體化溫度，依熱處理鋼材的不同而有所差異。亞共析鋼的淬火溫度在 Ac3溫度以上30℃至60℃范圍內(nèi)，共析鋼及過(guò)共析鋼的淬火溫度則是加熱至Ac1溫度以上30℃至60℃溫度范圍內(nèi)。冷卻時(shí)要分兩個(gè)階段來(lái)冷卻，鋼從加熱爐取出的鋼件，一直冷卻到Ar’’變態(tài)前的臨界區(qū)域，要盡量迅速冷卻；在Ar’’以下的溫度區(qū)域則需采緩慢冷卻的方式，否則易造成鋼材的淬裂或淬火變形，此溫度區(qū)域又稱為危險(xiǎn)區(qū)域。

※回火處理
一般回火處理常繼在淬火處理之后實(shí)施，以便消除淬火處理之不良影響而保留并發(fā)揮淬火之功效，其主要目的是使淬火生成的組織變態(tài)或析出更加安定（使形成回火麻田散體），減少殘留應(yīng)力并改善相關(guān)機(jī)械性質(zhì)（提升材料延展性）?；鼗饻囟炔煌瑫?huì)產(chǎn)生不同的機(jī)械強(qiáng)度與延展性組合，一般回火溫度大多在600℃以下，因?yàn)楦叩幕鼗饻囟?，任何鋼材都?huì)呈現(xiàn)急速軟化的趨勢(shì)，此時(shí)碳化物逐漸凝聚而球化、肥粒體會(huì)再結(jié)晶而成長(zhǎng)為連續(xù)基地，是軟化的主要原因。

※回火脆性

回火處理要避開幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度范圍，這些脆化溫度范圍視鋼材種類而有所不同，包括：（1）270℃至350℃脆化（又稱低溫回火脆性或A脆性），大多數(shù)的碳鋼及低合金鋼，都在此溫度范圍內(nèi)發(fā)生脆化現(xiàn)象；（2）400℃至550℃脆化，通常構(gòu)造用合金鋼在此溫度范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生脆化現(xiàn)象；（3）475℃脆化（特別指Cr含量超過(guò)13%的肥粒體系不銹鋼）；（4）500℃至570℃脆化，針對(duì)工具鋼或高速鋼在此溫度范圍加熱，會(huì)析出分布均勻的碳化物，產(chǎn)生二次硬化效果，但也易導(dǎo)致脆性。

※麻淬火處理

麻淬火處理的主要目的，在降低淬火時(shí)工件內(nèi)外溫度的巨大差異，并使于較低溫度時(shí)工件內(nèi)外一起產(chǎn)生麻田散體變態(tài)，可避免淬火破裂，并使淬火變形量降至低而無(wú)損任何淬火硬度。其主要操作程序系將鋼材淬入至溫度在Ms點(diǎn)微上之熱浴中，短暫持溫使工件內(nèi)外溫度相同后，再提出空冷，使工件形成麻田散體變態(tài)的熱處理方法。

※麻回火處理

麻回火處理是將鋼材淬入Ms與Mf溫度范圍之間的熱浴，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間持溫后，使過(guò)冷合金沃斯田體一部分變態(tài)成麻田散體，一部分變態(tài)成下變韌體。此種熱處理后，可不必再行回火處理，且可降低一般淬火回火之急劇程度；其組織為回火麻田散體及變韌體之混合，因此擁有高硬度和高韌性的組合。主要的缺點(diǎn)是需要保持恒溫的時(shí)間甚久，在工業(yè)應(yīng)用上較不經(jīng)濟(jì)。

※沃斯回火處理

沃斯回火處理是一種較為特殊的熱處理方法，主要程序是將鋼材淬入溫度介于S曲線鼻部與Ar’’（Ms點(diǎn)）溫度之間的熱浴，直到過(guò)冷沃斯田體變態(tài)成變韌體才取出空冷的一種熱處理方法，亦稱為變韌淬火，它不需要再行回火處理。沃斯回火的特色是可得高硬度、高韌性兼具的材質(zhì)，一般而言，變態(tài)溫度愈高，強(qiáng)硬度愈低，但可增進(jìn)低溫韌性；變態(tài)溫度愈接近Ms溫度，所得之強(qiáng)度、硬度皆大增，且伸長(zhǎng)率及斷面收縮率亦大增，頗適合小型工件之大量生產(chǎn)。