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研究生: 李孟倫
Meng-Lun Li
論文名稱: 0.45碳亞共析鋼內spinodal相分離 與有序化相變化的研究
The study of spinodal decomposition and ordering reaction in a hypo-eutectoid steel with a 0.45 wt% carbon content
指導教授: 鄭偉鈞
Wei-Chun Cheng
口試委員: 王朝正
Chaur-Jeng Wang
顏鴻威
Hung-We Yen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 中碳鋼Spinodal相分離有序化相變化
外文關鍵詞: carbon steel, spinodal decomposition, ordering reaction
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本論文研究含碳量為0.45 wt.%的商用中碳鋼經熱處理後的相變化現象。熱處理方法為加熱至1000°C後,以水淬、空冷或爐冷方式冷卻至室溫,以及後續的低溫恆溫處理。由磁熱重分析儀(M-TGA)的分析發現經由不同熱處理的中碳鋼,得到相似的熱重溫度變化曲線,皆於485℃有磁重增加的現象,因此推斷這些經不同熱處理的中碳鋼於485℃附近是發生類似的相變化。經由穿透式電子顯微鏡分析經過不同熱處理的中碳鋼內發生的相變化情形,推論當肥粒體(α)於冷卻過程生成後,肥粒體會先經由spinodal相分離而相轉變成低溫無碳肥粒體(α’)與含碳肥粒體(α”),其反應式表示如下:α→ α’ + α”;當冷卻溫度低於485℃以下時,含碳之α”相接續發生有序化反應,含碳α”相會經由有序化反應而轉變為新析出相,反應式為α”→新析出相。故於冷卻過程中,當肥粒體相形成後的總反應式如下:α→ α’ + α”→ α’ + 新析出相。由於快速冷卻的中碳鋼內生成的新析出相的含碳量是遠高於緩慢冷卻的中碳鋼內生成的新析出相,我們亦將其表示為新析出相’。


Phase transformations of an Fe-0.45 wt.% C alloy have been studied. The methodology for the processes of the steel includes heating the steel samples to high temperature, 1000℃, and cooling to room temperature via furnace cooling, air cooling, and water quenching. We have discovered similar curves showing significant magnetic weight gain at the vicinity of 485℃ from the M-TGA measurement for the steel with different heat treatments. After examination of the phase transformations of the steel after various heat treatment by TEM, we have concluded that ferrite phase has undergone unknown phase transformations during cooling. Upon cooling from high temperature, ferrite has undergone the spinodal decomposition and decomposes into two other low temperature ferrite phases. One is carbon-free ferrite (α’), and the other is carbon-contained ferrite (α”). The spinodal decomposition is as follows. α → α’ + α”. The ordering reaction occurs at temperature below 485°C and the α” phase transforms into new precipitate, i.e. α” → new precipitate’. The overall reactions occur in the ferrite during cooling are as follow. α→ α’ + α” → α’ + new precipitate’.

第一章 簡 介 1 第二章 文獻回顧 3 2.1擴散型相變化 4 2.2非擴散型相變化 7 2.3鋼鐵的組成與相變化 12 第三章 實驗方法 29 3.1合金熱處理 29 3.2試片製備流程 31 3.3儀器分析 36 第四章 結果與討論 48 4.1 磁熱重變化 48 4.2空冷與爐冷的肥粒體相變化 50 4.3 水淬與液態氮淬的新析出物相變化 52 4.4 比較不同鐵碳合金的相變化 55 第五章 結 論 73 參考文獻 76

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