國立虎尾科技大學 材料科學與工程學系 實驗五結報 碳鋼定量金相分析 指導老師: 黃信智 老師 班級: 四材料二乙 組別: 第四組 報告負責人: 王堉安 41232211 組員: 游舜承 41232238 周育煒 41232219 何品翰 41232213 李昀諭 41232218 陳廷睿 41232233 中華民國 114 年 06 月 11 日 目錄..............................................................................................................i 圖目錄........................................................................................................iv 表目錄........................................................................................................vi 目錄 第一章 實驗目的 ...................................................................................... 1 1.1 目的................................................................................................... 1 1.2 動機................................................................................................... 1 第二章 實驗原理 ...................................................................................... 2 2.1 金相研磨原理 ................................................................................. 2 2.2 金相腐蝕原理 ................................................................................. 2 2.3 金相顯微鏡的基本原理 ................................................................. 2 2.4 晶粒度計算 ..................................................................................... 2 2.4.1 面積法 .......................................................................................... 2 2.4.2 格子點法 ...................................................................................... 3 2.4.3 線段法 .......................................................................................... 4 第三章 材料與方法 .................................................................................. 6 3.1 實驗設備 ......................................................................................... 6 3.2 實驗耗材 ....................................................................................... 11 3.3 實驗材料 ....................................................................................... 14 3.4 實驗流程 ....................................................................................... 15 3.5 實驗步驟 ....................................................................................... 16 i 3.5.1 切片與取樣 ................................................................................ 16 3.5.2 研磨............................................................................................. 16 3.5.3 拋光............................................................................................. 16 3.5.4 腐蝕............................................................................................. 17 3.5.5 顯微鏡觀察與拍攝 .................................................................... 17 3.5.6 晶粒度分析 ................................................................................ 17 第四章 實驗結果與討論 ........................................................................ 18 4.1 淬火熱處理 (水淬) ..................................................................... 18 4.1.1 S45C 水淬 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min).................... 18 4.2 回火熱處理 (低溫) ..................................................................... 21 4.2.1 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) (低溫) ................ 21 4.3 回火熱處理 (高溫) ..................................................................... 24 4.3.1 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) ................ 24 4.4 硬度試驗 ....................................................................................... 27 4.4.1 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) 水淬 硬度試驗 . 27 4.4.2 S45C 低溫回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) 硬度試驗 ... 27 4.4.3 S45C 高溫回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) 硬度試驗 ... 27 4.5 衝擊試驗 ........................................................................................... 