瑞典粉末钢热处理现象

damasteelfan

近来选用瑞典粉末钢作了若干次热处理。

多次实践发现，它们有个显著特点，即淬火后若干时间非常柔软（与未淬火前相比）。这种现象已经在RWL34单体钢及大马钢上若干次实验，直接见证过有bbk、刀觞。

因为没有热处理过其他钢材，仅感觉这是个不普通，但很有意义的现象，为此征求大家的看法。（作过刀具热处理的朋友都知道，热处理变形是个比较严重。需要认真对待的问题。因为热处理往往发生在较晚工序，变形的问题很可能造成严重后果。）

最初发现这个现象是热处理电炉刚到，处理钢材里有两条大马钢（300mmX35mmx4mm），淬火后（冷却到室温）其中有一条略有弯曲，想反向弯曲较直。根据经验，如果是淬火钢，必须使较大力量，因此用虎钳夹住弯曲点下方，用手使大力反向弯曲。但结果是钢条上部立刻弯曲，因为是新炉，感觉结论是没有淬上火，较直后又重新作了热处理。但以后发现，同时处理的另外一条硬度却没有问题。

作过若干次热处理后，对炉温控制、保温时间、淬火介质等已经比较熟悉，结果也很稳定。这时再次发现，以前的结论是错误的，通过对一把330x35x3的西式厨刀热处理，明确验证了： 当淬火后（钢材已经到室温）若干时间，这种瑞典粉末大马钢可以轻易变形弯曲，甚至比未淬火前要轻松的多。但室温下放置几分钟或更长时间后，再也无法将其弯曲变形。

其后，用RWL34单体钢作了二把整体折刀背锁，精密成型后热处理，准备除锁头部油淬，其他自然冷却（硬度约55-56），淬火后，发现忘了留弹簧余压缩量，因此利用这种特性作了位置改变。并且由于背锁较单薄，在近两小时时间后，仍然可以轻易塑性变形，但第二天就无法校正了。这种现象再次验证。 RWL34同样可以作到。

昨天，刀觞兄也在场验证了这种现象，一把刃长约200x38x4的Bowie，轻松用两手塑性弯曲（更正确说是几个指头使其变形），但随着时间，变形的难度越来越大（大约10分钟后就不行了），而且在此淬火后这段可变形期间，用锉刀打磨，发现硬度已经达到59以上。
不过很遗憾，当时只看到刀背有些弯曲，较直都作到刀背上，等发现刀腹有变形时，已经过了可变形时间，好在还有打磨余量，否则就必须重新热处理了。

热处理条件总结：
淬火温度： 1050－1100
冷却介质： 油， 水玻璃（均未加热，因为厂家未建议，也未发现淬火液温度变化对硬度的影响）
出淬火液温度： 室温（略高些，主要是淬火容器不大，淬火液被加热，因此温度略高些，但不会超过30C）

变形程度：
从淬火液中拿出时，200x38x4的钢板可以用双手弯曲，比1mm厚普通铁板都轻松，基本无弹性变形。
5分钟后，难度较大，超过同尺普通钢板，但仍有塑性变形能力，略有弹性。
24小时后，塑性变形强度超过弹性变形强度，除非敢于破坏性测试，基本不发生塑性变形。

回火：
低温（175-220）或高温（510-520)回火后都没有这种现象，不论紧接淬火还是隔断时间回火。

深冷关系：
变形后如果立刻作深冷处理（液氮），会有很微小的回复变形，且变形不再。 但回火后再作深冷，则不产生变形。

结论：
1. 这是个很有意义的现象，对热处理变形后的钢材，可以在一段时间（现在看大约5分钟内最好）作校正，所需力量很小，且可在室温下加工，因此不受较直工、卡具的影响。对刀具来说，这段时间作较直应该足够，因此可以很大程度避免热处理变形造成废品。
2.  这种现象说明，这种粉末钢淬火后一段时间，某些应该发生在淬火过程的组织结构变化，延长到室温进行。因此，需要精密配合的部分加工，最好在淬火后一段时间后进行，以防止组织变化后产生的尺寸不稳定，避免此种现象的缺陷。
3. 油淬、水玻璃淬等液体冷却淬火方法对此种现象没有明显影响（不过，空冷冷却到室温需要的时间可能太长，可能超过轻易变形期）
4. 这种现象作长剑时可以充分利用，尤其对DIYer有意义，因为不可能为单只剑作工、卡具。

[ 本帖最后由 damasteelfan 于 2006-8-14 15:25 编辑 ]

不能够

实践出真知!!!!

雨权

常规钢材没有这样的现象．惟独时效处理有这样的现象．但只提高一两度，没有这么明显的硬化现象．

damasteelfan

原帖由 雨权 于 2006-8-14 15:44 发表
常规钢材没有这样的现象．惟独时效处理有这样的现象．但只提高一两度，没有这么明显的硬化现象．

雨权兄，
你有经验，好像这个过程中硬度是有点增加（即属于“加快的”时效现象?），但不明显，因为开始就锉刀打滑。

但目前只是利用这段时间赶快校正变形，还没来得及测试硬度变化。如果硬度确实有变化，就可认为属于时效。

但这个时效比较有意思，需要测试到底要多久，因为时间太长可能变成缺点，比如现在是59，几年后成了61，韧性会下降，那就是缺点了。

h2owong

厂商对这现象有没有说明原因?

