《金材料知识》PPT课件.ppt

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1、鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,EPSON/BS Div./P-TECH.MEMBER SKILL-UP系列培訓教材-3,Write by P-Tech./Metal Group,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,硼/Boron/原 子 序：5/元 素 符 號：B,通 常 加 0.0005 0.003%，能 明 顯 增 加 鋼 之 硬 化 能 力，在 低 碳 鋼 特 別 有 效。由 於 硼 並 不 影 響 鐵 素 體 的 強 度，所 以 它 可 以 用 來 增 加 硬 化 能 而 毋 須 犧 牴 延 長 性、成 型 性 及 切 削 性。,鋼 鐵 中

2、 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鋁 是 一 種 除 氧 劑，鋁 除 氧 鋼(Aluminum-killed steels)有 優 良 的 韌 性，因 為 晶 粒 很 小。熱 加 工 或 熱 處 理 時 可 抑 制 晶 粒 成 長。在 氮 化 用 鋼(Nitriding steels)，鋁 與 鉻 一 齊 使 用 可 以 幫 助 形 成 複 雜 碳 化 物。,鋁/Aluminium/原 子 序：13/元 素 符 號：Al,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,硅是 煉 鋼 的 一 種 主 要 除 氧 劑，通 常 在 鋼 的 規 格 内 不 太 注 意 到硅的 含

3、量，主 要 是 看 産 品 的 除 氧 過 程。淨 面 鋼 及 半 靜 鋼 的硅含 量 很 少，通 常 少 於 0.05%硅；而 全 靜 鋼 常 含 0.5 0.30%的硅來 除 氧，若 用 其 他 除 氧 劑，則硅可 以 更 少。,硅/Silicon/原 子 序：14/元 素 符 號：Si,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,硅可 以 稍 微 提 高 鐵 素 體 的 強 度，而 不 會損 失 大 量 的 延 展 性。在 0.25%硅以 下，對 鋼 料 的 影 響 不 明 顯；但 若 超 過 2%硅，則 可 強 化 鉬、錳、鉻 的 作 用。假 使 鋼 料 含 碳 少 於 0

4、.01%而 含 3%硅左 右，則 可 減 少 磁 滯 損 失，而 用 於 變 壓 器 上，此 即硅鐵 片。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鈣 有 時 用 為 除 氧 劑，以 鈣 除 氧 的 鋼 材 通 常 會 以硅或 鋁 除 氧 鋼 具 有 更 好 的 切 削 性。,鈣/Calcium/原 子 序：20/元 素 符 號：Ca,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鈦 可 加 到 硼 鋼 中，迅 速 與 鋼 的 任 何 氧、氮 結 合，來 增 進 硼 提 高 硬 化 能 的 效 果，鈦 本 身 可 增 進 奧 氏 體 的 硬 化 能，但 鈦 在 中 鉻

5、 鋼 中 會 降 低 馬 氏 體 的 硬 度。,鈦/Titanium/原 子 序：22/元 素 符 號：Ti,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,釩 是 強 碳 化 物 形 成 元 素，可 藉 二 次 硬 化 來 抵 抗 回 火 軟 化。一 般 用 來 抑 制 鋼 熱 處 理 的 晶 粒 成 長，而 能 同 時 增 加 強 度 及 韌 性。加 釩 在 0.05%以 下 能 提 高 硬 化 能；但 太 多 反 而 會 減 低 硬 化 能，可 能 是 形 成 碳 化 物 無 法 在 奧 氏 化 時 溶 解 之 故。,釩/Vanadium/原 子 序：23/元 素 符 號：V（f

6、an),鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鉻 用 於 低 合 金 鋼 可 以 增 進 耐 蝕 及 耐 氧 化，低 溫 強 度，硬 化 能，高 碳 成 份 的 耐 磨 度。,鉻/Chromium/原 子 序：24/元 素 符 號：Cr(ge),鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,碳 化 鉻 需 要 很 高 的 奧 氏 體 化 温 度 來 溶 解，單 純 的 鉻 鋼 可能 非 常 脆，也 容 易 回 火 脆 化。鉻 是 碳 化 物 形 成 元 素，其 形 成 傾 向 介 乎 於 錳 及 鎢 之 間，所 以 抵 抗 回 火 軟 化 的 效 果 是 中 等。當

7、 加 入 鉻 10%以 上 時，則 鋼 料 耐 蝕 能 力 很 高，也 就 變 成 不 銹 鋼。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,錳 通 常 在 商 用 鋼 料 中 都 會 存 在。在 煉 鋼 過 程 中，錳 是 一 種 除 氧 劑，而 且 錳 也 有 利 於 鋼 之 熱 加 工，能 避 免 熱 裂(Hot Shortness)。錳 可 與 硫 化 錳 同 列，有 利 於 鋼 料 之 切 削 性，也 降 低 硫 脆 化 的 危 害 錳 與 碳 結 合 成 碳 化 物 的 傾 向，比 鐵 大，但 低 於 鉻。,錳/Manganese/原 子 序：25/元 素 符 號：Mn

8、(meng),鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,錳 可 略 微 提 高 鐵 素 體 相(Ferrite)的 強 度，且 能 大 量 增 進 鋼 料 的 硬 化 能(這 亦 是 為 何 普 通 碳 鋼 通 常 含 有 0.2 0.8%錳 的 原 因)，這 兩 種 效 應 會 使 正 常 化 熱 處 理 時 得 到 細 珠 光 體(Pearlite)的 強 化 鋼 料。當 鋼 含 錳 15%而 碳 約 1%時，此 鋼 料 可 用 油 淬 硬 化。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,錳 會 降 低 馬 氏 體(Martensite)形 成 的 溫 度，當

