什麼是回火

將淬火後的鋼重新加熱到低於A1點(727℃)溫度的熱處理。以稍微降低硬度為代價,恢復韌性並減少內部應力。

日文名稱: 焼戻し

「回火」出現在4領域的4道練習題中(熱處理與金屬材料, 金屬材料與合金, 破壞力學與疲勞等)。

這個名詞所屬的領域: 熱處理與金屬材料

回火中變化的階段

將淬火狀態的麻田散鐵加熱時,會依溫度分階段變化。大致上,在約100〜250℃過飽和的碳以ε碳化物等微細碳化物析出,晶格的正方晶扭曲變小。約200〜300℃殘留沃斯田鐵分解,約250℃以上形成雪明碳鐵,母相趨近肥粒鐵。含Mo、V、W、Cr等的鋼,在500℃以上會析出微細的合金碳化物,發生硬度暫時上升的二次硬化。

溫度與性質的選擇

回火溫度越高、時間越長,硬度越低,韌性越高。刀具、軸承、滲碳零件等需要硬度與耐磨耗性的,以150〜200℃左右的低溫回火保持高硬度。軸或齒輪等同時需要強度與韌性的機械零件,則進行550〜650℃左右的高溫回火,稱為調質。溫度與時間的效果,可用 T(C + log t) 形式的回火參數(鋼的C約為20)統一處理。

注意回火脆性

依回火溫度,韌性有時反而下降。在約250〜400℃回火時,碳化物在麻田散鐵板條的邊界以膜狀析出,使衝擊值下降,發生低溫回火脆性,因此通常避免在此溫度範圍回火。此外,Ni-Cr鋼等在約375〜575℃的範圍緩慢冷卻或長時間保持時,P、Sb、Sn等雜質會偏析到原沃斯田鐵晶界,發生高溫回火脆性。可藉回火後急冷、減少雜質、添加Mo等方式防止。

與淬火的時機與實務

淬火狀態的鋼內部應力大,放置時可能發生延遲破裂,因此淬火後要盡早回火。高速工具鋼這類殘留沃斯田鐵多的鋼,在550℃前後重複回火2〜3次,使殘留沃斯田鐵變為麻田散鐵後,再將其回火。量規或軸承這類尺寸穩定性很重要的精密零件,有時在淬火後加上冷卻到0℃以下的深冷處理,再進行回火。

練習回火的題目

對淬火後的鋼進行回火的主要目的為下列何者?

  1. A使麻田散鐵變得更硬,提高耐磨耗性
  2. B增加殘留沃斯田鐵,使組織穩定而防止尺寸變化
  3. C以稍微降低硬度為代價,恢復韌性並減少內部應力
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正確答案:C. 以稍微降低硬度為代價,恢復韌性並減少內部應力

淬火狀態的麻田散鐵雖然硬,但非常脆,也帶有很大的內部應力。在回火中,重新加熱到低於A1點(727℃)的溫度,過飽和的碳以微細碳化物析出,內部應力得到緩和,硬度雖然下降,韌性卻大幅恢復。回火溫度越高,組織越軟且越韌;工具使用低溫回火,機械零件則使用高溫回火(調質),依用途區分。回火使硬度上升僅限於部分合金鋼的二次硬化,並非一般的目的。殘留沃斯田鐵在回火中會往分解的方向變化,增加它並不是目的。

常見問題

回火與退火有什麼不同?

回火是將淬火的鋼再加熱到低於A1點的溫度以恢復韌性的處理。退火通常是加熱到高於A1點或A3點的溫度後緩慢冷卻,以軟化或調整組織的處理,並不以淬火為前提。

調質是什麼?

是淬火後在550〜650℃左右的高溫回火,以取得強度與韌性平衡的處理。成為回火麻田散鐵組織,常用於S45C或SCM435等機械構造用鋼的軸或齒輪。

回火會使鋼變硬嗎?

會。含Mo、V、W等的工具鋼,在500〜600℃附近會析出微細的合金碳化物而發生二次硬化。殘留沃斯田鐵在冷卻中變為麻田散鐵時,硬度也可能上升。

解析中的「回火」

出現「回火」的題目(4題)

  1. 對淬火後的鋼進行回火的主要目的為下列何者?
  2. JIS鋼材符號「S45C」所表示的內容,下列何者正確?
  3. 以掃描式電子顯微鏡觀察破斷面時,其特徵與破壞種類的組合,下列何者正確?
  4. 在切削刀具上被覆TiN等硬質膜。超硬合金刀具與高速工具鋼(高速鋼)刀具的被覆方法選擇,適當者為下列何者?

相關名詞

麻田散鐵 SEM(掃描式電子顯微鏡) 析出硬化 硬化能 霍爾-佩奇關係

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