Page 126 - 捷運技術 第51期

122 徐展賦、陳信智 整鑄錳鋼岔心製作工藝及應用

(二) 熱處理

高錳鋼的熱處理與普通鋼淬火處理不同，高錳鋼在水中淬火後不是變硬，而是變軟。所
以，高錳鋼的淬火也叫水韌處理，即將高錳鋼鑄件加熱到碳化物固溶的溫度1050℃，保溫一
定時間，然後在水中快速冷卻，形成單一的奧氏體組織，使鋼的強度和韌性大幅度提高。然
後透過預硬化或服役過程中受到衝擊力作用，產生加工硬化，從而達到耐磨的作用。在熱處
理過程中，碳化物是在固溶狀態下溶解到奧氏體中的，所以又叫固溶強化處理。熱處理後力
學性能為：抗拉強度615～1275MPa；降伏強度340～470MPa；硬度：HBl80～225。

1. 加熱速率
高錳鋼在加熱升溫時，為了避免650℃以下發生珠光體轉變，開始溫度要慢，升溫速
度為90℃/h；溫度高於650℃時，超過了高錳鋼的彈性變形溫度，高錳鋼由彈性狀態
進入塑性狀態，同時脆性碳化物逐漸溶入奧氏體中，改善了鋼的強度和塑性，所以要
以150℃/h的升溫速度快速升溫到1050℃，加熱速率如圖1所示。

2. 加熱溫度的選擇
選擇加熱溫度的依據是既能保證碳化物充分溶解，又不會使奧氏體晶粒過熱粗大。由
於高碳高錳耐磨鋼中(Fe，Mn)C型碳化物加熱到1000℃即能全部溶解，為了提高擴散
速度，使成分更均勻，固溶溫度在1000～1050℃為宜。溫度超過1050℃，奧氏體晶粒
開始長大；當溫度達到1150℃時，不僅奧氏體晶粒粗大，而且產生明顯的過熱現象，
材質變脆。

3. 保溫時間的選擇
選擇適當的保溫時間，使碳化物能充分溶解、成分均勻；保溫時間過長，晶粒容易粗
化，影響材料力學性能。高錳鋼鑄件加熱溫度為1050℃時，保溫時間2h時，力學性能
最好。

4. 水韌處理
水韌處理中的水冷處理，目的是要得到奧氏體，把高溫奧氏體保留到常溫，使鋼有很
好的韌性。由於高錳鋼的相變溫度為960℃，如果鋼件從出爐到入水時間過長，鋼件
溫度降到960℃以下時奧氏體析出的碳化物分佈在奧氏體晶界上；在隨後的水冷過程
中，在奧氏體晶界上出現裂紋，導致鋼材脆性增大。高錳鋼在空氣中從1050℃降到
960℃需要超過30s，所以在水淬處理時，鋼件從出爐到入水不能超過30s，這樣就能

保證水淬後不析出碳化物，得到單一奧氏體組織。

1050±30
1000
800 650~700
溫度 t/℃ 600 水冷

400
升溫速度 升溫速度
200 75℃/h
150 升溫速度90℃/h 150℃/h
0 1 2 3 4 5 6 7 7.5 8 8.5 9 10 11 12 13
時間 r/h

圖1 熱處理曲線圖