熱處理名詞簡(jiǎn)介課件

熱處理名詞簡(jiǎn)介南臺(tái)科技大學(xué)機(jī)械工程系吳忠春彙編熱處理名詞簡(jiǎn)介南臺(tái)科技大學(xué)1（1）熱處理設(shè)備※電熱爐電熱爐可使用金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來(lái)產(chǎn)生熱源，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，用途十分廣泛是它的主要特色，可廣泛應(yīng)用於退火、正?；?、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發(fā)熱體包括Ni-Cr電熱線（最常見(jiàn)，最高用至1200℃）、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬；非金屬發(fā)熱體包括SiC（最常見(jiàn)，最高可加熱至1600℃）、LaCrO3及石墨棒（真空或保護(hù)氣氛下可加熱至2000℃）。（1）熱處理設(shè)備※電熱爐2※燃燒爐燃燒爐使用氣體燃料或液體燃料作為加熱源，熱處理溫度可達(dá)800℃至1200℃之間。常見(jiàn)的氣體燃料包括天然氣、液化石油氣及瓦斯等；液體燃料則包括重油、燈油及輕油等。燃燒爐的熱對(duì)流效果很好，特別是低溫加熱之均勻性甚佳；但燃燒爐容易產(chǎn)生燃燒噪音、塵粒、硫氧化物及氮氧化物等環(huán)境污染物，則是它的主要缺點(diǎn)?！紵隣t燃燒爐使用氣體燃料或液體燃料作為加熱源，熱處理溫度可3※鹽浴爐鹽浴爐設(shè)備便宜，加熱速度快，處理件表面氧化程度低，適合小型工件熱處理用。若配合適當(dāng)?shù)柠}裕，可應(yīng)用於淬火加熱、滲碳、滲氮、滲硫等表面處理。常用的鹽浴種類(lèi)包括（1）使用於200℃至500℃的低溫鹽主要以硝酸鹽或亞硝酸鹽；（2）使用在450℃至950℃間的中溫鹽，主要以氯化鈉、氯化鈣及碳酸鈉的混合鹽；（3）使用在950℃至1250℃溫度範(fàn)圍的高溫鹽則大多以氯化鋇鹽為主?！}浴爐4※氣氛爐氣氛爐係在氣密的爐體內(nèi)，通入適當(dāng)?shù)臍夥者M(jìn)行各項(xiàng)輝面熱處理、滲碳、滲碳氮化及燒結(jié)等處理。此類(lèi)爐具可分為分批式及連續(xù)式兩大類(lèi)，加熱形式則使用電熱、油或燃?xì)庠诩訜峁軆?nèi)燃燒以進(jìn)行間接式加熱?！鶜夥諣t氣氛爐係在氣密的爐體內(nèi)，通入適當(dāng)?shù)臍夥者M(jìn)行各項(xiàng)輝面熱5※真空爐在真空中加熱工件進(jìn)行各項(xiàng)熱處理之爐具稱為真空爐，一般的真空度在10-2至10-4mmHg左右，經(jīng)由真空爐熱處理之工件，可防止鋼材表面氧化、脫碳，具有較佳的表面品質(zhì)。具有冷卻裝置的真空爐，可在非活性氣體中冷卻或淬火油中進(jìn)行油淬火，但隨著工件體積的增大，使得熱處理成本會(huì)大幅增加?！婵諣t在真空中加熱工件進(jìn)行各項(xiàng)熱處理之爐具稱為真空爐，一般6※高週波熱處理裝置高週波熱處理裝置主要是利用感應(yīng)電流在工件必要的表面部分加熱，並進(jìn)行必要的淬火、回火等熱處理程序，以獲得表面硬度大而工件心部韌性佳的表面特性。裝置主要包括高頻產(chǎn)生器、加熱線圈及工件運(yùn)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)。感應(yīng)加熱的加熱效率甚高，能在極短的時(shí)間內(nèi)加熱至高溫，並獲得極佳的硬化層；唯此種熱處理技術(shù)會(huì)受到工件形狀的影響較大，並不是每個(gè)工件都適用高週波熱處理技術(shù)?！哌L波熱處理裝置高週波熱處理裝置主要是利用感應(yīng)電流在工件必7※流動(dòng)床流動(dòng)床體的基本原理係利用流動(dòng)的固體微粒（如氧化鋁粉、砂粒）進(jìn)行加熱或冷卻，它具有高傳熱速率（加熱速度約為一般熱輻射傳導(dǎo)的8倍）及表面清潔作用等雙重優(yōu)點(diǎn)，可使用於正?；⑼嘶?、淬火、沃斯回火及麻回火等熱處理程序。※流動(dòng)床流動(dòng)床體的基本原理係利用流動(dòng)的固體微粒（如氧化鋁粉、8（2）材料測(cè)試與觀察※硬化能硬化能（Hardenability）係指鋼材在受某種淬火硬化處理後，能夠被硬化的程度而言，因此亦稱之為『淬火性』。硬化能愈大，代表鋼材在同一種淬火條件下能被硬化的深度愈深，但硬化能大並不代表鋼才能經(jīng)由淬火而獲得更大的硬度。（2）材料測(cè)試與觀察※硬化能9※影響硬化能因素鋼材的硬化能特性受到下列因素影響：（1）鋼材化學(xué)組成；（2）淬火前鋼材沃斯田體晶粒大?。唬?）鋼材沃斯田體化溫度（即鋼料之淬火溫度）；（4）其他因素，如碳化物的分布、組成均勻性等均會(huì)影響鋼材硬化能之好壞?！R界直徑所謂臨界直徑（CriticalDiameter）係指鋼材經(jīng)某一種淬火方式進(jìn)行淬火後，中心部位組織恰好形成50%麻田散體時(shí)之直徑。一般鋼材可藉由端面淬火曲線得知臨界直徑之大小?！绊懹不芤蛩?0※勃氏硬度試驗(yàn)勃氏硬度試驗(yàn)主要是利用直徑10mm的鋼球加上不同的荷重，進(jìn)行硬度性能之測(cè)試。對(duì)於鋼鐵材料通常使用3000Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/3000)；對(duì)於銅、鋁等合金材料通常使用1000Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/1000)；對(duì)於輕合金及軟金屬則使用500Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/500)。勃氏硬度試驗(yàn)會(huì)在試片表面造成一個(gè)極為明顯的壓痕，因此亦常被視為破壞性試驗(yàn)；然而，它的硬度值試驗(yàn)結(jié)果較不受鋼材表面銹片的影響，因此硬度值頗具代表性。※勃氏硬度試驗(yàn)勃氏硬度試驗(yàn)主要是利用直徑10mm的鋼球加上不11※洛氏硬度試驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)應(yīng)用範(fàn)圍極廣，從極薄的薄片（HRA）至相當(dāng)大的工件、從較軟的鋁銅合金材料（HRB）至淬火回火鋼材（HRC）均可使用。常用的HRB刻度係使用直徑1/16吋鋼球壓痕器加上100Kg的荷重（10kg的小荷重加上90kg的大荷重）；HRC刻度係使用頂角120尖端半徑0.2mm的金鋼石圓錐加上150Kg的荷重（10kg的小荷重加上140kg的大荷重）；至於HRA刻度則使用與HRC相同之壓痕器，但荷重為60Kg的荷重（10kg的小荷重加上50kg的大荷重）?！迨嫌捕仍囼?yàn)洛氏硬度試驗(yàn)應(yīng)用範(fàn)圍極廣，從極薄的薄片（HRA12※維氏硬度試驗(yàn)維氏硬度試驗(yàn)使用對(duì)角136金鋼石方錐當(dāng)作壓痕器，可藉由壓痕器所造成的壓痕對(duì)角線來(lái)量測(cè)材料硬度值。維氏硬度試驗(yàn)使用的荷重，依試片軟硬、厚薄之不同從1kg至120kg間選用適當(dāng)之荷重，但最常用者有10kg、30kg及50kg三種。