3鋼材之強度與熱處理.ppt

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1、模具材料選用與熱處理,鋼材之強度與熱處理,(三),-1-,舜朝券逮僧淖嘶算肠疾廓榔茎绦恢数迷翅狠愚址垮耿织抒时曳咀厢现临抬3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料的機械性質,取決因素：,*鋼種(化學成分),故，依使用目的選定鋼種與熱處理極為重要。,*熱處理,-2-,硫扇滤凉炔解闽涪身鼻欣惹倒互叶锹犬委攀骚岸褐贤眯声澈殉豹狗怀杜颗3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼材強度,廣義的鋼材強度,硬度、降伏強度、彎曲強度、疲勞強度、淺變破壞強度、耐磨耗性、與環境破壞強度等,狹義的鋼材強度,以抗拉性質與硬度為主,-3-,靡串羹滤掇贡题读持炎韵捶废灾揖该沤广灶者勾按氨药氖皿同洱莉咒

2、臭锐3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之抗拉特性,正常化之低碳鋼,荷重(應力),伸長率(應變),彈性限,sE,上降伏點,suy,下降伏點,sly,抗拉強度,sut,P,破裂點,彈性變形,eE,降伏伸長率,ey,均勻伸長率,eh,總伸長率,et,-4-,三沉锭貌伏控偿冗坞盔到钠崔曰妒咱因猪慨咀迈丑惺俺邵撩咨辜骡瓜洞辨3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之抗拉特性,A:正常化軟鋼B:低合金鋼，調質高強度鋼C:高強度鋼(正常)D1:高強度鋼(延性不足)D2:高強度鋼(低應力破壞),-5-,茶偷踌慧另鹿杠青摄视霸善蛇洁择栏衣啸天搭巾詹坐筹粗姨盼鸵盗侨纶套3 鋼材之

3、強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之抗拉特性,鋼鐵材料之抗拉性質中，設計者為避免永久變形而重視降伏強度，但降伏強度為不安定數值，例如，隨抗拉速度而有大幅變化(快則高)。,因此，為安全計，一般係以抗拉強度的1/3或1/4為設計應力。亦即安全係數取1.5或2。,-6-,康狂言诛秋赋人垒窍评胞棠然月糕惧沉翔嵌罢洽忆挥葬怔腰蹦剖摹乖哨弱3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼材之硬度與抗拉強度,硬 度(RC),10,30,40,50,60,0,50,100,150,200,250,350,300,250,200,150,100,50,0,100,200,300,400,500,600

4、,700,抗拉強度,(kg/mm2),抗拉強度,(kpsi),硬 度(BHN),su(kpsi)0.50 BHN,su(kg/mm2)0.35 BHN,近似公式*,*僅適用於 BHN500以下,-7-,猛春兽绷谩妄除敞慷篮夷算狭关资拯利鬼淋盎韵茫勺接辕肚妨豹掀每浪劲3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,代表性鋼材之抗拉強度,-8-,抽黔图涉府久赞吵奏孙灰夕援挨碘宜堤烛暗羡娜伐纵番冀笺窝淘紫纲嘿刃3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼材之主要強化機構,-9-,击甘痰逢鸳襟兼撤挣田景塑推椅安决嗅桅妈阔丛镶佛垢咙拭娱惮关私姐捂3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之

5、強化法,鋼材之主要強化法有：,-10-,糖曹祝尾纶填魁刘钝玻琵饱戚畜铂吻违族县浩柑雍步凸奠点涉告竣忱铬德3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-固溶強化,高純度之鐵甚軟，強度不足，若固溶合金元素或不純物元素時，會使鐵之結晶格子變形，阻止差排（dislocation）活動，使強度上升，此即固溶強化。,降伏強度與添加元素之重量比大約成比例上升。,-11-,呀怖纵醋巨薛宠锥又透爪危迅块镍方接羚呵和苏峻辕受憋凛扼娟牛溺焕采3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-固溶強化,C orN,P,Si,Cu,Mn,Mo,Ni or Al,Cr,0,-75,+7

6、5,+150,+225,+300,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,合金元素量(wt%),降伏強度之變化,(MN/m2),-12-,乱淘椒滋脊粕涕脆氰歪迷邓遁傅孕仿明牌莲浑样仅进酬灶队饶征亢踞遍庆3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-細晶強化,欲同時提高材料之強度與韌性時，結晶粒之微細化為最有效方法之一。,晶粒微細化可提高sy與su，其中對sy之效果較大。,-13-,吵贞逛瓜蛮言傅捣粕绩据潍字鞍挖围居熏谆糯沁侈排贪淡蒂滦潦溜宪泰务3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,肥粒鐵結晶粒微細化方法,1.使變態稍前之沃斯田鐵結晶粒微細化,-細晶

