篇名低碳钢在不同热处理条件下组织变化之观察作者吴泉昌台北.PDF

篇名 ： 低碳鋼在不同熱處理條件下組織變化之觀察 作者： 吳泉昌 。台北市立南港高級工業職業學校 。鑄造三忠 。 余翊嘉。台北市立南港高級工業職業學校 。鑄造三忠 。 呂存軒。台北市立南港高級工業職業學校 。鑄造三忠 。 貳●正文 ： 一 、目的和方法： 低碳鋼在工業及日常生活中佔據了極重要的地位 ，用於製造機械零件通常要 經過熱處理 ，就像是鏈條 、螺栓 、鉚釘…等生活上用量較多數的零件 ，不僅 在我們做實驗時 ，可以讓我們更了解如何處理此材料的正確用法 。 在熱處理過後 ，低碳鋼會有些許的硬化 ，若是為了加工方便 ，適宜使用退火 的方法 ，如需使用硬化的碳鋼 ，可使用退火及回火的用法。 本研究所採用的方法也就是四種熱處理方法 ，正常化 、退火 、淬火 、回火 ， 每個方法都有各種的優點 ，也有各自困難的程度 。 二 、實驗方式和步驟 ： 1. 材料取得 ： 本研究從S20C的低碳鋼條上切4個相隔1公分的記號，以便下料的工作，接著 ， 將低碳鋼條使用手工鋸鋸下4塊，因金相實驗需要4塊相同的碳鋼塊，之後將低 碳鋼塊使用粗銼刀把表面銼成平的 ，接著再使用細銼刀把表面刮痕銼的更 細 。（註一） 2. 粗研磨 ： 粗磨可以除去低碳鋼不平整的表面 ，以獲得細磨的基準面 。此項工作可用 60mesh～120mesh的砂紙 ，以手工操作 ；也可以在圓盤式研磨機上操作 。以圓 盤式研磨機上操作 ，並以水當冷卻劑 ，當去除不平衡的高度後 ，即可進行下 一個階段 。(註一) 3. 熱處理 ： A. 正常化 ： 915度C 880度C 1 正常化的目的就是要消除鑄造或不正常熱處理產生的粗大組織 ，或是消除加 工產生的殘留應力 ，使低碳鋼的顯微組織標準化 ，低碳鋼正常化後可產生細 的肥粒鐵與波來鐵混合組織使得低碳鋼易加工。我們是使用正常化過的低碳 鋼條 ，鋸切時 ，比較容易 ，也使銼和磨的手工程容易許多 。 B. 退火 ： 925度C 910度C ㄧ般使用退火的目的通常是將其軟化 ，消除內應力 ，增加其可切削性調整晶 體組織以便獲得不同的性質 。 我們使用的是完全退火 。 完全退火是為了消除低碳鋼的帶狀偏析使其均勻化 ，此種熱處理必須在高溫 （1000度C～1300度C），溫度越高 ，均質化速率越快 ，但是會導致低碳鋼組 織粗大化 ，嚴重者會發生過熱現象且破壞了均質化的效果。(註二) 也因此把低碳鋼從熱處理爐中拿出後 ，放置於室內溫度下 ，需要等待空氣將 低碳鋼的上千溫度降低至平常溫度，這項程序需要很久的時間 ，最少一天 。 C. 淬火 ： 935度C 910度C 2 淬火是為了達到低碳鋼最高硬度 ，也是為了獲得完全的麻田散鐵組織 。 需要加熱至與退火溫度相同 ，淬火前的加熱並維持溫度的方式稱為沃斯田鐵 化，當低碳鋼內的碳均勻地溶於沃斯田鐵即拿出加入冷水中急速冷卻。(註二) 淬火前需要去銹和雜質,也不能有孔洞 ，必須將所需的條件達成後即可放入熱 處理爐加溫 ，接著 ，將低碳鋼從900度C以上的熱處理爐拿出後 ，必須將其物 件放入冷水中冷卻，並已攪拌水桶中的水 ，讓水富有流動性 ，使溫度更快的 下降 ，產生淬火過後擁有的條狀沃斯田鐵 ，淬火後也需要馬上清除表面的髒 汙 。 D.回火 ： 回火是為了消除淬火產生的內應力 ，使低碳鋼的硬度不致損失 ，若是為了降 低硬度、增加延展性和韌性 ，則需使用高溫回火。(註二) 我們用高溫回火 ，將淬火鋼加熱至600度C 以下 ，放置在空氣中ㄧ段時間 ，再 放置冷水中冷卻 。回火是以和淬火相同的程序使用 ，不同的是最後須要放置 空氣中一段時間 ，再把低碳鋼條放入冷水中攪拌 ，回火會產生許多的組織 ， 統稱回火麻田散鐵 ，是由細緻的雪明碳鐵和肥粒鐵混合的混合物 。 4. 細研磨 ： 細磨的操作是先用粗顆粒的砂紙將低碳鋼的表面磨平 ，再以較細顆粒的砂 紙 ，將前一次研磨的痕跡完全磨掉 。在每一次更換不同粗細砂紙時 ，必須將 低碳鋼條旋轉90度 ，