此種硬度試驗(yàn)尤其適用在厚度很薄、表面硬化或電鍍等材料?！捠嫌捕仍囼?yàn)蕭氏硬度試驗(yàn)不同於前三種硬度試驗(yàn)方法，係使用下端嵌有金鋼石之圓形小鎚由一定高度落下，衝擊水平式片之表面，以其落下後反彈之高度來(lái)決定材料之硬度值。此種試驗(yàn)法之優(yōu)點(diǎn)為幾乎不在試片表面留下痕跡、輕巧方便、易於攜帶使用，可應(yīng)用在大型鑄件等工件；缺點(diǎn)則為鎚端易變形，需隨時(shí)注重校正之工作?！S氏硬度試驗(yàn)13※抗拉試驗(yàn)利用拉伸試驗(yàn)機(jī)，來(lái)測(cè)定鑄件的降伏強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及斷面收縮率等，已明瞭鑄件的基本機(jī)械性質(zhì)。必要時(shí)亦可測(cè)定鑄件之比例限、彈性限及彈性係數(shù)等性能。試驗(yàn)時(shí)，先將試片兩端的固定端點(diǎn)固定在試驗(yàn)機(jī)的上下夾具，選定應(yīng)變速率後，慢慢施加試驗(yàn)機(jī)的荷重，直至試驗(yàn)片拉伸斷裂為止，求的降伏點(diǎn)荷重、最大荷重用以計(jì)算鑄件材料之降伏強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度。在從斷裂後的試片量測(cè)伸長(zhǎng)量、從破斷部位的面積分別計(jì)算出鑄件之伸長(zhǎng)率及斷面收縮率。※抗拉試驗(yàn)利用拉伸試驗(yàn)機(jī)，來(lái)測(cè)定鑄件的降伏強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸14※衝擊試驗(yàn)常用的衝擊試驗(yàn)法包括夏比(Charpy)衝擊試驗(yàn)法及伊佐(Izod)衝擊試驗(yàn)法，此試驗(yàn)主要是要評(píng)估材料的韌性質(zhì)，亦即試片受衝擊破斷，所需要的能量大小稱之為衝擊值。試驗(yàn)方法係將衝鎚設(shè)定在固定位置，將衝擊試片固定於支撐臺(tái)上，在令衝鎚自由落下衝擊試片，使試片破斷，並紀(jì)錄衝鎚的角度。經(jīng)由衝鎚原始角度及衝擊後角度之度差，我們即可計(jì)算出衝斷試片所需要之能量，也就是試片的衝擊值?！n擊試驗(yàn)常用的衝擊試驗(yàn)法包括夏比(Charpy)衝擊試驗(yàn)法15※金相顯微鏡觀察利用顯微鏡來(lái)觀察金屬表面顯微組織的方法，稱為金相顯微觀察法，可分為巨觀及微觀試驗(yàn)兩種。通常巨觀組織試驗(yàn)是指使用目視或20倍以下的放大鏡，進(jìn)行組織觀察的方法，包括硫印法、巨觀浸蝕法、破面檢查法等；微觀組織試驗(yàn)法通常使用金相顯微鏡進(jìn)行100倍以上的微細(xì)結(jié)構(gòu)觀察。金相顯微鏡觀察的試片通常要先將觀察面研磨成平面，再利用拋光技術(shù)將觀察面研磨至鏡面，最後再利用化學(xué)溶液浸蝕表面，使觀察面之微細(xì)結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來(lái)?！鹣囡@微鏡觀察利用顯微鏡來(lái)觀察金屬表面顯微組織的方法，稱為16※滲透探傷法工業(yè)界常使用滲透液及顯像液來(lái)檢查熱處理工件淬火裂痕、孔隙等的表層缺陷，依使用之滲透液不同大致上可分為螢光滲透法及染色滲透法。檢查程序?yàn)椋?）將工件表面的附著油污除去、洗淨(jìng)後乾燥；（2）將工件浸漬於滲透液中、或?qū)B透亦充分塗佈於工件表面；（3）浸漬一段時(shí)間後，將附著於工件表面的滲透液洗淨(jìng)除去；（4）將工件浸漬於顯像液中，若有裂縫等缺陷存在，因毛細(xì)管作用使得滲透液從內(nèi)部被吸出，因此而顯像在工件表面。螢光滲透液則在黑暗處使用紫外光照射進(jìn)行觀察?！鶟B透探傷法工業(yè)界常使用滲透液及顯像液來(lái)檢查熱處理工件淬火裂17※超音波探傷法利用超音波從工件垂直照射進(jìn)入工件內(nèi)部，在觀察超音波的衰減狀態(tài)及反射波形，即可檢查出工件內(nèi)部缺陷的位置及大小。主要的設(shè)備包括：適當(dāng)頻率的超音波發(fā)振裝置、顯示反射波之裝置、載送或偵測(cè)超音波的探頭等?！舨ㄌ絺ɡ贸舨◤墓ぜ怪闭丈溥M(jìn)入工件內(nèi)部，在觀察超18※磁粉探傷試驗(yàn)利用鋼鐵材料的磁化原理來(lái)產(chǎn)生磁力線，進(jìn)而吸附磁粉形成一條連續(xù)磁粉線，以檢查熱處理工件表面淬火微裂痕、孔隙等缺陷。此種試驗(yàn)法首先需將工件磁化，常用的磁化方法包括通電法、橫貫法、極點(diǎn)法、線圈法及極間法等，因此無(wú)法磁化的材料，如18-8不銹鋼、高錳鋼等沃斯田體型鋼材無(wú)法使用磁粉探傷法。接下去將磁粉散佈鋪在工件表面，當(dāng)磁力線集中在裂痕、孔隙等缺陷位置時(shí)，會(huì)使磁粉浮起或不連續(xù)，如此即可檢查出裂痕、孔隙等缺陷之位置?！欧厶絺囼?yàn)利用鋼鐵材料的磁化原理來(lái)產(chǎn)生磁力線，進(jìn)而吸附磁19（3）鋼鐵之熱處理※均質(zhì)退火處理簡(jiǎn)稱均質(zhì)化處理（Homogenization），係利用在高溫進(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(lèi)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。（3）鋼鐵之熱處理※均質(zhì)退火處理20※完全退火處理完全退火處理係將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上30~50℃、過(guò)共析鋼加熱至Ac1溫度以上50℃左右的溫度範(fàn)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後，在進(jìn)行爐冷使鋼材軟化，以得到鋼材最佳之延展性及微細(xì)晶粒組織?！耆嘶鹛幚硗耆嘶鹛幚韨S將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上321※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(jiàn)的球化退火處理包括：（1）在鋼材A1溫度的上方、下方反覆加熱、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，始碳化物完全固溶於沃斯田體後急冷，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後韌性、防止淬裂，亦可改善鋼材的淬火回火後機(jī)械性質(zhì)、提高鋼材的使用壽命?！蚧嘶鹛幚砬蚧嘶鹬饕哪康模窍Ｍ逵蔁崽幚硎逛撹F材料22※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℃範(fàn)圍內(nèi)（A1溫度下方），維持一段時(shí)間之後空冷，其主要目的在於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)程反覆實(shí)施，故又稱之為製程退火。