29 4.5.1 S45C 淬火溫度(830℃)持溫時間(20 min)水淬 衝擊試驗..... 29 4.5.2 S45C 低溫回火溫度(150℃)持溫時間(60 min) 衝擊試驗..... 30 ii 4.5.3 S45C 高溫回火溫度(600℃)持溫時間(60 min) 衝擊試驗..... 31 第五章 結論............................................................................................. 32 參考文獻................................................................................................... 33 iii 圖目錄 圖 2.1 面積法.............................................................................................. 3 圖 2.2 格子點法 ......................................................................................... 4 圖 2.3 線段法.............................................................................................. 5 圖 3.1 水冷式切割機 ................................................................................. 7 圖 3.2 化學排煙櫃 ..................................................................................... 7 圖 3.3 OM 光學顯微鏡 .............................................................................. 7 圖 3.4 金相壓痕器 .................................................................................... 7 圖 3.5 拋光研磨機 ..................................................................................... 8 圖 3.6 墊片.................................................................................................. 8 圖 3.7 鑷子與脫脂棉 ................................................................................. 8 圖 3.8 吹風機.............................................................................................. 8 圖 3.9 白紙................................................................................................. 9 圖 3.10 壓克力板 ....................................................................................... 9 圖 3.11 游標高度規 ................................................................................... 9 圖 3.12 輔助量測治具 ............................................................................... 9 圖 3.13Charpy 衝擊試驗機..................................................................... 10 圖 3.14 強力銑削剖溝機 ........................................................................ 10 圖 3.15 拋光絨布 ..................................................................................... 11 圖 3.16 砂輪片.......................................................................................... 11 圖 3.17 矽膠手套 ................................................................................... 12 iv 圖 3.18 酒精.............................................................................................. 12 圖 3.19 個號數砂紙 ................................................................................ 12 圖 3.20 黏土 ........................................................................................... 12 圖 3.21 夾鏈保鮮袋 ................................................................................ 13 圖 3.22（5%）NITAL 腐蝕液 ................................................................ 13 圖 3.23 氧化鋁粉 .................................................................................... 13 圖 3.24 S45C 830℃ 20 min 水淬 ........................................................... 14 圖 3.25 S45C 150℃ 60 min 低溫回火 ................................................... 14 圖 3.26 S45C 600℃ 60 min 高溫回火 ................................................... 14 圖 3.27 流程圖......................................................................................... 15 圖 4.1.1 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20min) (水淬) 5 倍 ........... 18 圖 4.1.2 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20min) (水淬) 50 倍 ......... 19 圖 4.1.3 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20min) (水淬) 線段法 100 倍............................................................................................................... 19 圖 4.2.1 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫) 5 倍 ......... 21 圖 4.2.2 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫)50 倍 ........ 22 圖 4.2.3 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫) 線段法 100 倍........................................................................................................ 22 圖 4.3.1 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 5 倍 ......... 