模具材料選用與熱處理

《模具材料選用與熱處理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、模具材料選用與熱處理南台科技大學機械工程系所曾信智博士1ò鐵系合金熱處理原理¾金屬及其合金從熔化狀態的高溫，下降到凝固溫度時，組成原子會從不規則聚集及任意變形液體狀態，變有規則性固定排列的固體狀態為變態。形成規則性排列作用稱結晶。¾金屬的種類(或合金的成分)和組織決定金屬材料各種性質，例如晶粒大小會影響同成份之金屬材料強度高低。利用光學顯微鏡來觀察金屬及其合金的顯微組織。2ò鐵系合金熱處理原理¾液態純鐵在一大氣壓下，溫度降至1538℃，開始出現固態，結晶構造體心立方(BCC)的結晶，稱δ鐵。¾當溫度繼續下降到1400℃時，長度會發生異常收縮，稱A3變態

2、，產生原因是結晶構造變成面心立方(FCC)的結晶，稱γ鐵。3ò鐵系合金熱處理原理¾當溫度繼續下降至910℃(理想狀態下)，長度卻突然膨脹，稱A4變態，結晶構造則變回體心立方的結晶，稱α鐵。¾此後溫度下降和長度的減少量成正比的關係，即不再變化。4ò鐵系合金熱處理原理¾純鐵在1400℃發生的變態和910℃左右發生的變態，稱同素變態。¾鋼(即鐵碳合金)為工業重要材料的主因，所含鐵金屬有A3變態之故。¾A0變態及A2變態是指當溫度高於相對應溫度後，該材料會由強磁性變無磁性。¾A1變態為鋼特有變態，純鐵則無此變態。5ò鐵系合金熱處理原理鐵碳合金中：¾含碳量的重量

3、百分比(wt％)約0.02wt％以下者，為純鐵。¾含碳量約0.02～2.0wt％間者，稱碳鋼。¾含碳量約2.0～6.67wt％之間者，稱鑄鐵。6ò鐵系合金熱處理原理¾含碳量6.67wt％會形成FeC化合物，稱雪3明碳鐵，很硬材料。¾純鐵在α鐵構造時溶入極少量碳原子所形成的固溶體，稱肥粒鐵。¾γ鐵構造時溶入的碳原子在2.11wt％以下所形成固溶體，稱沃斯田鐵。7ò金屬的強化機構¾強化機構是差排運動和金屬機械性質關係。巨觀塑性變形是大量差排運動結果，金屬塑性變形能力取決於差排移動能力。塑性變形關係著材料的硬度和強度（降伏和抗拉）。8P.255¾晶粒強化降伏

4、強度σy依據公式隨晶粒大小改變¾固溶強化冶金時加入異種原子以形成置換式或插入式固溶體，稱固溶強化9¾應變硬化(加工硬化)V應變硬化是延性材料產生塑性變形時變硬變強現象，亦稱加工硬化或是冷加工。大多數金屬在室溫會應變硬化。V冷加工百分率（%CW）：A變形前截面積,A變形後截面積0d¾時效硬化¾散佈硬化10P.258ò回復、再結晶和晶粒生長¾金屬性質和組織皆經由適當熱處理恢復到冷加工之前的狀況（退火處理）。V回復（recovery）,再結晶（recrystallization）,晶粒生長（graingrowth）11P.261ò表面處理改變材料使用特性，達

5、到應有功能或目的，以提高產品價值感。ò參考規格或規範¾CNS中國國家標準之相關規範¾DIN德國國家標準¾JIS日本工業標準之相關規範¾ASTM美國材料試驗之相關規範¾AMS美國航太之相關規範¾QQ軍用規範、專屬(用)或規格12ò材料組織檢查¾巨觀組織檢查：包括檢查工件是否有翹曲或畸變等變形，以及對外表或斷面直接觀察是否有脫碳、氧化、孔隙、裂縫、過熱組織等缺陷，或淬火硬化層深度或晶粒的粗細判別等。13ò材料組織檢查¾微觀組織檢查：利用觀察材料顯微組織，推測機械性質或熱處理過程及效果。¾光學顯微鏡是最普遍使用。試片需先經過切割取樣、埋覆樹脂、多道次的研磨、

6、腐蝕等步驟，在顯微鏡下觀察其組織，例如晶粒的大小、殘留沃斯田鐵比例等。14