大部分金屬在冷加工後，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?！浕嘶鹛幚碥浕嘶馃崽幚淼臒崽幚沓绦蚴菍⒐ぜ訜岬?0023※弛力退火處理弛力退火熱處理主要的目的，在於清除因鍛造、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，並對(duì)材料韌性、延展性有不良影響，因此弛力退火熱處理對(duì)於尺寸經(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係將工件加熱到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麼久）後，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，尤其是大型物件或形狀複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?！诹ν嘶鹛幚沓诹ν嘶馃崽幚碇饕哪康?，在於清除因鍛造、鑄造24※正?；幚碚；療崽幚碛袃蓚€(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佈狀態(tài)，以利後續(xù)熱處理時(shí)碳化物容易固溶於材質(zhì)，以便提昇材料切削性，並使材質(zhì)均勻化。正?；療崽幚淼臒崽幚沓绦?，係將工件加熱至A3（亞共析鋼）或Acm（過(guò)共析鋼）點(diǎn)溫度以上30℃至60℃的高溫（此即為正常化溫度）保持一段時(shí)間，材質(zhì)成為均勻沃斯田體後，靜置於空氣中使之冷卻。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?；a溫正?；岸握；榷喾N改良式正?；療崽幚??！；幚碚；療崽幚碛袃蓚€(gè)重要的功用，一是使工件結(jié)晶粒微25※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(kāi)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℃範(fàn)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℃溫度範(fàn)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)域則需採(cǎi)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。※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26※回火處理一般回火處理常繼在淬火處理之後實(shí)施，以便消除淬火處理之不良影響而保留並發(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)力並改善相關(guān)機(jī)械性質(zhì)（提昇材料延展性）?；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?！鼗鹛幚硪话慊鼗鹛幚沓＠^在淬火處理之後實(shí)施，以便消除淬火處27※回火脆性回火處理要避開(kāi)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度範(fàn)圍，這些脆化溫度範(fàn)圍視鋼材種類(lèi)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，都在此溫度範(fàn)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範(fàn)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範(fàn)圍加熱，會(huì)析出分佈均勻的碳化物，產(chǎn)生二次硬化效果，但也易導(dǎo)致脆性?！鼗鸫嘈曰鼗鹛幚硪荛_(kāi)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度範(fàn)圍，這些脆28※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，並使於較低溫度時(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，並使淬火變形量降至最低而無(wú)損任何淬火硬度。其主要操作程序係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)外溫度相同後，再提出空冷，使工件形成麻田散體變態(tài)的熱處理方法?！榇慊鹛幚砺榇慊鹛幚淼闹饕康?，在降低淬火時(shí)工件內(nèi)外溫度的29※麻回火處理麻回火處理是將鋼材淬入Ms與Mf溫度範(fàn)圍之間的熱浴，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間持溫後，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。此種熱處理後，可不必再行回火處理，且可降低一般淬火回火之急劇程度；其最終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)是需要保持恆溫的時(shí)間甚久，在工業(yè)應(yīng)用上較不經(jīng)濟(jì)?！榛鼗鹛幚砺榛鼗鹛幚硎菍摬拇闳隡s與Mf溫度範(fàn)圍之間的熱30※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於S曲線鼻部與Ar’’（Ms點(diǎn)）溫度之間的熱浴，直到過(guò)冷沃斯田體完全變態(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。沃斯回火的最大特色是可得高硬度、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)?！炙够鼗鹛幚砦炙够鼗鹛幚硎且环N較為特殊的熱處理方法，主要程31（4）鋁合金之熱處理※常見(jiàn)熱處理鋁合金的代號(hào)有何分別？F：Asfabricated表示冷加工，熱加工或鑄造成形後不在施以特別處理。O：Annealed表示退火至最低強(qiáng)度水平之鍛製品，及經(jīng)退火增加延展性及尺寸安定性之鑄造品。H：StrainHardened表示經(jīng)加工變形之鍛製品。W：Solutionheattreated：表示僅固溶體處理後自然時(shí)效W1/2hr。T：HeattreatedtoproducestabletempersotherthanF.O.orH（4）鋁合金之熱處理※常見(jiàn)熱處理鋁合金的代號(hào)有何分別？32※鋁合金熱處理T代號(hào)可系分成哪幾種？T1從較高溫之成形加鑄造、擠形等過(guò)程中冷卻下來(lái)並自然時(shí)效。T2從較高溫之成形施以冷加工並自然時(shí)效。