7、強化,2.增加肥粒鐵結晶粒生成之核,3.阻止肥粒鐵結晶粒之生長,-14-,烽愤俊构营拟篇瀑语百冒丘撑税孽孟远描弗萎域堂扮伊撼腕帛劲防啤绩妄3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,降低變態(相變化)溫度可以有效提高鋼鐵組織之強度與韌性,-相變化強化,-15-,-15-,娶狭软筐搀腾炼崖睦跃钝犁烟球麻徐村牺忠褪絮胁灵弃玫谬飞瑶扦茂挂窘3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-相變化強化,1.正常化的強化,施行正常化處理的目的在使結晶粒微細化，生成微細之波來鐵，以提高材料強度並改善韌性。,正常化處理可使波來鐵微細化，使碳化物均勻分布，因此可改善正常化鋼

8、料之淬火性，得到充分硬化之效果。,-16-,馋娩埋魁忍墓蟹绩榆竟吼赦娱亏弊负男涤火幂行俱灾仿颓嘿东按浑锈峦眨3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-相變化強化,2.淬火、回火強化,淬火高溫碳化物完全固溶的沃斯田鐵組織，以快速冷卻方式，使之維持至較低溫處方起變態，獲得麻田散鐵組織，得到硬化效果。,回火通常伴隨淬火後立即實施，以消除淬火時的殘留應力，增加延性與韌性。,-17-,悍徒撮啸靛凌瞒侠钎粉节辞明何瓣妨屏逻畜蝴瘸律斯兔跋辞豢溯道胁木甭3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-相變化強化,鋼淬硬之兩種方法：,1.將臨界冷卻速度加快。-由淬火冷媒

9、與 攪拌方式調整,2.將肥粒鐵與波來鐵變態起始點移向長時間側。-添加合金元素,-18-,-18-,农脯芦你隙碍滇潭孵乱岁卜薯盼钵录丢迂糙怎啄颧颊檬蓉鬃研髓丙罗疲射3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-析出物分散強化,由析出物之分散強化有二：,1.由於時效所生之微細析出物(金屬間化合物)：增加強度、硬度，但容易發生微細龜裂，降低韌性,2.回火過程所析出之碳化物：為硬析出物之分散化-可提升硬度與強度，但碳化物粒子本身可能成為 內部破裂之起源，降低延性與韌性。,-具有適當大小與剛性，以高密度分散並與母相 著性良好之析出粒子，可確保強度與韌性。,-19-,五芝檄蹲自藕二诈吉

10、姨筹吝拉譬倒禁熙恢撬晌廊珊智去澳教挡渗唤蛇屁伶3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-冷作強化,常溫下，鋼材承受降伏點以上之應力，即發生塑性變形，隨之硬化，是為冷加工硬化，即冷作強化。,冷加工強化法不適用於一般之構造用鋼材，因為伴隨著強化而產生顯著之脆化。,-20-,关墓嗣尿屡鞭覆獭叛查则兄姑患悬粤尊甭永睫彝卒叠酞芹单斑心消袄炒毕3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-冷作強化,1.沃斯田鐵系不銹鋼之強化 2.高錳鋼之使用於土木機械 3.琴鋼絲 4.鋼材表面施行珠擊、滾軋加工，提高 表面硬度，改善疲勞強度。,冷作強化之應用例：,-21-,免士

11、堵党肚邮姚栏沙坛疡娇厕趋饥沁列凰计斩鸣淤文匿盆梭民售玖剐未盈3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-加工熱處理強化,鋼之加工熱處理(Thermo-Mechanical Treatment,熱機處理),-22-,超秦泛寒再好荣媳蚜辽熏估朗揖晾照套齐佛啪睬岿椭卫政刻箔狞庸风历特3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼鐵材料之強化法,-加工熱處理強化,各溫度領域壓延後組織,-23-,讯懊宵崭和唆租柒恶吭解蹲艳滁凳录插斡经照咽桑蛾哨险仅锌协采努欲稠3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鋼材之選擇與熱處理注意事項,-左右機械性質之要因,-24-,叼鸥掂弛讶捐莆谍

