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汽車曲軸軸承襯套,  P/M銅合金+鐵皮   橘皮與汽缸接觸面少 散熱不良 就NG.

橘皮源自於巨晶. 巨晶源自於晶粒成長. 要如何抑制晶粒成長? 這學問可就大了!

S45C, 講求疲勞壽命的調質, 是要把硬度淬到HRC55以上(得Martensite) 再回火到 HRC 25~35(得Tempered Martensite).  如果是齒輪, 齒底至少要有95%T.M. 以利後續的感應淬火作業.

S45C 屬 水淬鋼, 無添加合金元素, 淬火得麻田散鐵的能力很差. 稍有厚度 淬到HRC 55 實在有困難. 

調質示意圖: 先淬成Martensite, 再高溫回火 把碳從M中"趕出來", 聚成 碳化物微粒 carbide particles. 淬火冷速稍微不足時 會有"非M"出現. 調質效果就"減分".

軸承內外圈.  這是熱處理後組織. 晶界碳化物"成網"這麼明顯. 我保證疲勞壽命 一定"夭壽短命". 請記住: 晶界碳化物 與 夭壽短命 幾乎是同義字. 

這樣的金相組織, 進料檢驗後就應打掉.  像這樣進入生產線後: 浪費機加工, 熱處理 成本.  因為成品壽命保證不會長, 會砸了公司招牌.

假調質的金相組織 感應淬火容易淬裂. 我前面說過很多次了.

同一爐次, 好幾個size的軸承圈, 只有這個size 出現微裂,  其金相如下.  結論是: 素材金相組織不良. 因為有"晶界碳化物"形成網目.

其他size都沒裂, 因為它們素材沒有晶界碳化物.  高碳鋼淬裂 或 使用中破裂, 十之八九都是晶界碳化物惹的禍. 所以高碳鋼材要實施"進料檢驗"看有無此物. 合格了才放行進入生產線. 否則, 要做很多"白工"----You will do a lot of nothing!

疲勞斷裂 的螺桿.

上: 暗視野, 光點是回火析出的碳化物"超微"粒. 下: 隱約的網目線是原沃斯田鉄晶界, 由此可知其粒徑大約10um.

 波來鐵內的碳化鉄層片 層片間的(肥粒)鐵, 已經被酸液蝕去. 照SEM照片 通常都需重腐蝕.

所謂調質 除了調整硬度外,  主要的還要把波來鐵內"層片狀"碳化物, 經由麻田散鐵變態後的高溫回火, 轉變為顆粒狀 (所得硬度 視需要, 可在HRC20~45), 這樣的組織可有較高的疲勞壽命與韌性. 也為後續的感應淬火, 事先做好碳化物細化與均勻分佈的工作. 這樣, 高週波淬火後硬度較均勻, 淬後殘留應力較小, 也可降低淬裂機率. 

這是 兩三年前金相比對的試片 有些銹蝕了.  S=Shimano;  X = 某 台製鏈條        

兩者硬度 拉力 不相上下, 疲勞強度 耐磨性卻大大的不同.  兩者一起拋光 腐蝕後, 色澤不一樣, 代表兩者金相組織略有不同.

保特瓶邊這段是實心的 為了降低鍵槽硬度 業主用氧乙炔火焰加熱  溫度太高, 進入了"沃斯田鐵"區, 火焰離開後, 實心軸材料把熱量抽走, 冷速太快, 變成淬火裂痕. 

避免之道: 把"鍵片"放入鍵槽, 燒紅鍵片後 用保溫材料蓋住 讓它緩慢冷卻 就可沒事. 

鹽浴淬火 加熱均勻迅速, 所以淬火變形量很小, 金相組織微細, 性能優越, 所以先進國家小廠還是有人使用於模具鋼淬火回火.

台中太平新仁路一段2巷9號, 程翊熱處理(04-2278 6631) 雖是小廠, 但是吳老師指導10多年來, 技術可說是首屈一指, 專做大廠無法解決的工件.

合金碳化物(半陶瓷)微粒 分佈於 Martensite 基地.   粉末高速鋼 常常是這樣的組織. 耐磨用途的工(模)具鋼基地也都是呈現這樣的組織.

下一: Dark field.  下二: Bright field 攝.

鋼材: SCM440; 這是煉鋼時應該往上浮的夾雜物, 不小心捲入鋼水中所產生. 發生機率不高, 但是偶爾還是會發生

照片中 似癬的白斑 是會降低鋼材強/韌性的非麻組織 (non-Martensitic structure).