9、錳 含 量 超 過 8%時，則 奧 氏 體(Austenite)可 殘 留 至 室 溫；若 碳 含 量 高，則 大 量 碳 化 物 析 出，此 再 加 上 大 量 錳 的 強 化，使 引 發 馬 氏 相 形 成，所 以 極 耐 磨 損。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鈷 是 少 數 會 減 少 硬 化 能 的 元 素。然 而 與 釩、鉻、鎢 一 齊 使 用 卻 能 大 量 增 加 鋼 的 紅 熱 硬 度。與 碳 形 成 碳 化 物 的 傾 向，大 約 與 鐵 素 體 相 同。,鈷/Cobalt/原 子 序：27/元 素 符 號：Co(gu),鋼 鐵 中 的 合 金 元

10、 素 對 品 質 的 影 響,鎳 算 是 鋼 鐵 中 最 重 要 的 合 金 元 素 之 一，它 不 易 與 碳 形 成 碳 化 物，用 於 低 合 金 鋼 時 能 增 進 低 溫 韌 性及 硬 化 能，也 可 減 少 熱 處 理 變 化 的 敏 感 性 及 減 少 淬 火 的 扭 曲 及 龜 裂。可 以 強 化 鐵 素 體，當 與 鉻、鉬 合 時，能 得 到 高 強 度、高 韌 性 及 高 硬 化 能 的 合 金 鋼。,鎳/Nickel/原 子 序：28/元 素 符 號：Ni,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,含 5%鎳 且 1%碳，則 緩 慢 冷 卻 可 得 到 馬

11、氏 體。加 入 5%鎳 於 合 金 鋼 中 能 增 加 抗 拉 強 度 而 不 會 減 少 延 展 性。若 加 入 8 12%鎳 於 鋼 鐵 中，則 可 使 鋼 鐵 耐 低 溫 衝 擊 而 使 用 於 低 溫 容 器。若 加 入 12 15%鎳 且 含 1 意 碳，可 得 到 奧 氏 體 相。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,若 鐵 中 含 15 25%鎳、8 12%鋁、0 24%鈷、0 6%銅 則 變 成 極 高 的 硬 磁 材 料，稱 為 鋁 鎳 鈷(Alnico)。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,加 入 鋼 中，主 要 是 為 了 增 進

12、 大 氣 腐 蝕 的 抵 抗 能 力，此 目 的 下 通 常 加 入 量 為 0.2 0.5%。但 銅 會 破 壞 表 面 品 質 及 熱 加 工 性，後 者 主 要 是 熱 加 工 的 溫 度 使 銅 易 偏 析 在 晶 界 上 所 引 起。,銅/Copper/原 子 序：29/元 素 符 號：Cu,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鈮 可 降 低 韌 脆 轉 換 溫 度 及 提 高 低 碳 合 金 鋼 的 強 度，它 可 使 鋼 材 具 有 細 晶 粒、抵 抗 回 火 軟 化 及 增 加 高 溫 強 度，由 於 會 形 成 穩 定 碳 化 物，可 能 在 熱 處 理

13、會 消 耗 奧 氏 田 體 中 的 碳 而 降 低 硬 化 能 力。,鈮/Niobium/原 子 序：41/元 素 符 號：Nb(ni),鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鉬 屬 於 強 碳 化 物 形 成 元 素，可 以 抑 制 奧 氏 體 相 的 晶 粒 粗 化，亦 可 以 藉 二 次 硬 化 來 抵 抗 回 火 軟 化。含 鉬 鋼 材 回 火 軟 化 較 慢，而 且 也 有 較 高 的 高 溫 強 度 及 耐 潛 變 能 力。另 外，鉬 在 減 慢 奧 氏 體 變 成 珠 光 體 的 功 效，也 較 減 慢 奧 氏 體 變 成 變 韌 鐵(Bainite)來 得 好

14、，所 以 含 鉬 鋼 材 也 較 容 易 利 用 連 續 冷 卻 來 得 到 變 韌 鐵。,鉬/Molybdenum/原 子 序：42/元 素 符 號：Mo(mu),鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鉬 與 鉻、矽、錳 一 起 使 用 能 增 加 鋼 材 的 強 度、硬 度 及 韌 性。鉬 與 鉻 合 在 一 起，在 表 面 硬 化 處 理 時，能 增 進 表 層 的 耐 磨 性 及 心 層 的 韌 性。鉻 鉬 鋼 有 良 好 的 延 展 性、銲 接 性 及 深 硬 化 能 力。鉬 與 鎳 聯 合 的 鋼 材，具 有 延 展 性、強 度、切 削 性 及 深 層 硬 度 也

15、 可 增 進。鉬 與 鎳、鉻 組 合 則 可 得 到 高 強 度、高 韌 度 及 高 硬 化 能 的 優 良 低 合 金 鋼。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鎢 是 極 強 碳 化 物 形 成 元 素，可 藉 二 次 硬 化 來 抵 抗 回 火 軟 化。少 量 添 加 於 低、中 碳 鋼 材 內，可 略 為 提 高 硬 化 能。,鎢/Tungsten/原 子 序：74/元 素 符 號：W,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,若 加 4%於 高 碳 鋼 中，提 高 硬 度 及 耐 磨 性。若 加 到 18%鎢，可 得 紅 熱 硬 度 及 高 溫 強 度。鎢 也 可 在 工 具 鋼 中 形 成 耐 磨 粒 子。,鋼 鐵 中 的 合 金 元 素 對 品 質 的 影 響,鉛 加 到 鋼 中 是 為 增 進 切 削 性，它 並 不 溶 入 鋼 中 而 是 以 微 細 顆 粒 形 式 存 在。但 在 接 近 鉛 的 熔 點，會 變 成 液 體 造 成 脆 化。,鉛/Lead/原 子 序：82/元 素 符 號：Pb,END,