希望你徹底搞懂 模具鋼偏析問題. 鋼材行進口大陸/韓國鋼, 卻以德國的價格賣你, 賺到腦滿腸肥, 卻害你損失慘重, 你卻傻傻不知. 就是抓到了, 鋼材行的標準答案是: 對不起, 師傅鋸錯料了! 我在鋼材行當了15年顧問, 所以知道有些無良材料商有這一招.
偏析嚴重, 打分光是平均值, 看分光報告一定合格. 但 合金/碳微觀上分佈不均(叫偏析). 淬回火後, 使用壽命極短(金相中的塊狀碳化物尖角是裂源). 這種鋼廠出廠後就存在的瑕疵, 模具熱處理廠無法修正過來. 所以說, 素材一定要進料檢驗, 合格了才加工/熱處理. 否則後面的大家都做白工. 我服務的模具廠 訂德國料, 鋼材行魚目混珠, 送來韓國料. 兩三次被抓包後, 就把這家列為拒絕往來戶, 轉向較誠實的烏日榮勝採購. 下: 顏色差異越大, 表示微偏析越嚴重.
模具淬火硬化兩難之處: 冷卻速率要夠快, 才能獲得所要硬度與韌性. (SKD11, SKD61等高合金鋼硬度很容易獲得, 韌性之獲得則需看技術). 但冷卻速率快, 其淬火應力與變形量大, 回火後的二次精修成本高. 硬度夠不夠, 很容易檢查. 韌性則無從檢驗, 需上線使用才知道. 兩害相權取其輕, 一般熱處理廠寧可讓冷卻速率慢一點 以獲得較小的變形量, 硬度嘛, 恰好足夠就好, 省得回火老半天.多花電費, 韌性反正無從檢驗. 但對模具使用者來講, 應該是寧可變形量大(多花點加工費就解決了*), 不可韌性不足,(模具破裂, 生產需停擺, 又需重做一副模具).所以說, 絕不要計較變形量太大, 應該把加工裕量放大.
模具上面, 通常有轉彎處 或 圓孔, 螺絲孔, 這在力學上稱為 應力升高處(stress raiser) 表面變換方向時, 不論是內(轉)角, 或是外(轉)角, 在不影響其功能之前提下, 其圓弧或倒角越大越好. 圓弧/倒角越大, 應力集中係數就越小. 有時無法直接轉角, 需加一切槽(undercut)時, 切槽底部務必使用圓弧. 亦即表面變換方向時, 務必使用圓滑的曲線, 才不會引起應力的升高. 大型模具上肉厚差異太大時 有時可刻意削掉不必要的地方, 這樣可降低熱處理淬裂的風險, 也省點熱處理費用. 拆裝模具時也較輕.
業主說是鍛造造成的, 鍛造的說是震動研磨後產生, 震動研磨的說是熱處理脫碳所致. 我看了金相, 判定是蝕孔. . 業主一口咬定是熱處理所致. 不信專業(我的報告), 還狂言說"看金相沒用", "自己想自己對". 灰哥格的小人物.
震動拋光常會加點酸來提高拋光速度. 後來業主探聽到此, 也自己做實驗確認了. 提了洋酒向熱處理廠賠不是......因為熱處理廠不想承接這位先生的生意了.
耐磨用鋼, 碳化物通常要先球粒化退火後才出鋼廠. 購入後如果需熱鍛, 你可以要求不要球粒化退火. 熱鍛後再自己球粒化. 軸承廠採買的就是如此.
下3張: 1000C 完全退火(爐冷)金相
連鑄/輥軋 後, 空冷.(as-rolled, 輥軋狀態) , 組織雜亂(F+P+B+M+A), 硬度近調質後的硬度, 常被冒充為"調質"鋼販售/使用. 沒有此知識的公司, 就會被矇騙了.
前面的假調質金相, 彩色浸蝕後 如下:
JIS SCM 440 AISI 4140
連鑄/輥軋冷卻後(輥軋狀態 as-rolled condition), 偽稱"調質鋼". 這鋼省去退火與調質 兩道熱處理成本. 如果當調質鋼賣, 算是暴利. 一分錢, 一分貨.
Prior Austenite grain boundary etching.
淬火加熱溫度與保溫時間 決定 沃斯田鉄(A)晶粒大小. 時間要足夠 碳 擴散才會均勻, 才容易淬得 "全M"--- Fully Martensitic. (至少也要90%) 調質後韌性才會好.
兩者差別 你看得出嗎? Shimano is much much better in fatigue life because more Martensite obtained. More M, More reflection of light into eyes, so, it looks brighter.