T3固溶體處理後，冷加工並自然時(shí)效T4固溶體處理後，直接自然時(shí)效T5輕較高溫度成形施以人工時(shí)效T6固溶處理後人工時(shí)效T7固溶處理後人工時(shí)效至過(guò)時(shí)效狀態(tài)T8固溶體處理後，冷加工並人工時(shí)效T9固溶體處理後人工時(shí)效並冷加工T10較高溫之成形施以冷加工並人工時(shí)效TX51固溶體處理後用伸張的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX52固溶體處理後用壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX53用伸張及壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力※鋁合金熱處理T代號(hào)可系分成哪幾種？T1從較高溫之成形33※鋁合金最常見(jiàn)的熱處理強(qiáng)化機(jī)構(gòu)為何？（1）析出硬化：熱處理鋁合金為2XXX，6XXX及7XXX，其利用淬火處理及時(shí)效處理使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一種相變化，產(chǎn)生細(xì)緻析出物，藉此種析出物，強(qiáng)化材料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時(shí)效硬化。（2）固溶處理：非熱處理合金則無(wú)析出硬化現(xiàn)象(但也會(huì)有析出物)，故其強(qiáng)化作用通常借助一般的方法，如固溶體強(qiáng)化，晶粒細(xì)化強(qiáng)化?！X合金最常見(jiàn)的熱處理強(qiáng)化機(jī)構(gòu)為何？（1）析出硬化：熱處理鋁34※鋁合金析出硬化熱處理程序：實(shí)用的析出硬化熱處理程序必須包括下列三個(gè)基本步驟：固溶熱處理(solutiontreatment)→淬火(quench)→時(shí)效處理(agingtreatment)固溶處理係指將材料生溫至固溶體單相區(qū)一段時(shí)間，以便讓溶質(zhì)全部溶入基地而成單一α相；淬火係指將固溶處理後的材料迅速冷卻以得飽和固溶體。時(shí)效處理則將此過(guò)飽和固溶體放置在恆溫，使其逐漸析出析出物而造成性質(zhì)上的變化。此恆溫若為室溫則稱為自然時(shí)效(naturalaging)，若在叫高溫爐中進(jìn)行則稱之為人工時(shí)效(artificialaging)?！X合金析出硬化熱處理程序：實(shí)用的析出硬化熱處理程序必須包括35※何謂鋁合金的過(guò)時(shí)效處理？一般而言，初時(shí)效硬度上升是由於析出物逐漸析出，體積比逐漸增加，析出物間距越小所致；到了最高時(shí)效時(shí)，此時(shí)析出物呈現(xiàn)最佳的分佈狀態(tài)，亦即對(duì)差排的阻力最大；過(guò)時(shí)效的形成是由於析出物的粗化，造成析出物半徑增大，個(gè)數(shù)減少，間距加大，根據(jù)前述之強(qiáng)化機(jī)構(gòu)，可知粗化降低對(duì)差排的阻力，並使硬度下降?！沃^鋁合金的過(guò)時(shí)效處理？一般而言，初時(shí)效硬度上升是由於析出36※常見(jiàn)的鋁合金種類(lèi)？1XXX純鋁系99.00%以上2XXXAl-Cu合金3XXXAl-Mn合金4XXXAl-Si合金5XXXAl-Mg合金6XXXAl-Mg-Si合金7XXXAl-Zn合金8XXX前代號(hào)以外之系統(tǒng)9XXX備用※常見(jiàn)的鋁合金種類(lèi)？1XXX純鋁系99.00%以37（5）高溫用合金之熱處理※常見(jiàn)的高溫用合金有哪些？（1）鎳基合金（2）鈦基合金（3）鐵鎳鉻合金（4）鈷基合金（5）不銹鋼材料（5）高溫用合金之熱處理※常見(jiàn)的高溫用合金有哪些？38※鎳基合金的熱處理原理？將材料加溫到攝氏一千二百度左右經(jīng)一段時(shí)間將所有的副伽瑪重新溶解到材料中成為固溶體(SolidSolution)，快速冷卻下來(lái)使副伽瑪沒(méi)時(shí)間凝析出來(lái)，此時(shí)材質(zhì)最軟以利加工，這種熱處理也叫固溶處理(solutiontreatment)。物件外形達(dá)到後，隨即我們要想材料到達(dá)我們所需要的強(qiáng)度與硬度，通常都是在攝氏七百到八百度作時(shí)效處，使副伽瑪在材質(zhì)內(nèi)均勻的析出，控制時(shí)間與溫度可以達(dá)到我們所要求的強(qiáng)度?！嚮辖鸬臒崽幚碓?？將材料加溫到攝氏一千二百度左右經(jīng)一段39※鈦基合金的熱處理原理？鈦合金大多在鈦元素內(nèi)添加5%至15%的鋁、釩、鈷、鐵、錫、鋯、錳、鉬、鎢、鉻等元素，具比重輕的特點(diǎn)，經(jīng)熱處理後強(qiáng)度極高，廣泛使用於航空、太空器材。鈦合金大多可經(jīng)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，其熱處理程序?yàn)椋合刃泄倘芑幚?、淬火，使產(chǎn)生麻田散體變態(tài)後，再施以回火處理使之析出而時(shí)效硬化。此外，鈦合金亦可進(jìn)行弛力退火處理及一般退火處理，以消除殘留應(yīng)力及加工硬化的效應(yīng)。※鈦基合金的熱處理原理？鈦合金大多在鈦元素內(nèi)添加5%至15%40※鈷基合金需要進(jìn)行熱處理嗎？鈷合金在高溫工業(yè)上之應(yīng)用多在不需藉高強(qiáng)度之地方，因?yàn)殁捄辖鹬畯?qiáng)度無(wú)法像其他合金那麼大，其強(qiáng)化原理係靠分佈於其間的碳化物來(lái)強(qiáng)化。通常鈷合金不需要熱處理，但也偶而會(huì)有與鎳合金相類(lèi)似之固溶處理與時(shí)效處理，固溶處理時(shí)溫度在攝氏九百五十度以上，需要用真空熱處理爐處理?！捇辖鹦枰M(jìn)行熱處理嗎？鈷合金在高溫工業(yè)上之應(yīng)用多在不需41※不銹鋼的熱處理：不銹鋼的熱處理較為複雜，會(huì)依不同形式的不銹鋼而有不同的熱處理方式，唯一相同的是，熱處理過(guò)程常避開(kāi)475℃左右進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，以免產(chǎn)生硬又脆的相金屬間化合物，此種化合物為鐵鉻合金，常會(huì)耗去基地內(nèi)大量的鉻元素，使得不銹鋼的抗蝕能力大幅降低。詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)第五章內(nèi)容。※不銹鋼的熱處理：不銹鋼的熱處理較為複雜，會(huì)依不同形式的不銹42（6）表面防蝕處理※常見(jiàn)防蝕材料的種類(lèi)下列是金屬材料與抗腐蝕環(huán)境間的組合，可提供我們?cè)谶x擇適當(dāng)?shù)姆牢g材料時(shí)做參考用。當(dāng)然，在其他條件的實(shí)務(wù)考量下，是有可能找到更便宜、更具耐蝕能力的材料。（1）不銹鋼：抗硝酸腐蝕力佳（2）鎳及鎳合金：抗氫氧化合物等鹼性腐蝕力佳（3）鋁合金：抗大氣環(huán)境腐蝕力佳（4）鋼鐵合金：抗?jié)饬蛩岬雀g力佳（5）鈦合金：抗強(qiáng)氧化性溶液腐蝕力佳（6）鉛合金：抗稀硫酸等腐蝕力佳（7）錫合金：抗蒸餾水等腐蝕力佳（6）表面防蝕處理※常見(jiàn)防蝕材料的種類(lèi)43※陰極防蝕技術(shù)：陰極防蝕的基本原理係利用外加的電流，使金屬材料獲得電子，而免於腐蝕的一種防蝕方法，主要的方法有兩種：（1）外加電源：使外加直流電源之陰極接於欲被保護(hù)的金屬件上，陽(yáng)極則接於一導(dǎo)電之廢金屬上；（2）犧牲陽(yáng)極法：利用氧化電位較活潑的金屬取代前面所提之廢鐵塊，例如鎂合金，便可提供足夠的電壓來(lái)取代外加之電源，因此鎂和被保護(hù)件間構(gòu)成了一組伽尼凡電池，陽(yáng)極的鎂會(huì)氧化溶解而保護(hù)了陰極的物件。