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1.1 導論
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1 熱處理方法
用金屬材料所製造之模具或者各種零件構件﹐ 用金屬材料所製造之模具或者各種零件構件﹐必須具有預 期的特性。這些特性、 期的特性。這些特性、由於模具或者各種零件構件的使用目的 與使用環境有所不同而異。然而金屬材料之特性﹐ 與使用環境有所不同而異。然而金屬材料之特性﹐主要會受到 化學成份和內容組織的影響而產生各樣式之變化。對相同的金 化學成份和內容組織的影響而產生各樣式之變化。 屬材料來講﹐對它實施朔性加工或者熱處理時﹐ 屬材料來講﹐對它實施朔性加工或者熱處理時﹐通常材料內部 或者表面層的組織會發生變化﹐因此可以改變材料的特性。 或者表面層的組織會發生變化﹐因此可以改變材料的特性。 所謂「熱處理」是指”對材料施以適當之加熱與冷卻﹐ 所謂「熱處理」是指”對材料施以適當之加熱與冷卻﹐而 利用加熱和冷卻的配合來得到所需要的特性為目的之處理而 言”。針對相同材質來說﹐雖然化學成份相同﹐但施以不同熱 針對相同材質來說﹐雖然化學成份相同﹐ 處理時﹐因為可改變其組織﹐所以得到不同的特性﹐例如﹐ 處理時﹐因為可改變其組織﹐所以得到不同的特性﹐例如﹐不 同的機械或者物理性質等。 同的機械或者物理性質等。 Page 4
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1.2.4淬 1.2.4.1目 的
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火(Quenching)
利用急冷的方式以阻止波來鐵變態﹐而得到高硬度的麻田散鐵組織﹐這種 使鋼材硬化的熱處理方法﹐可使鋼材硬度增加且變得強化﹐此種方式稱之 淬火(Quenching)。 1.2.4.2淬火方法 a.時間淬火(Time Quenching) 從淬火溫度放入淬火液(水或油)中迅速冷卻﹐經過適當時間後提出再徐冷卻之。 b.加壓淬火(Press Quenching) 齒輪﹑彈簧等淬火時﹐特別忌諱發生淬火變形﹐故可用模具加壓擠入而油淬﹔ 鋸刃﹑安全刮鬍刀等較薄物件則進行夾式淬火(Die Quenching) 。 c.噴射淬火(Spray Quenching) 針對要淬火硬化的部份﹐噴射淬火液而急冷﹐與一般之淬火法相同﹐水冷端 迅速冷卻而成理想淬火﹐其不必硬化的另一端則空冷之。
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2.1 導論 2.2 說明
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2.金屬材料 金屬材料
….....…….………… 13 ….....…….………… 14 ….....…….………… 15 ….....…….………… 16 ….....…….………… 17 ….....…….………… 18 ….....…….………… 19 ….....…….………… 20 ….....…….………… 22 ….....…….………… 23 ….....…….………… 24 Page 3
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1.2.7.1目 的
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1.2.7表面硬化(Case Hardening)
所謂表面硬化是以適當的方法把材料的表層(Case)硬 化﹐而材料心部(Core)仍然保有強韌性的處理。經過這 種處理﹐可以改善材料表面的耐磨耗或耐疲勞性﹐而內 部的強韌組織可以補強硬化表面層的脆性﹐對衝擊力發 生抵抗作用。 1.2.7.2方 法 表面硬化法有許多種類﹐可以分為化學的方法與物理的 方法等兩種﹐隨著模具工件之使用目的不同﹐可以選用 適當的方法來達到表面硬化之目的。
2.2.1 SS41(低碳鋼 低碳鋼) 低碳鋼 2.2.2 S45C(構造用中碳鋼 構造用中碳鋼) 構造用中碳鋼 2.2.3 SK2 / SK3(高碳工具鋼 高碳工具鋼) 高碳工具鋼 2.2.4 SKS3(高級鎢合金工具鋼 油鋼 高級鎢合金工具鋼,油鋼 高級鎢合金工具鋼 油鋼) 2.2.5 SUJ(SUJ 1 ~ SUJ 5軸承鋼 軸承鋼) 軸承鋼 2.2.6 SKD11(冷加工模具鋼 冷加工模具鋼) 冷加工模具鋼 2.2.7 SKD61(熱加工模具鋼 熱加工模具鋼) 熱加工模具鋼 2.2.9 SKH10(鎢系高速鋼 鎢系高速鋼) 鎢系高速鋼 2.2.10 SKD51(鉬系高速鋼 鉬系高速鋼) 鉬系高速鋼 2.2.11 SUS(不鏽鋼系 不鏽鋼系) 不鏽鋼系
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1.2.2退
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火(Annealing)
將鋼料加熱至適當溫度﹑保持適當時間﹐再以較慢的冷卻速率﹐ 冷卻至常溫的過程﹐稱之為『退 火』。
1.2.2.1目 的 使鋼件變軟﹐以便加工(例如鑄件)。 使晶粒變細﹐以增加強度和韌性。 消除由於冷卻或常溫加工﹐高溫加工時所產生的應力。 減低其溫度﹐增加機械切削性﹐或常溫下之加工性。 除去化學組織的不均勻性。 消除加工時所發生之內應力。 生成所需的顯微結構﹐得到所希望的機械性質或物理性質。
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2.2 說明