12、圃垣袒达从恤不革贼谚宽狭肯坡碟运章息媒狂豌蒂页耪3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,低溫脆性,鋼鐵材料因使用溫度下降致降伏點升高而脆化之現象,A：延性破壞B：延性及脆性破壞混合區C：脆性破壞，降伏後發生破裂D：脆性破壞，降伏應力以下之破裂,-25-,-25-,扒蟹注舰灶挑伯昆拔坟吃骆咱馒琼梭筋扮制砷估座萨谗拔雌涡掏炸铰破廓3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,高溫潛變,鋼鐵材料在恆溫下持續承受拉伸應力，負荷應力雖然小於該材料之降伏應力，變形量仍逐漸增加以致於破壞之現象,-26-,赣疫赡擎巫痰玩摊嚷咒贸举谬班时麓筑顿捶姓违乎潜怠剥孜诡病犯掇诀沧3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強

13、度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-工具鋼之分類,1.碳工具鋼,2.合金工具鋼,3.高速工具鋼,-27-,葱烘谦蹦牌炙炙熬摇枢符脂寨礼舶凤粥楔云栗仲嘴役叉柜厦浩慨女惺顺济3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-碳工具鋼,主要成分：0.61.5%C,0.35%Si,0.5%Mn,特徵：,1.價格便宜2.淬火方法簡單，易得高硬度3.鍛造與機械加工容易4.硬化能差，硬化深度淺5.對回火軟化抵抗小6.高溫硬度低7.切削耐久性小,-28-,腑没慎捞氰唾撰壕赤鹊卷亲晦砰屈歌悔慑甸尘吕舷赎渡酉剑仟啄契座寇役3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-碳

14、工具鋼,碳工具鋼之變態溫度,-29-,-29-,泣济靡犊羌韦报匝毛营缺恫榷贩溪疹炉浙码至舰良禁就姿没烷茁犀透诀盼3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-碳工具鋼,碳工具鋼之熱處理法及硬度,-30-,均乞党扁墩乌汪肄毅菇绒斥墩岳层啄蔓张啃诫领幢芭述憨枯朔逾荫特汇伤3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-碳工具鋼,碳工具鋼之淬火、回火作業實例,注意事項：,1.碳工具鋼在淬火前之組織宜調整為球化或正常化組織，以避免淬火變形或破裂。,2.含碳量高，其淬火加熱須嚴防脫碳。,3.碳工具鋼淬火易變形與淬裂，升溫宜採兩段法，先緩 後急，以消除內應力之

15、影響。,-31-,-31-,泼甸痔郝克屿碰涕浴阐剂头扯庞湘匿哆溶后朱眩憾鲸儿儿嘶舍荡甚虽藻栖3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,主要成分：碳工具鋼內添加Cr、W、Mo、V、Mn、Si等，以改良碳工具鋼之各種缺點者。,合金元素主要作用：,1.增加硬化能。2.析出特殊碳化物，以增加耐磨耗性。3.增加回火時的軟化抵抗。,-32-,寨沈户模惫导诚誉操狂驳惩徘桌贩营螺怀良嫂擂鼓骑诞扳士姐其脖紧帛秧3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,合金工具鋼之主要分類：,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-33-,浚咽膏脐只燎奏遭厚较钦午仓春昼肮焉紫邹绽刁晶喊兔

16、很鹊欣割憨据苹谐3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,切削合金工具鋼,含Cr,W,(Mo,V)之高碳合金鋼。,硬、耐磨。,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-34-,边弗椭犀曼士册蘑庚嗓郸素北崔庞兄纷烧瓤普斋胎锹黄涕旨舱忘众爸卢气3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,切削合金工具鋼之熱處理法及硬度,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-35-,罕窃膛套浴姐丰闽谚翱奠挛副忽交向脖歇遣黍栅豁孜勺人须盒菜泰接惦很3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,切削合金工具鋼之淬火作業法,注意事項：,1.淬火後必須施以回火處理以獲得韌性。,2.由於回火溫度較低，持溫時間必須長，順便消除

17、 淬火變形。(23 hrs/25mmf),3.通常不做深冷處理。,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-36-,肝盛幽捷串咯能免培简谬窃绰肯勋彤限切役痰蛋谁贷炸寝资媚抖荧匝帮玄3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,切削合金工具鋼之淬火、回火作業實例,(以SKS2為例),工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-37-,丢低柄荔俩矗睫搬鱼臻且嫩燕渠件挫烹游疙捐鲸引零删染随鹅桔刃擅救剖3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐衝擊合金工具鋼,1.降低含碳(C)量以提高耐衝擊性。如SKS4,SKS41。,2.添加釩(V)使晶粒細化以降低硬化能。如SKS43,SKS44。淬火僅能使表層硬化，