※陰極防蝕技術(shù)：陰極防蝕的基本原理係利用外加的電流，使金屬材44※陽(yáng)極防蝕技術(shù)：陽(yáng)極防蝕技術(shù)係利用外加陽(yáng)極電流，使欲被保護(hù)的金屬物件表面生成一層緻密的鈍化層，因而降低金屬物件的腐蝕速率。陽(yáng)極防蝕所需外加的電流較陰極防蝕小，多應(yīng)用在極端腐蝕性的環(huán)境中，例如硫酸之貯存鋼槽。陽(yáng)極防蝕的最佳操作條件，可由實(shí)驗(yàn)室中的電極極化量測(cè)數(shù)據(jù)決定?！?yáng)極防蝕技術(shù)：陽(yáng)極防蝕技術(shù)係利用外加陽(yáng)極電流，使欲被保護(hù)的45※金屬的表面處理：將金屬表面利用加工處理以增加表面的抗腐蝕能力，常見(jiàn)的技術(shù)有塗漆與電鍍。利用這些表面處理程序，可在金屬物件的表面塗蓋上一層保護(hù)層，常具有防蝕、防變色、增進(jìn)耐磨性、防止鋼材熱處理時(shí)的滲碳脫碳現(xiàn)象等。※金屬的表面處理：將金屬表面利用加工處理以增加表面的抗腐蝕能46※金屬塗料：金屬塗料的施加方法與種類(lèi)包括：（1）熱浸法，常見(jiàn)之馬口鐵（錫鍍於鐵上）及白鐵皮（鋅鍍於鐵上）多採(cǎi)此種方法；（2）電鍍法，利用電解還原的化學(xué)作用，將電解液中的金屬離子還原成金屬鍍著於金屬物件上；（3）金屬噴塗法，利用高壓氣體將液態(tài)金屬噴塗在金屬面上；（4）無(wú)電鍍法，利用化學(xué)還原作用，無(wú)須通電即可將金屬離子還原鍍著於金屬底材上及（5）滲入法，利用高溫將金屬粉末和適當(dāng)?shù)娜軇┗旌?，使金屬擴(kuò)散至底層欲被保護(hù)的金屬面上?！饘賶T料：金屬塗料的施加方法與種類(lèi)包括：（1）熱浸法，常見(jiàn)47※陽(yáng)極處理鋁合金的表面處理可以藉由電化學(xué)反應(yīng)，在鋁合金表面產(chǎn)生一層緻密的氧化膜，藉以提升鋁合金的抗蝕性能。此層氧化層可在藉由水合作用將氧化層上的孔隙予以密封，此步驟稱之為封孔處理。經(jīng)封孔處理後的氧化鋁，具有非常良好的耐蝕功能，如有重鉻酸離子封於孔內(nèi)，則效果更佳。此外氧化膜可在陽(yáng)極處理中著色，提供多樣化的鋁合金材料，常用的發(fā)色法有（1）染色法；（2）一次發(fā)色法及（3）二次發(fā)色法。※陽(yáng)極處理鋁合金的表面處理可以藉由電化學(xué)反應(yīng)，在鋁合金表面產(chǎn)48※有機(jī)塗層油漆是防止金屬表面腐蝕或生銹的一種有機(jī)塗層，它一般係由植物油搭配顏料調(diào)製而成，常見(jiàn)的顏料材料包括氧化鐵、鉛丹、碳酸鉛、鉻酸鋅、硫酸鋇及氧化鈦等；而常用的植物油則包括亞麻仁油、桐油及合成樹(shù)脂等。良好的油漆塗料必須具備下列特性：（1）透氣性差；（2）抑制腐蝕性佳；（3）耐用年限久；（4）添加適當(dāng)添加劑?！袡C(jī)塗層油漆是防止金屬表面腐蝕或生銹的一種有機(jī)塗層，它一般49熱處理名詞簡(jiǎn)介南臺(tái)科技大學(xué)機(jī)械工程系吳忠春彙編熱處理名詞簡(jiǎn)介南臺(tái)科技大學(xué)50（1）熱處理設(shè)備※電熱爐電熱爐可使用金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來(lái)產(chǎn)生熱源，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，用途十分廣泛是它的主要特色，可廣泛應(yīng)用於退火、正?；?、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發(fā)熱體包括Ni-Cr電熱線（最常見(jiàn)，最高用至1200℃）、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬；非金屬發(fā)熱體包括SiC（最常見(jiàn)，最高可加熱至1600℃）、LaCrO3及石墨棒（真空或保護(hù)氣氛下可加熱至2000℃）。（1）熱處理設(shè)備※電熱爐51※燃燒爐燃燒爐使用氣體燃料或液體燃料作為加熱源，熱處理溫度可達(dá)800℃至1200℃之間。常見(jiàn)的氣體燃料包括天然氣、液化石油氣及瓦斯等；液體燃料則包括重油、燈油及輕油等。燃燒爐的熱對(duì)流效果很好，特別是低溫加熱之均勻性甚佳；但燃燒爐容易產(chǎn)生燃燒噪音、塵粒、硫氧化物及氮氧化物等環(huán)境污染物，則是它的主要缺點(diǎn)。※燃燒爐燃燒爐使用氣體燃料或液體燃料作為加熱源，熱處理溫度可52※鹽浴爐鹽浴爐設(shè)備便宜，加熱速度快，處理件表面氧化程度低，適合小型工件熱處理用。若配合適當(dāng)?shù)柠}裕，可應(yīng)用於淬火加熱、滲碳、滲氮、滲硫等表面處理。常用的鹽浴種類(lèi)包括（1）使用於200℃至500℃的低溫鹽主要以硝酸鹽或亞硝酸鹽；（2）使用在450℃至950℃間的中溫鹽，主要以氯化鈉、氯化鈣及碳酸鈉的混合鹽；（3）使用在950℃至1250℃溫度範(fàn)圍的高溫鹽則大多以氯化鋇鹽為主?！}浴爐53※氣氛爐氣氛爐係在氣密的爐體內(nèi)，通入適當(dāng)?shù)臍夥者M(jìn)行各項(xiàng)輝面熱處理、滲碳、滲碳氮化及燒結(jié)等處理。此類(lèi)爐具可分為分批式及連續(xù)式兩大類(lèi)，加熱形式則使用電熱、油或燃?xì)庠诩訜峁軆?nèi)燃燒以進(jìn)行間接式加熱?！鶜夥諣t氣氛爐係在氣密的爐體內(nèi)，通入適當(dāng)?shù)臍夥者M(jìn)行各項(xiàng)輝面熱54※真空爐在真空中加熱工件進(jìn)行各項(xiàng)熱處理之爐具稱為真空爐，一般的真空度在10-2至10-4mmHg左右，經(jīng)由真空爐熱處理之工件，可防止鋼材表面氧化、脫碳，具有較佳的表面品質(zhì)。具有冷卻裝置的真空爐，可在非活性氣體中冷卻或淬火油中進(jìn)行油淬火，但隨著工件體積的增大，使得熱處理成本會(huì)大幅增加。※真空爐在真空中加熱工件進(jìn)行各項(xiàng)熱處理之爐具稱為真空爐，一般55※高週波熱處理裝置高週波熱處理裝置主要是利用感應(yīng)電流在工件必要的表面部分加熱，並進(jìn)行必要的淬火、回火等熱處理程序，以獲得表面硬度大而工件心部韌性佳的表面特性。裝置主要包括高頻產(chǎn)生器、加熱線圈及工件運(yùn)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)。感應(yīng)加熱的加熱效率甚高，能在極短的時(shí)間內(nèi)加熱至高溫，並獲得極佳的硬化層；唯此種熱處理技術(shù)會(huì)受到工件形狀的影響較大，並不是每個(gè)工件都適用高週波熱處理技術(shù)?！