常施作之熱處理種類
表面硬化法係指鋼之表層硬化,加工過程中選擇易加工之鋼材或製品,當硬度不足或韌性不足時,施作熱處理使其表面硬度增加,內部不硬化並保持原來強韌之方法。以下為萬乘常施作的熱處理種類,可依據不同需求選擇適合的熱處理項目,大致可分為下列數種:
火焰硬化法
又稱連續爐熱處理、光輝連續熱處理
其指有硬化能力之0.4-0.5%碳鋼,施以焠火再回火後,可具有強韌性,同時焠火狀態之硬化亦相當高。硬化深度依加熱而成為沃斯田鐵組織之深度而定。因此硬化深度隨火焰之強度、加熱時間、加熱溫度和燃燒器之移動速度而定。以同一條件比較時,加熱時間越長、移動速度越慢,硬化層越深。
火焰硬化法之缺點為難使材料表面層均勻受熱,材料易變形且硬度不均,優點為速度快、產量大、費用較便宜。
高週波硬化法
原理完全與火焰熱處理相同,加熱方式係應用高週波感應電流,故稱為高週波熱處理。施作程序為線圈上通以週波數高之交流電,將材料置於其中,鋼材表面便會產生渦流電流,此電流能自鋼材表面開始加熱,電流之週波數越高,其表面硬度也越高。
高週波熱處理之優點為加熱溫度可以用電流調節,同時表面層之加熱亦較均勻,也可局部加熱使其單一點有硬度。缺點為設備昂貴,只能單件加工,產能較慢且加工費用高。
滲碳熱處理
將含碳量低的鋼材按照目的形狀加工,置於滲碳劑中加熱使其被滲碳而成高碳鋼,一般常用於火焰硬化法中。鐵與碳若直接接觸加熱,滲碳則不易發生,因此進行滲碳的容器中需要有少量空氣存在,空氣中之氧氣與滲碳劑作用而生成CO+CO2氣體,此氣體才有滲碳作用。因沃斯田鐵可固熔碳,因此利用滲碳法將表面的碳滲入並擴散至內部,使其硬化。滲碳深度則依照使用之滲碳劑種類、鋼之種類、溫度、時間而定。
氮化法
氮化法是將表面清淨之鋼品置於氮化爐內,在氨氣(NH3)氣流中加熱至520℃,保持20-100小時,使表皮生成氮化物而硬化之法。與滲碳法不同,因加熱溫度低,尺寸變化小,且氮化後不必淬火故應變小,所得硬度較滲碳法高,耐磨性、耐酸性亦大,其缺點為硬化層薄且氮化時間長,成本較高。