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熱處理應用於 扣件及緊固件的範疇 ( 理論與實際應用 )

熱處理應用於 扣件及緊固件的範疇 ( 理論與實際應用 ). 主講人： 明石金屬股份有限公司 陳邱生. 前　言. 在行業中每一製造環節，因使用鋼鐵材質，所以熱處理工程是必需且無可取代的過程，更是提升品質不可或缺之工藝；舉凡 模具、材料、成型、應用 … 等等，都與熱處理工程密不可分，其重要性自是不言可喻！. 分　類. 分　類. 下游：為數眾多之加工鏈. …. 熱　處　理　應　用. 鐵　碳　平　衡　圖. 鐵　碳　平　衡　圖. 網狀碳化物溶解. 淬火正常化. 球化退火. 退火. 熱　處　理　基　本　理　論. 熱處理三大要素 溫度、氣氛、時間.

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熱處理應用於 扣件及緊固件的範疇 ( 理論與實際應用 )

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  1. 熱處理應用於扣件及緊固件的範疇(理論與實際應用)熱處理應用於扣件及緊固件的範疇(理論與實際應用) 主講人： 明石金屬股份有限公司 陳邱生

  2. 前　言 在行業中每一製造環節，因使用鋼鐵材質，所以熱處理工程是必需且無可取代的過程，更是提升品質不可或缺之工藝；舉凡模具、材料、成型、應用…等等，都與熱處理工程密不可分，其重要性自是不言可喻！

  3. 分　類

  4. 分　類 下游：為數眾多之加工鏈 …

  5. 熱　處　理　應　用

  6. 鐵　碳　平　衡　圖

  7. 鐵　碳　平　衡　圖 網狀碳化物溶解 淬火正常化 球化退火 退火

  8. 熱　處　理　基　本　理　論 • 熱處理三大要素 溫度、氣氛、時間

  9. 熱　處　理　基　本　理　論 • 溫度：不同材質，不同處理方法，溫度不同。 • 時間：不同尺寸，不同要求，熱處理設備在處理 工件時，時間也是重點要因之一。 • 氣氛：應用保護氣氛（不氧化）是基本要求， 　 適當輸入滲碳或氮化等表面，應用氣 體可以達到表面硬化要求。 　 （模具部份另有鍍鈦等工藝也是）

  10. 熱 處 理 名 稱 釋 義 用於扣件／緊固件行業 • 真空熱處理：專用於SKD11、SLD、SKD61、SKH-9 材料模具/牙板等。 • 退火熱處理：專用於低碳鋼材料，軟化熱處理工藝 • 球化熱處理：專用於中碳鋼、合金鋼材料球墨化熱 處理工藝。

  11. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 調質熱處理：專用於中碳、合金材質，成品可抗 　 拉、拉剪、疲勞限、高張力；如螺 栓、螺帽等成品。 • 滲碳熱處理：專用於中、低碳鋼材料，表面需貫 穿、耐磨耗性、表面硬度高，但心 部硬度較低；如鉆尾螺絲、TAPPING、 DRY WALL、CHIPBOARD、木螺絲等。

  12. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 氮化熱處理：適用於低碳、中碳、合金鋼材產品材 料皆可處理；成品表面硬度拉力高、 耐磨性極佳，如軸心、軸套。 • 正常化熱處理：泛指熱間鍛造成型後，需讓鋼鐵 組織恢復正常組織以利再次加工之 產品。 ※部份產品無法冷鍛時，工法上需熱鍛成型。

  13. 熱 處 理 名 稱 釋 義

  14. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 麻田散鐵： Martansite→馬氏體 • 當鐵—碳合金沃斯田鐵化後急速冷卻（或稱淬火）至低溫（室溫附近）時將產生麻田散鐵。 • 組織: 麻田散鐵-整個區域內呈 現細針狀及麻葉狀組織 • 熱處理: 850℃水淬. • 硬度: HRC 64

  15. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 回火溫度由室溫逐漸上升時，先是內應力弛釋，麻田散鐵由體心正方逐漸變為體心立方，接著殘留沃斯田鐵變態為一種特殊的麻田散鐵，然後組織逐漸變成回火麻田散鐵。 • 回火麻田散鐵其實是細緻的雪明碳鐵與肥粒鐵。 • 組織: 白色基地為殘留沃斯田散鐵, 　 其中針狀為回火麻田散鐵 • 熱處理: 850℃水淬.