哌L波熱處理裝置高週波熱處理裝置主要是利用感應(yīng)電流在工件必56※流動(dòng)床流動(dòng)床體的基本原理係利用流動(dòng)的固體微粒（如氧化鋁粉、砂粒）進(jìn)行加熱或冷卻，它具有高傳熱速率（加熱速度約為一般熱輻射傳導(dǎo)的8倍）及表面清潔作用等雙重優(yōu)點(diǎn)，可使用於正?；⑼嘶?、淬火、沃斯回火及麻回火等熱處理程序。※流動(dòng)床流動(dòng)床體的基本原理係利用流動(dòng)的固體微粒（如氧化鋁粉、57（2）材料測(cè)試與觀察※硬化能硬化能（Hardenability）係指鋼材在受某種淬火硬化處理後，能夠被硬化的程度而言，因此亦稱之為『淬火性』。硬化能愈大，代表鋼材在同一種淬火條件下能被硬化的深度愈深，但硬化能大並不代表鋼才能經(jīng)由淬火而獲得更大的硬度。（2）材料測(cè)試與觀察※硬化能58※影響硬化能因素鋼材的硬化能特性受到下列因素影響：（1）鋼材化學(xué)組成；（2）淬火前鋼材沃斯田體晶粒大??；（3）鋼材沃斯田體化溫度（即鋼料之淬火溫度）；（4）其他因素，如碳化物的分布、組成均勻性等均會(huì)影響鋼材硬化能之好壞?！R界直徑所謂臨界直徑（CriticalDiameter）係指鋼材經(jīng)某一種淬火方式進(jìn)行淬火後，中心部位組織恰好形成50%麻田散體時(shí)之直徑。一般鋼材可藉由端面淬火曲線得知臨界直徑之大小。※影響硬化能因素59※勃氏硬度試驗(yàn)勃氏硬度試驗(yàn)主要是利用直徑10mm的鋼球加上不同的荷重，進(jìn)行硬度性能之測(cè)試。對(duì)於鋼鐵材料通常使用3000Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/3000)；對(duì)於銅、鋁等合金材料通常使用1000Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/1000)；對(duì)於輕合金及軟金屬則使用500Kgf的荷重，簡(jiǎn)記成HB(10/500)。勃氏硬度試驗(yàn)會(huì)在試片表面造成一個(gè)極為明顯的壓痕，因此亦常被視為破壞性試驗(yàn)；然而，它的硬度值試驗(yàn)結(jié)果較不受鋼材表面銹片的影響，因此硬度值頗具代表性。※勃氏硬度試驗(yàn)勃氏硬度試驗(yàn)主要是利用直徑10mm的鋼球加上不60※洛氏硬度試驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)應(yīng)用範(fàn)圍極廣，從極薄的薄片（HRA）至相當(dāng)大的工件、從較軟的鋁銅合金材料（HRB）至淬火回火鋼材（HRC）均可使用。常用的HRB刻度係使用直徑1/16吋鋼球壓痕器加上100Kg的荷重（10kg的小荷重加上90kg的大荷重）；HRC刻度係使用頂角120尖端半徑0.2mm的金鋼石圓錐加上150Kg的荷重（10kg的小荷重加上140kg的大荷重）；至於HRA刻度則使用與HRC相同之壓痕器，但荷重為60Kg的荷重（10kg的小荷重加上50kg的大荷重）?！迨嫌捕仍囼?yàn)洛氏硬度試驗(yàn)應(yīng)用範(fàn)圍極廣，從極薄的薄片（HRA61※維氏硬度試驗(yàn)維氏硬度試驗(yàn)使用對(duì)角136金鋼石方錐當(dāng)作壓痕器，可藉由壓痕器所造成的壓痕對(duì)角線來(lái)量測(cè)材料硬度值。維氏硬度試驗(yàn)使用的荷重，依試片軟硬、厚薄之不同從1kg至120kg間選用適當(dāng)之荷重，但最常用者有10kg、30kg及50kg三種。此種硬度試驗(yàn)尤其適用在厚度很薄、表面硬化或電鍍等材料。※蕭氏硬度試驗(yàn)蕭氏硬度試驗(yàn)不同於前三種硬度試驗(yàn)方法，係使用下端嵌有金鋼石之圓形小鎚由一定高度落下，衝擊水平式片之表面，以其落下後反彈之高度來(lái)決定材料之硬度值。此種試驗(yàn)法之優(yōu)點(diǎn)為幾乎不在試片表面留下痕跡、輕巧方便、易於攜帶使用，可應(yīng)用在大型鑄件等工件；缺點(diǎn)則為鎚端易變形，需隨時(shí)注重校正之工作?！S氏硬度試驗(yàn)62※抗拉試驗(yàn)利用拉伸試驗(yàn)機(jī)，來(lái)測(cè)定鑄件的降伏強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及斷面收縮率等，已明瞭鑄件的基本機(jī)械性質(zhì)。必要時(shí)亦可測(cè)定鑄件之比例限、彈性限及彈性係數(shù)等性能。試驗(yàn)時(shí)，先將試片兩端的固定端點(diǎn)固定在試驗(yàn)機(jī)的上下夾具，選定應(yīng)變速率後，慢慢施加試驗(yàn)機(jī)的荷重，直至試驗(yàn)片拉伸斷裂為止，求的降伏點(diǎn)荷重、最大荷重用以計(jì)算鑄件材料之降伏強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度。在從斷裂後的試片量測(cè)伸長(zhǎng)量、從破斷部位的面積分別計(jì)算出鑄件之伸長(zhǎng)率及斷面收縮率。※抗拉試驗(yàn)利用拉伸試驗(yàn)機(jī)，來(lái)測(cè)定鑄件的降伏強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸63※衝擊試驗(yàn)常用的衝擊試驗(yàn)法包括夏比(Charpy)衝擊試驗(yàn)法及伊佐(Izod)衝擊試驗(yàn)法，此試驗(yàn)主要是要評(píng)估材料的韌性質(zhì)，亦即試片受衝擊破斷，所需要的能量大小稱之為衝擊值。試驗(yàn)方法係將衝鎚設(shè)定在固定位置，將衝擊試片固定於支撐臺(tái)上，在令衝鎚自由落下衝擊試片，使試片破斷，並紀(jì)錄衝鎚的角度。經(jīng)由衝鎚原始角度及衝擊後角度之度差，我們即可計(jì)算出衝斷試片所需要之能量，也就是試片的衝擊值。※衝擊試驗(yàn)常用的衝擊試驗(yàn)法包括夏比(Charpy)衝擊試驗(yàn)法64※金相顯微鏡觀察利用顯微鏡來(lái)觀察金屬表面顯微組織的方法，稱為金相顯微觀察法，可分為巨觀及微觀試驗(yàn)兩種。通常巨觀組織試驗(yàn)是指使用目視或20倍以下的放大鏡，進(jìn)行組織觀察的方法，包括硫印法、巨觀浸蝕法、破面檢查法等；微觀組織試驗(yàn)法通常使用金相顯微鏡進(jìn)行100倍以上的微細(xì)結(jié)構(gòu)觀察。金相顯微鏡觀察的試片通常要先將觀察面研磨成平面，再利用拋光技術(shù)將觀察面研磨至鏡面，最後再利用化學(xué)溶液浸蝕表面，使觀察面之微細(xì)結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來(lái)?！鹣囡@微鏡觀察利用顯微鏡來(lái)觀察金屬表面顯微組織的方法，稱為65※滲透探傷法工業(yè)界常使用滲透液及顯像液來(lái)檢查熱處理工件淬火裂痕、孔隙等的表層缺陷，依使用之滲透液不同大致上可分為螢光滲透法及染色滲透法。檢查程序?yàn)椋?）將工件表面的附著油污除去、洗淨(jìng)後乾燥；（2）將工件浸漬於滲透液中、或?qū)B透亦充分塗佈於工件表面；（3）浸漬一段時(shí)間後，將附著於工件表面的滲透液洗淨(jìng)除去；（4）將工件浸漬於顯像液中，若有裂縫等缺陷存在，因毛細(xì)管作用使得滲透液從內(nèi)部被吸出，因此而顯像在工件表面。螢光滲透液則在黑暗處使用紫外光照射進(jìn)行觀察?！