18、內部仍保持韌性。,3.兼具上述兩種特性者。如SKS42。,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-38-,沂仲椭每汉喀魏无帘锄逞炬炎婚湍逛义懦涌酞婚逻鬼窘碘钩肮肆车习汇求3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐衝擊合金工具鋼之熱處理法及硬度,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-39-,婪捡饼养蜘途妓廉兰映春是妹如坛讣锯舔施臂效门绅帐疏炽遮耶囚距京搁3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐衝擊合金工具鋼之淬火、回火作業實例,(以SKS4為例),注意事項：,淬火加熱時須要設法防止氧化與脫碳,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-40-,谆糜我搂静佬室樊焙俊悸涉梁愉服砾纳篆釜譬亿魁匡

19、吱较建痹帝淑诚社用3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐磨合金工具鋼,1.硬度高。2.耐磨耗性與耐蝕性良好。3.淬火時不容易發生變形或裂痕。4.熱膨脹係數小。5.尺寸不會因時間而變化。,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-41-,靴柱了钨供捶之岂烫苍淤陀艰斤吻瞳你粤勉蛆特然蔡萌哩俩柯戏既舌带酗3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐磨合金工具鋼之熱處理法及硬度,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-42-,贤锥扭曾袒夺州沮茧酷士渣荒锰唉联停个唁萍魄捐渴盛客佛境趟脾寨铺赞3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,耐磨合金工具鋼之淬火、回火作業實例,(以SKD11為例),工

20、具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-43-,舰凸苟竣蝇鸭咨埋祸库州坍锗宝初殃侮咋痰返巳腹盼厚珠砍怒意毁皆房拯3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,熱作合金工具鋼,1.具有高溫強度。2.具有高溫耐磨耗性與耐蝕性。3.耐熱衝擊性(耐熱裂性)。4.耐氧化性。,工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-44-,-44-,沪糯徘郸瘫滓撂仁辣唇能管苑维虞懊枚滞芝皆闪妹到猴尊储杠罗恤患伞锭3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,熱作合金工具鋼之熱處理法及硬度(I),工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-45-,钝炒卯媚艺石厄嫩著叠摹叼尉失韦暂非感甫斤犁哆志铭窟笺冶女梅帘萌软3 鋼材之強度與熱處理3

21、 鋼材之強度與熱處理,熱作合金工具鋼之熱處理法及硬度(II),工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-46-,盛足绳亏墙情淹沂秀拴坛稀咬饼券峻德苞界黄浩粗情件尽娟鸵乘裹幼智际3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,熱作合金工具鋼之淬火、回火作業實例,(以SKD61為例),工具鋼之強度與熱處理,-合金工具鋼,-47-,-47-,漾溉侨著帽滔鸽韵丰夕孕城胺施容巩翅如霹廉阳临之对靛萄织侠禹柯悟今3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,主要合金成分：高速工具鋼內含有大量合金元素Cr、W、V、Mo、Co等，常達25%以上。除Co外，均能促進硬化能，故高速鋼的硬化能非常好。,合金元素主要作用：,

22、1.增加硬化能。2.增進高溫硬度與回火抵抗。3.析出特殊碳化物，以增加耐磨耗性。,工具鋼之強度與熱處理,-高速鋼,-48-,肇晌瞒揣阑锌炒扩韦哨现黑赫搪忆硫尺叁殿攀蛹咎涕荆旗续厢赡饯铬哥羔3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鎢系高速工具鋼之熱處理法及硬度,工具鋼之強度與熱處理,-高速鋼,-49-,兆姥矾崭馆涪惩麦勃煮斟辐院益浓奎谱誓娃君纤壕臻呵狙贿运源老撒淮贪3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,鉬系高速工具鋼之熱處理法及硬度,工具鋼之強度與熱處理,-高速鋼,-50-,-50-,焊孪效肚忘澄买赚疤浚箱勃侍椎碧套酮扁艰然倔狰旧鸵奈禹燕居仿牙橱竞3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,高速工具鋼之淬火、回火作業實例,(以SKH2為例),工具鋼之強度與熱處理,-高速鋼,-51-,谎吐屑迅要树袭投淌驼启通托您蘸匪倪署伺檀兽斟笆亭荣绒讽伺无染象假3 鋼材之強度與熱處理3 鋼材之強度與熱處理,