雨权

原帖由 于 2006-8-14 16:49 发表


雨权兄，
你有经验，好像这个过程中硬度是有点增加（即属于“加快的”时效现象?），但不明显，因为开始就锉刀打滑。

但目前只是利用这段时间赶快校正变形，还没来得及测试硬度变化。如果硬度确实有变化 ...

damasteelfan兄您好．我没做过热处理工作．只是凭技校的一点底子，买来两本热处理书研究做刀的相关知识．对您的这种进口的粉末冶金材料不了解．每种金属元素都有它一定的特性和规律．不同的合金材料要根据它的成分来确定相应的热处理工艺．像您这种硬化现象很少见．．但它必然是存在的，只是以前的研究没发现这种规律而已．祝老兄早日研制出一套新的热处理方法．

jpz1026

看过以上实验，小弟对刀条变形做出以下猜想：刀条在加中热后，夹持取出在介质中淬火的过程中，由于重力引起的形变和各部分冷却速度的不均匀，内部残余应力的存在是不可避免的。这就有可能引起的刀条后期的形变，当横截面积越小长度越长的钢材（比如一根钢丝加热后油淬，就很难保证其平直）在加热过程中至淬火时应尽量保证使其沿重力的方向竖直悬挂放置，且淬火时保证各部分降温速度一致。最佳效果就是工件竖直悬挂于真空炉中（正压真空炉为佳）加热，然后鼓入压缩氮气降温淬火然后立即进行回火，时效及深冷处理，以上过程中均应保证工件竖直悬挂放置。这样就会大大减小工件因为残余应力变形，开裂，后期硬化的现象。以上为小弟的愚见，说错勿笑。

[ 本帖最后由 jpz1026 于 2006-8-15 10:33 编辑 ]

内蒙张伟

这个现象我遇见过，比如弹簧钢，也有轻微的这种情况，我一般在淬火后立刻用手锤去矫正淬火时的变形，当彻底凉了后再砸就会出现裂痕了。最明显一次是实验了一块9CR18MO的 下脚料（一5*13*180MM的直条），当时是为了试验淬火后 的钢材硬度，加热到1000度多点（目测温度）后放到油里冷却，等这个小料彻底冷却后我就用锤子砸，以试验硬度何 强度，结果很 轻易的就 弯曲了 （直条成了S型弯曲），又用锉刀锉也很容易锉掉肉，当时认为是热处理做的 不对没淬上火，认为还是电炉能做，就把这个小料随手扔到工作间的地上了 。过了约一个星期，在地上又发现了这个小条子，就用淬火后的一把 弹簧钢刀砍这个小条（试验弹簧钢硬度）结果损伤是一样的，这时对这个小条子产生兴趣了 ，就用锤子砸，结果用力砸两下后条子没变形，用力砸了一下结果这个小条子一下断掉了（断裂面的钢材颗粒很细），用锉刀锉已经锉不动了（硬度58没问题），很有意思的现象。这个现象对做刀很有好处

damasteelfan

原帖由 jpz1026 于 2006-8-15 00:43 发表
看过以上实验，小弟对刀条变形做出以下猜想：刀条在加中热后，夹持取出在介质中淬火的过程中，由于重力引起的形变和各部分冷却速度的不均匀，内部残余应力的存在是不可避免的。这就有可能引起的刀条后期的形变，当 ...

jpz1026兄，

热处理变形确实和许多因素有关，我现在的经验还不如上班1星期的热处理学徒，因此比较难以全面掌握热处理技术，好在我需要处理的钢材比较单一，形制也单一，应该能简单些。

但我想， 变形是热处理大问题之一，而有些刀具热处理需要（比如局部淬火）很容易引起变形的技术，特别是长刀剑变形将是大问题。
如果淬火到室温后有一段较充足的时间校正淬火变形，我就敢于提早实验1mi长剑条的热处理了，毕竟1米长剑条对专业热处理技师也是个考验。

现在看来，可以利用RWL34及类似钢材（比如内蒙张伟兄的弹簧钢经历）的这个特性，这样就多了热处理变形校正的手段。而且这个时间段现在好像比较长，至少到室温（夏天的）后还有若干分钟，校正应该基本够用了。

校正后的钢材立刻深冷，会有微量的回弹，这应该是校正应力释放的结果，但回弹量现在看来比较小，应该可以利用矫枉过正的办法克服。而校正后自然放置到第二天，或者更长，则回弹基本没有观察到；校正后立刻回火，回弹也未观察到，且这两种情况下再作深冷，校正的状态仍可以保持。
这说明： 当利用这段时间校正后，室温状态的残余组织变化在不剧烈（比如液氮深冷）环境中产生的应力不足以产生变形。因此合理的工艺想象是：
1. 淬火后校直，低温回火，深冷，低温回火，深冷； 或
2. 淬火后过赢校直，深冷，低温回火，深冷，低温回火； 或
3. 淬火后自然放置较长时间，回火，深冷，回火，深冷

这几种方法似乎都合理，我以后会根据实际情况，逐一测试。

fbfz

这么好的帖子　怎么没人顶

左手慈悲

希望 damasteelfan 兄可以将一系列热处理感受、经验的帖子整理出来，并且拍照加上插图，出版或做成电子书的形式。这将是很好的教材。