鶟B透探傷法工業(yè)界常使用滲透液及顯像液來(lái)檢查熱處理工件淬火裂66※超音波探傷法利用超音波從工件垂直照射進(jìn)入工件內(nèi)部，在觀察超音波的衰減狀態(tài)及反射波形，即可檢查出工件內(nèi)部缺陷的位置及大小。主要的設(shè)備包括：適當(dāng)頻率的超音波發(fā)振裝置、顯示反射波之裝置、載送或偵測(cè)超音波的探頭等?！舨ㄌ絺ɡ贸舨◤墓ぜ怪闭丈溥M(jìn)入工件內(nèi)部，在觀察超67※磁粉探傷試驗(yàn)利用鋼鐵材料的磁化原理來(lái)產(chǎn)生磁力線，進(jìn)而吸附磁粉形成一條連續(xù)磁粉線，以檢查熱處理工件表面淬火微裂痕、孔隙等缺陷。此種試驗(yàn)法首先需將工件磁化，常用的磁化方法包括通電法、橫貫法、極點(diǎn)法、線圈法及極間法等，因此無(wú)法磁化的材料，如18-8不銹鋼、高錳鋼等沃斯田體型鋼材無(wú)法使用磁粉探傷法。接下去將磁粉散佈鋪在工件表面，當(dāng)磁力線集中在裂痕、孔隙等缺陷位置時(shí)，會(huì)使磁粉浮起或不連續(xù)，如此即可檢查出裂痕、孔隙等缺陷之位置。※磁粉探傷試驗(yàn)利用鋼鐵材料的磁化原理來(lái)產(chǎn)生磁力線，進(jìn)而吸附磁68（3）鋼鐵之熱處理※均質(zhì)退火處理簡(jiǎn)稱均質(zhì)化處理（Homogenization），係利用在高溫進(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(lèi)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。（3）鋼鐵之熱處理※均質(zhì)退火處理69※完全退火處理完全退火處理係將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上30~50℃、過(guò)共析鋼加熱至Ac1溫度以上50℃左右的溫度範(fàn)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後，在進(jìn)行爐冷使鋼材軟化，以得到鋼材最佳之延展性及微細(xì)晶粒組織?！耆嘶鹛幚硗耆嘶鹛幚韨S將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上370※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(jiàn)的球化退火處理包括：（1）在鋼材A1溫度的上方、下方反覆加熱、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，始碳化物完全固溶於沃斯田體後急冷，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後韌性、防止淬裂，亦可改善鋼材的淬火回火後機(jī)械性質(zhì)、提高鋼材的使用壽命?！蚧嘶鹛幚砬蚧嘶鹬饕哪康模窍Ｍ逵蔁崽幚硎逛撹F材料71※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℃範(fàn)圍內(nèi)（A1溫度下方），維持一段時(shí)間之後空冷，其主要目的在於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)程反覆實(shí)施，故又稱之為製程退火。大部分金屬在冷加工後，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。※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60072※弛力退火處理弛力退火熱處理主要的目的，在於清除因鍛造、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，並對(duì)材料韌性、延展性有不良影響，因此弛力退火熱處理對(duì)於尺寸經(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係將工件加熱到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麼久）後，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，尤其是大型物件或形狀複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?！诹ν嘶鹛幚沓诹ν嘶馃崽幚碇饕哪康模陟肚宄蝈懺?、鑄造73※正常化處理正?；療崽幚碛袃蓚€(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佈狀態(tài)，以利後續(xù)熱處理時(shí)碳化物容易固溶於材質(zhì)，以便提昇材料切削性，並使材質(zhì)均勻化。正?；療崽幚淼臒崽幚沓绦颍瑐S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)成為均勻沃斯田體後，靜置於空氣中使之冷卻。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?；療崽幚碛挚煞譃槎握；?、恆溫正?；岸握；榷喾N改良式正?；療崽幚??！；幚碚；療崽幚碛袃蓚€(gè)重要的功用，一是使工件結(jié)晶粒微74※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(kāi)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℃範(fàn)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℃溫度範(fàn)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)域則需採(cǎi)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?！慊鹛幚泶慊鹛幚淼闹饕康氖菍摬募彼倮鋮s以便獲得硬度極大75※回火處理一般回火處理常繼在淬火處理之後實(shí)施，以便消除淬火處理之不良影響而保留並發(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)力並改善相關(guān)機(jī)械性質(zhì)（提昇材料延展性）?；鼗饻囟炔煌?，會(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?！鼗鹛幚硪话慊鼗鹛幚沓＠^在淬火處理之後實(shí)施，以便消除淬火處76※回火脆性回火處理要避開(kāi)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度範(fàn)圍，這些脆化溫度範(fàn)圍視鋼材種類(lèi)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，都在此溫度範(fàn)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範(fàn)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範(fàn)圍加熱，會(huì)析出分佈均勻的碳化物，產(chǎn)生二次硬化效果，但也易導(dǎo)致脆性。