鋼材之耐磨耗性與熱處

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1、模具材料選用與熱處理鋼材之耐磨耗性與熱處理(五)-1-熱處理改善耐磨耗性之三基本要項1.極力減少磨擦面之殘留應力2.硬度為改善耐磨耗性之重要因素3.磨擦面之非金屬被覆膜能提高耐磨耗性-2--2-熱處理改善耐磨耗性之三基本要項1.極力減少磨擦面之殘留應力表面有壓縮殘留應力將有助於改善材料之疲勞強度，但對磨耗而言，實驗證實：磨耗率有隨應力絕對值之增加而增加之趨勢。摩擦面所生成之殘留應力，不論為壓縮或拉伸應力，對於耐磨耗性之改善均為負面作用。為提高磨耗抵抗，應盡量減少殘留應力。-3--3-2.硬度為改善耐磨耗性之重要因素熱處理改善耐磨耗性之三基本要項摩擦面之硬化為改善耐摩

2、耗性之有效方法。1.以淬火回火等熱處理方式提高摩擦面硬度者，其硬度值愈高耐磨耗性愈佳。2.對於加工硬化使摩擦面硬化者，提高硬度值並不一定會改善耐磨耗性。--原因可能導自於加工殘留應力之存在-4--4-3.磨擦面之非金屬被覆膜能提高耐磨耗性熱處理改善耐磨耗性之三基本要項金屬與金屬之摩擦面，正常狀態下，磨耗損失起因於黏著(adhesion)現象。尤其發生熱磨耗時更為顯著，兩金屬間產生金屬轉移現象及磨耗損失大之特徵。在金屬摩擦面形成非金屬性之表面層，抑制黏著現象，可以有效改善其耐磨耗性。-5--5-為改善鋼鐵材料之耐磨耗性而施行之表面處理方法，可分為：提高耐磨耗性之方法1

3、.摩擦面表層硬化法2.摩擦面生成非金屬物性表層A.摩擦面產生麻田散鐵組織硬化層之處理法滲碳、滲碳滲氮、高週波淬火、火燄淬火等。B.摩擦面產生非金屬物性硬化層之處理法氮化、硼化、碳化物擴散滲透處理、化學蒸著被覆法(CVD)、物理蒸著被覆法(PVD)等。C.摩擦面產生非金屬物性表層之處理法軟氮化、滲硫、滲硫氮化、氧氮化、過熱水蒸氣氧化處理等。-6--6-以淬火硬化提高耐磨耗性滲碳、滲碳滲氮宜選用低淬火溫度以硬化為目的而滲碳或滲碳滲氮處理之鋼材，應盡可能用低淬火溫度，控制殘留沃斯田鐵之生成至最低限。淬火後，若施行深冷處理，則須充分回火處理。高週波淬火亦有最適回火溫度高週波

4、淬火後之硬化表層有甚大之壓縮應力殘存，應施以低溫回火消除之，以改善耐磨耗性。將高週波淬火後摩擦面硬度之降低，控制至最小限度，並以回火處理盡量消除殘留應力，才能有效改善耐磨耗性。-7-以非金屬硬化層提高耐磨耗性硼化處理之Fe2B單相有優異之耐磨耗性具有Fe-Fe2B共晶組織摩擦面之鋼，較Fe2B單相者硬度值雖較低，但在低速摩擦條件下，容易發生氧化磨耗，可以減低損耗，得優異之耐摩耗性。硼化處理鋼之表層硬度具有較滲碳處理或氮化處理鋼為高之特徵。硼化處理所得之硼化層，一般多由最表層之FeB(硬度約為Hv2000)及其下層之Fe2B(硬度約為Hv1600)之二相所組成。低速摩

5、擦條件下，Fe2B較FeB易氧化，因而減輕磨耗損失，表現較佳之磨耗抵抗；反之，高速摩擦條件下，則FeB較Fe2B為優。-8-以非金屬硬化層提高耐磨耗性碳化物被覆處理與耐磨耗性碳化物之種類與硬度-9-以非金屬硬化層提高耐磨耗性碳化物被覆處理與耐磨耗性碳化物被覆層之硬度比較05001000200030004000硬度(Hv,50g)氮化層鍍鉻TiCVCNbCCrMnFeBFe2B被覆硼化層被覆被覆碳化物被覆碳化物被覆硼化層淬火材-10-1.氧氮化處理(Oxynitriding)所生成之表面化合物層(氧氮化層與氮化層)，可抑制金屬表層之黏著與熔化。2.氧氮化滲碳處理(Ox

6、ynitrocarburing)3.滲硫與滲硫氮化處理可以防止摩擦過程中產生之黏著與燒焦現象，改善耐磨性。A.電解滲硫處理於滲碳硬化後較有效。B.滲硫氮化處理可耐苛酷摩擦條件。4.氧化處理可在表面生成緻密且與基地密著性良好的Fe3O4被膜。以非金屬被覆層提高耐磨耗性碳化物被覆處理與耐磨耗性-11-以非金屬被覆層提高耐磨耗性鋼(0.40%C)施行各種表面熱處理之摩擦磨耗特性-12--12-鋼材之熱處理與耐磨耗性1.為減低或消除摩擦面之殘留應力：施行低溫退火或回火處理2.以硬化為目的之熱處理。3.為抑制黏著或燒焦之磨耗損失：施行形成非金屬物性表層之表面熱處理-13-