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2.2.1 SS41(低碳鋼) 普通構造用碳鋼﹐又稱做『軟 鋼』﹐我國CNS規定第2種這類鋼品，記號為
2.2.8 FDAC(日立特殊鋼 熱加工模具鋼)….....…….………… 21 日立特殊鋼,熱加工模具鋼 日立特殊鋼 熱加工模具鋼
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3.Tool Parts 應用
3.1 SKD 11 3.2 SKD 61 3.3 SKS 3 ….....…….………… 26 ….....…….………… 27 ….....…….………… 28
Aபைடு நூலகம்E
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1.2 名詞解釋
1.2.1熱處理(Heat Treatment) 所謂熱處理﹐就是將鋼料加熱至高溫﹐再予以連續性的冷確﹐隨著冷確 方式之不同而有所別﹐茲將各種冷卻方式分述如下： 1.2.1.1 在爐中冷卻﹐謂之”爐 冷”(Furnace cooling) ﹐冷卻速度極慢﹐ 我們稱之為『退 火』(Annealing) 。 1.2.1.2 在空氣中冷卻﹐謂之”空 冷”(Air cooling) ﹐冷卻速度中庸﹐ 此法謂之『正常化』(Normalizing) 。 1.2.1.3 在油中或水中冷卻﹐謂之”油 冷”(Oil cooling)或”水 冷” (Water cooling) ﹐冷卻速度較快﹐稱之為『淬 火』 (Quenching) 。
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1.2.2.2退火方法 完全退火(Full annealing) 目的在調整結晶組織﹐完全軟化。 等溫退火(Isothermal annealing) 在高於等溫變態曲線鼻端的溫度約650℃下﹐進行等溫處理﹐則可迅速 軟化退火。 消除應力之退火(Stress relieving) 此法是消除冷間加工工作的內部應力而軟化﹐或除去熔接工作的內部 應力而回復韌性或簡少淬火變形之處理。 水退火(Water annealing) 將工件家熱至低於變態點100℃左右(碳鋼為650℃)保持10分鐘﹐ 再放置於水中﹐水冷之。此法目的在於機械加工的軟化程度之迅速法。 光輝退火(Bright annealing) 在保護氣氛或真空下﹐進行退火﹐防止表面高溫氧化及脫碳﹐而保持 其表面光輝狀態。
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T/F TOOL常用金屬材料與熱處理 簡介
製程工程處 : B/E PROJECT 初版製作者 : 張嘉銘 時間/版次 : 06/13/2001 Rev. :A版 教材學習時間: 2小時
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1.2.6.1目 的
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1.2.6深冷處理(Sub-zero Treatment)
使淬火後殘留的沃斯田鐵繼續變態完成﹐以增加硬度。 1.2.6.2方 法 由於麻田散鐵變態的溫度(MS ﹑MC)隨著含碳量的增加而 下降﹐導致殘留的沃斯田鐵(Retained Austenite)的含 量增加而造成機械強度下降或尺寸的不安定等問題。為 了使殘留的沃斯田鐵的量減少﹐假如把淬火後的鋼(冷 卻至室溫)﹐再繼續冷卻至更低的溫度(例如0℃以下)﹐ 變態就會繼續進行﹐這種熱處理的方法叫做”深冷處理” (Sub-zero Treatment) 。
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1.2.5回 1.2.5.1目 的
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火(Tempering)
降低硬度﹑增加韌性。如希望硬度與抗張強度要高﹐則回火溫度就要低﹔如果 希望韌性與伸長率大者﹐則回火溫度要高。原則上﹑只有淬火者才需施行回火﹐ 不過正常化者也可回火。 1.2.5.2回火方法 a.低溫回火(Low Temperature Tempering) 回火溫度100～200℃﹐使麻田散鐵成為問火麻田散鐵組織。適用於高硬度和 耐耗磨性的刀類或量規。 b.高溫回火(High Temperature Tempering) 回火溫度400～650℃﹐使麻田散鐵成為回火吐粒散鐵﹐或回火糙斑鐵組織。 廣用於機械構造用鋼等要求強韌性者。回火溫度﹑其保持時間的設定取決於 所要求的機械性質(即硬度)﹐通常回火溫度高時﹐硬度及強度減少﹐伸長度﹑ 斷面縮減率與衝擊值會些微增加。
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2.1導論 導論
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2 金屬材料
工業上所用的碳鋼中，鋼筋、鋼板等的構造用鋼料，大多 工業上所用的碳鋼中，鋼筋、鋼板等的構造用鋼料， 使用在建築。橋樑。船舶、火車車輛和其他一般構造物上， 使用在建築。橋樑。船舶、火車車輛和其他一般構造物上，其 含碳量在0.12～0.2％左右。 含碳量在0.12～0.2％左右。雖然沒對這些構造用碳鋼的成分 0.12 做嚴格的規定，但若P 做嚴格的規定，但若P和S的含量過高時，則材質不良，所以 的含量過高時，則材質不良， P和S的含量不能超過某限量。這些鋼材大多是用鹼性平爐或 的含量不能超過某限量。 轉爐所精煉的。大部分是在軋延狀態或者鍛造狀態使用，而不 轉爐所精煉的。大部分是在軋延狀態或者鍛造狀態使用， 加以熱處理。 加以熱處理。