※回火脆性回火處理要避開(kāi)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度範(fàn)圍，這些脆77※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，並使於較低溫度時(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，並使淬火變形量降至最低而無(wú)損任何淬火硬度。其主要操作程序係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)外溫度相同後，再提出空冷，使工件形成麻田散體變態(tài)的熱處理方法?！榇慊鹛幚砺榇慊鹛幚淼闹饕康?，在降低淬火時(shí)工件內(nèi)外溫度的78※麻回火處理麻回火處理是將鋼材淬入Ms與Mf溫度範(fàn)圍之間的熱浴，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間持溫後，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。此種熱處理後，可不必再行回火處理，且可降低一般淬火回火之急劇程度；其最終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)是需要保持恆溫的時(shí)間甚久，在工業(yè)應(yīng)用上較不經(jīng)濟(jì)?！榛鼗鹛幚砺榛鼗鹛幚硎菍摬拇闳隡s與Mf溫度範(fàn)圍之間的熱79※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於S曲線鼻部與Ar’’（Ms點(diǎn)）溫度之間的熱浴，直到過(guò)冷沃斯田體完全變態(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。沃斯回火的最大特色是可得高硬度、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)?！炙够鼗鹛幚砦炙够鼗鹛幚硎且环N較為特殊的熱處理方法，主要程80（4）鋁合金之熱處理※常見(jiàn)熱處理鋁合金的代號(hào)有何分別？F：Asfabricated表示冷加工，熱加工或鑄造成形後不在施以特別處理。O：Annealed表示退火至最低強(qiáng)度水平之鍛製品，及經(jīng)退火增加延展性及尺寸安定性之鑄造品。H：StrainHardened表示經(jīng)加工變形之鍛製品。W：Solutionheattreated：表示僅固溶體處理後自然時(shí)效W1/2hr。T：HeattreatedtoproducestabletempersotherthanF.O.orH（4）鋁合金之熱處理※常見(jiàn)熱處理鋁合金的代號(hào)有何分別？81※鋁合金熱處理T代號(hào)可系分成哪幾種？T1從較高溫之成形加鑄造、擠形等過(guò)程中冷卻下來(lái)並自然時(shí)效。T2從較高溫之成形施以冷加工並自然時(shí)效。T3固溶體處理後，冷加工並自然時(shí)效T4固溶體處理後，直接自然時(shí)效T5輕較高溫度成形施以人工時(shí)效T6固溶處理後人工時(shí)效T7固溶處理後人工時(shí)效至過(guò)時(shí)效狀態(tài)T8固溶體處理後，冷加工並人工時(shí)效T9固溶體處理後人工時(shí)效並冷加工T10較高溫之成形施以冷加工並人工時(shí)效TX51固溶體處理後用伸張的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX52固溶體處理後用壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX53用伸張及壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力※鋁合金熱處理T代號(hào)可系分成哪幾種？T1從較高溫之成形82※鋁合金最常見(jiàn)的熱處理強(qiáng)化機(jī)構(gòu)為何？（1）析出硬化：熱處理鋁合金為2XXX，6XXX及7XXX，其利用淬火處理及時(shí)效處理使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一種相變化，產(chǎn)生細(xì)緻析出物，藉此種析出物，強(qiáng)化材料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時(shí)效硬化。（2）固溶處理：非熱處理合金則無(wú)析出硬化現(xiàn)象(但也會(huì)有析出物)，故其強(qiáng)化作用通常借助一般的方法，如固溶體強(qiáng)化，晶粒細(xì)化強(qiáng)化?！X合金最常見(jiàn)的熱處理強(qiáng)化機(jī)構(gòu)為何？（1）析出硬化：熱處理鋁83※鋁合金析出硬化熱處理程序：實(shí)用的析出硬化熱處理程序必須包括下列三個(gè)基本步驟：固溶熱處理(solutiontreatment)→淬火(quench)→時(shí)效處理(agingtreatment)固溶處理係指將材料生溫至固溶體單相區(qū)一段時(shí)間，以便讓溶質(zhì)全部溶入基地而成單一α相；淬火係指將固溶處理後的材料迅速冷卻以得飽和固溶體。時(shí)效處理則將此過(guò)飽和固溶體放置在恆溫，使其逐漸析出析出物而造成性質(zhì)上的變化。此恆溫若為室溫則稱為自然時(shí)效(naturalaging)，若在叫高溫爐中進(jìn)行則稱之為人工時(shí)效(artificialaging)。※鋁合金析出硬化熱處理程序：實(shí)用的析出硬化熱處理程序必須包括84※何謂鋁合金的過(guò)時(shí)效處理？一般而言，初時(shí)效硬度上升是由於析出物逐漸析出，體積比逐漸增加，析出物間距越小所致；到了最高時(shí)效時(shí)，此時(shí)析出物呈現(xiàn)最佳的分佈狀態(tài)，亦即對(duì)差排的阻力最大；過(guò)時(shí)效的形成是由於析出物的粗化，造成析出物半徑增大，個(gè)數(shù)減少，間距加大，根據(jù)前述之強(qiáng)化機(jī)構(gòu)，可知粗化降低對(duì)差排的阻力，並使硬度下降。※何謂鋁合金的過(guò)時(shí)效處理？一般而言，初時(shí)效硬度上升是由於析出85※常見(jiàn)的鋁合金種類(lèi)？1XXX純鋁系99.00%以上2XXXAl-Cu合金3XXXAl-Mn合金4XXXAl-Si合金5XXXAl-Mg合金6XXXAl-Mg-Si合金7XXXAl-Zn合金8XXX前代號(hào)以外之系統(tǒng)9XXX備用※常見(jiàn)的鋁合金種類(lèi)？1XXX純鋁系99.00%以86（5）高溫用合金之熱處理※常見(jiàn)的高溫用合金有哪些？（1）鎳基合金（2）鈦基合金（3）鐵鎳鉻合金（4）鈷基合金（5）不銹鋼材料（5）高溫用合金之熱處理※常見(jiàn)的高溫用合金有哪些？87※鎳基合金的熱處理原理？將材料加溫到攝氏一千二百度左右經(jīng)一段時(shí)間將所有的副伽瑪重新溶解到材料中成為固溶體(SolidSolution)，快速冷卻下來(lái)使副伽瑪沒(méi)時(shí)間凝析出來(lái)，此時(shí)材質(zhì)最軟以利加工，這種熱處理也叫固溶處理(solutio