  16. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 雪明碳鐵：Cemenite → 滲碳體 • 化學式為Fe3C，為具有斜方晶系結構的間隙化合 物。硬度很高，但脆性極大。在230℃以下具有 弱鐵磁性，而在230℃以上則失去鐵磁性。不易 受硝酸酒精溶液腐蝕，但受鹼性苦味酸鈉的腐蝕。 主要由FeO與CO反應得到。

  17. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 球狀雪明碳鐵 • 組織: 白色粒狀是雪明碳鐵, 基地為肥粒鐵. • 熱處理: 780℃,加熱1小時,徐冷. • 硬度: HB160 ~ 210 • 網狀雪明碳鐵 • 組織: 白色網狀是初析雪明碳鐵, • 層狀為波來鐵. • 熱處理: 900℃,加熱1小時,爐中冷卻. • 硬度: HB220 ~ 250

  18. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 沃斯田鐵： Austenite →奧氏體 奧氏體的晶體結構為面心立方，其溶碳能力較大，強度低，可塑性強，膨脹靈敏，無磁性，有一定韌性。 • 組織: 白色基地為殘留沃斯田散鐵, 　 其中針狀為回火麻田散鐵 • 熱處理: 850℃水淬. • 硬度: HRC 64

  19. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 波來鐵：Pearlite →珠光體 是鋼鐵的一種由鐵素體和雪明碳鐵構成的層狀組織。波來鐵中通常含有88%的肥粒鐵和12%的雪明碳鐵， 整體的含碳量約為0.8%。波來鐵組織在鋼的顯微組織中是最常見的。 • 組織: 波來鐵. • 熱處理:950℃,加熱1小時, • 爐中冷卻. • 硬度:HB 180 ~ 200

  20. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 波來鐵組織的層間距離會依據冷卻速率的不同。當冷卻速率較慢，例如放置在爐中冷卻時，生成的肥粒鐵和雪明碳鐵組織較粗，因此稱為粗波來鐵；放置於空氣中冷卻時，由於冷卻速率較爐冷快，生成的波來鐵組織較細，稱為中等波來鐵或糙斑鐵(sorbite)。 • 組織: 回火的糙斑鐵 • 熱處理: 820℃水淬 , 580℃回火. • 硬度: HRC 30 ~ 40

  21. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 波來鐵組織的層間距離會依據冷卻速率的不同。在油中冷卻時，當冷卻速率更快，生成的波來鐵組織更細，就稱為細波來鐵或吐粒散鐵(troostite)。細波來鐵的機械性質較粗波來鐵好，而中波來鐵則介於兩者之間。 • 組織: 基地是回火後的吐粒散鐵  (二次吐粒散鐵). • 熱處理: 850℃,加熱1小時,爐 中冷卻. • 硬度: HRC 50

  22. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 肥粒鐵： Ferrite → 鐵素體 是鋼鐵的一種顯微組織，通常是α-Fe中固溶少量碳的固溶體，一般的鋼鐵中可能固溶有其它合金元素等雜質。同時，肥粒鐵也是波來鐵和變韌鐵的構成組織之一。肥粒鐵具有鐵磁性，所以它也是鋼鐵材料磁性的來源。 • 組織: 基地為白色的肥粒鐵, 網狀細線是結晶粒與結晶粒的交界, 結界內的黑點是非金屬夾雜物, 主要是氧化物. • 熱處理:950℃,加熱1小時,正常化. • 硬度: HB 40 ~ 70

  23. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 變韌鐵 ：Bainite → 貝氏體 • 化學是由沃斯田鐵在波來鐵溫度範圍以下和馬氏體點（麻田散鐵轉變開始的溫度）以上的溫度範圍內分解而成的肥粒鐵和雪明碳鐵的混合體。 • 貝氏體分為兩種，在較高溫度（350～550℃）形成的稱「上貝氏體」，其組織在光學顯微鏡下呈羽毛狀；在較低溫度形成的稱「下貝氏體」

  24. 熱 處 理 名 稱 釋 義 • 組織: 白色基地是麻田散鐵, 基地內有羽毛狀上變韌鐵 另有些吐散粒鐵與變韌鐵共存. • 熱處理: 930℃加熱1小後在400℃鹽 浴中40秒,恆溫變態後,水冷. • 組織: 黑色針狀部份為下變韌鐵, • 白色部份為麻田散鐵,與殘留 • 沃斯田鐵. • 熱處理: 從880℃~890℃加熱1小後,在 • 290℃~300℃鹽浴中15分,恆溫變 • 態後水冷. • 硬度: HRC 50 ~ 55

  25. 常見工作上問題之釋疑 • 1、ISO、DIN、IFI 規範制定之盲點： 硬度判定；如滲碳層定義。 • 2、手法及機械校正：校正手法因人而異。 • 3、設備稽核週期及重點：基本檢驗設備昂貴，不落實。 • 4、不同工作站之串聯問題解決：如電鍍抱怨！ • 5、客戶要求的衝突性：如用料要求設限但規範不能達到！

  26. 問題討論 謝謝大家

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