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1、模具材料選用與熱處理南臺(tái)科技大學(xué)機(jī)械工程系所曾信智博士1ò鐵系合金熱處理原理?金屬及其合金從熔化狀態(tài)的高溫，下降到凝固溫度時(shí)，組成原子會(huì)從不規(guī)則聚集及任意變形液體狀態(tài)，變有規(guī)則性固定排列的固體狀態(tài)為變態(tài)。形成規(guī)則性排列作用稱結(jié)晶。?金屬的種類(或合金的成分)和組織決定金屬材料各種性質(zhì)，例如晶粒大小會(huì)影響同成份之金屬材料強(qiáng)度高低。利用光學(xué)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?液態(tài)純鐵在一大氣壓下，溫度降至1538℃，開始出現(xiàn)固態(tài)，結(jié)晶構(gòu)造體心立方(BCC)的結(jié)晶，稱δ鐵。?當(dāng)溫度繼續(xù)下降到1400℃時(shí)，長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生異常收縮，稱A3變態(tài)
2、，產(chǎn)生原因是結(jié)晶構(gòu)造變成面心立方(FCC)的結(jié)晶，稱γ鐵。3ò鐵系合金熱處理原理?當(dāng)溫度繼續(xù)下降至910℃(理想狀態(tài)下)，長(zhǎng)度卻突然膨脹，稱A4變態(tài)，結(jié)晶構(gòu)造則變回體心立方的結(jié)晶，稱α鐵。?此後溫度下降和長(zhǎng)度的減少量成正比的關(guān)係，即不再變化。4ò鐵系合金熱處理原理?純鐵在1400℃發(fā)生的變態(tài)和910℃左右發(fā)生的變態(tài)，稱同素變態(tài)。?鋼(即鐵碳合金)為工業(yè)重要材料的主因，所含鐵金屬有A3變態(tài)之故。?A0變態(tài)及A2變態(tài)是指當(dāng)溫度高於相對(duì)應(yīng)溫度後，該材料會(huì)由強(qiáng)磁性變無(wú)磁性。?A1變態(tài)為鋼特有變態(tài)，純鐵則無(wú)此變態(tài)。5ò鐵系合金熱處理原理鐵碳合金中：?含碳量的重量
3、百分比(wt％)約0.02wt％以下者，為純鐵。?含碳量約0.02～2.0wt％間者，稱碳鋼。?含碳量約2.0～6.67wt％之間者，稱鑄鐵。6ò鐵系合金熱處理原理?含碳量6.67wt％會(huì)形成FeC化合物，稱雪3明碳鐵，很硬材料。?純鐵在α鐵構(gòu)造時(shí)溶入極少量碳原子所形成的固溶體，稱肥粒鐵。?γ鐵構(gòu)造時(shí)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(qiáng)化機(jī)構(gòu)?強(qiáng)化機(jī)構(gòu)是差排運(yùn)動(dòng)和金屬機(jī)械性質(zhì)關(guān)係。巨觀塑性變形是大量差排運(yùn)動(dòng)結(jié)果，金屬塑性變形能力取決於差排移動(dòng)能力。塑性變形關(guān)係著材料的硬度和強(qiáng)度（降伏和抗拉）。8P.255?晶粒強(qiáng)化降伏
4、強(qiáng)度σy依據(jù)公式隨晶粒大小改變?固溶強(qiáng)化冶金時(shí)加入異種原子以形成置換式或插入式固溶體，稱固溶強(qiáng)化9?應(yīng)變硬化(加工硬化)V應(yīng)變硬化是延性材料產(chǎn)生塑性變形時(shí)變硬變強(qiáng)現(xiàn)象，亦稱加工硬化或是冷加工。大多數(shù)金屬在室溫會(huì)應(yīng)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0d?時(shí)效硬化?散佈硬化10P.258ò回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒生長(zhǎng)?金屬性質(zhì)和組織皆經(jīng)由適當(dāng)熱處理恢復(fù)到冷加工之前的狀況（退火處理）。V回復(fù)（recovery）,再結(jié)晶（recrystallization）,晶粒生長(zhǎng)（graingrowth）11P.261ò表面處理改變材料使用特性，達(dá)
5、到應(yīng)有功能或目的，以提高產(chǎn)品價(jià)值感。ò參考規(guī)格或規(guī)範(fàn)?CNS中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之相關(guān)規(guī)範(fàn)?DIN德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?JIS日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之相關(guān)規(guī)範(fàn)?ASTM美國(guó)材料試驗(yàn)之相關(guān)規(guī)範(fàn)?AMS美國(guó)航太之相關(guān)規(guī)範(fàn)?QQ軍用規(guī)範(fàn)、專屬(用)或規(guī)格12ò材料組織檢查?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(duì)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(xì)判別等。13ò材料組織檢查?微觀組織檢查：利用觀察材料顯微組織，推測(cè)機(jī)械性質(zhì)或熱處理過程及效果。?光學(xué)顯微鏡是最普遍使用。試片需先經(jīng)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