24 圖 4.3.2 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 50 倍 ....... 25 v 圖 4.3.3 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 50 倍 線段 法 100 倍................................................................................................... 25 圖 4.5.1 S45C 830℃ 20 min 水淬左右斷面照片 ............................ 29 圖 4.5.2 S45C 150℃ 60 min 低溫回火左右斷面照片 .................... 30 圖 4.5.3 S45C 600℃ 60 min 高溫回火左右斷面照片 ................... 31 表目錄 表一 硬度對照表 .................................................................................... 28 vi 第一章 實驗目的 1.1 目的 本實驗旨在深入瞭解定量金相分析之基本原理、常用方法與實施技巧，以 建立對材料微觀組織定量評估的基礎認知。 1.2 動機 本實驗旨在透過分析金相材料中之含碳量，進一步探討不同材料在微觀層 次上的組織結構與其對材料性質所產生之影響。碳含量為影響鋼鐵類材料相變 化及機械性質之關鍵因素，藉由金相觀察與定量分析，得以深入理解材料在不 同熱處理或成分控制下所呈現之微觀組織與特性變化。 1 第二章 實驗原理 2.1 金相研磨原理 為了去除試片表面產生的應變層及熱效應層，需藉由研磨來達成。研磨過 程可分為粗磨與細磨兩個階段，粗磨主要用以去除較大之表面不平整與損傷 層；細磨則進一步提升表面平整度與光滑度。透過逐步研磨處理，可使試片表 面達到適合金相顯微鏡觀察之條件。 2.2 金相腐蝕原理 金相腐蝕是利用腐蝕液對試片表面進行選擇性蝕刻，藉以顯現材料內部的 微觀組織結構。由於晶界處原子排列較不規則，具有較高的自由能，較易與腐 蝕液發生化學反應，進而優先被腐蝕形成微小凹溝。不同組織因其化學成分與 結構特性不同，腐蝕速率亦有所差異，導致腐蝕程度不同。以上原因使晶粒、 晶界及其他組織特徵得以明顯呈現，便於後續金相顯微鏡之觀察與分析。 2.3 金相顯微鏡觀察原理 光學金相顯微鏡觀察原理是利用光線照射試片表面，透過不同組織對光的 反射、折射及吸收特性，產生明暗與對比差異。再配合不同放大倍率的物鏡觀 察，使得金相組織的細微結構得以清晰呈現，從而分析材料的微觀組織特性。 2.4 晶粒度計算 2 2.4.1 面積法 方法一：如圖 2.1 所示，以方格與組織重疊，計算某特定相中所估的方格 數除以總方格數即為面積比。 方法二：將照片中特定相剪下秤重並除以原來之總重，即為面積比。（面積 法計算方格數時，在圓內的方格不完整者，一律已半格計算）公式如下: Ошибка!=Ошибка! (1) 式中 Va-試片中 α 相的總體積； V-試片的總體積；Aa-金相中 α 相的總面積； A-金相觀察的總面積。 圖 2.1 面積法 2.4.2 格子點法 如圖 2.2 所示，將 3×3 或 4×4 或 5×5 的點格子中與組織重疊並調整適當倍 3 率使特定相之間的距離約等於格子的間隔。計算特定相中的格子點數再除以總 格子點數，即為特定相體積比。（將格于交點與特定相邊外恰巧相交時，以 0.5 點計）公式如下: Ошибка!=Ошибка! (2) 式中 Va-試片中 α 相的總體積； V-試片的總體積；Pa-α 相與格子點的總交點 數； P-格子點的總數。 圖 2.2 格子點法 2.4.3 線段法 本文以此方法進行實驗，如圖 2.3 所示，將有刻度的長線段與組織重疊， 量出特定相中截線段的總長，再除以原線段總長度即得特定相的體積比。公式 4 如下: Ошибка!=Ошибка! 式中 Va-試片中 α 相的總體積；V-試片的總體積；La-在 α 相中的線段總長； L-線段總長。 圖 2.3 線段法 5 (3) 第三章 材料與方法 3.1 實驗設備 (1) 水冷式切割機:廠牌:metkon;型號:METCUT 251 ABRASIVE CUTTER， 如圖 3.1 所示 (2) 化學排煙櫃：廠牌：造鑫企業有限公司，如圖 3.2 所示 (3) OM 光學顯微鏡：廠牌：OLYMPUS；型號：BX51M，如圖 3.3 所示 (4) 金相壓痕器，如圖 3.4 所示 (5) 雙盤拋光研磨器：廠牌：三鵬儀器股份有限公司；型號：TOPLAPPING 4000，如圖 3.5 所示 6 (6) 墊片，如圖 3.6 所示 (7) 鑷子與脫脂綿，如圖 3.7 所示 (8) 吹風機，如圖 3.8 所示 (9) 白紙，如圖 3.9 所示 (10) 壓克力板，如圖 3.10 所示 (11) 游標高度規，如圖 3.11 所示 (12) 輔助量測治具，如圖 3.12 所示 (13) Charpy 衝擊試驗機，如圖 3.13 所示 (14) 強力銑削剖溝機 型號：LC-250HD ，如圖 3.14 所示 7 圖 3.1 水冷式切割機 圖 3.2 化學排煙櫃 圖 3.3 OM 光學顯微鏡 圖 3.4 金樣壓痕器 8 圖 3.5 雙盤拋光研磨 圖 3.6 墊片 圖 3.7 鑷子與脫脂綿 圖 3.8 吹風機 9 圖 3.9 白紙 圖 3.10 壓克力板 圖 3.11 游標高度規 圖 3.12 輔助量測治具 10 圖 3.14 強力銑削剖溝機 圖 3.13 Charpy 衝擊試驗機 11 3.2 實驗耗材 (1) 拋光絨布，如圖 3.15 所示 (2) 砂輪片，如圖 3.16 所示 (3) 矽膠手套，如圖 3.17 所示 (4) 酒精，如圖 3.18 所示 (5) 砂紙，如圖 3.19 所示 (6) 黏土，如圖 3.20 所示 (7) 夾鏈袋，如圖 3.21 所示 (8) 腐蝕液 (5%)Nital，如圖 3.22 所示 (9) 氧化鋁粉，如圖 3.23 所示 12 圖 3.15 拋光絨布 圖 3.16 砂輪片 13 圖 3.17 矽膠手套 圖 3.18 酒精 圖 3.18 各號數砂紙 圖 3.20 黏土 14 圖 3.21 夾鏈保鮮袋 圖 3.22 (5%)Nital 腐蝕液 圖 3.23 氧化鋁粉 15 3.3 實驗材料 (1) S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) (水淬)，如圖 3.24 所示。 (2) S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) (低溫)，如圖 3.25 所示。 (3) S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫)，如圖 3.26 所示。 圖 3.25 S45C 150℃ 60 min 低溫回火 圖 3.24 S45C 830℃ 20 min 水淬 16 3.4 實驗流程 圖 3.26 S45C 600℃ 60 min 高溫回火 17 利用水冷式切割機切取試片 研磨試片，號數低至高(120、240、 400、600、800、1000)，研磨時需開啟 水龍頭讓少許水池持續淋在試片上方 及周圍 拋光 用水洗淨試片表面 噴灑酒精於試片表面後並吹乾 使用(5％)Nital腐蝕液腐蝕試片 再使用酒精並吹乾 利用顯微鏡觀察並記錄拍照 (使用光學金相顯微鏡5、10、20、50、 100倍率) 進行晶粒度分析 圖 3.27 流程圖 3.5 實驗步驟 18 3.5.1 切片及取樣 使用水冷式切割機切割試樣，切割試樣時，進刀速度應緩慢避免產生毛 邊，否則會影響組織結構，並依比例切割且注意試片長度不可太長或太短（以 12mm 以下為宜）。表面較厚的氧化物應以敲擊方式去除，避免影響試片觀察， 而試片邊綠須以 45 度倒角，避免研磨時劃破砂紙。 取樣時，應選取有充分的代表性並保證切取時試樣內部的組織不發生改 變。 3.5.2 研磨 檢查經加工後的試片，選擇較工整的表面進行研磨。研磨過程要在有流水 持續沖洗的狀態下研磨，先用粗顆粒的砂紙（號數小）將試片表面磨平使其刮 痕方向一致後再轉 90 度以較細顆粒的砂紙重複上述的動作直到最細顆粒的砂紙 （號數大），旋轉的目的是確保由較粗的砂礫產生的磨傷被隨後較細的砂礫完全 消除；在切換砂紙號數之前，用水沖洗樣品以去除表面碎屑。這次的實驗是從 120 號的砂紙開始研磨，再依序由 240、400、600、800 最後再到 1000 號，研 磨過程中須注意力道大小，避免造成受力不平均，另外，切勿用手指觸摸試片 表面，否則會造成刮痕以及指紋的沾粘。 3.5.3 拋光 19 經過砂紙研磨的試片表面是一細微磨痕的平面，必須拋光變成平整無痕的 鏡面。拋光是採用旋轉圓盤式拋光機，用手拿住試片，以適當壓力將試片表面 壓在旋轉絨布面上，拋光時絨布上要加適當的氧化鋁粉，因為這時氧化鋁粉會 留在絨布上的纖維堆裡，當試片經過時便會有切削的作用必須用水拋去除所有 的氧化鋁粉。然後再以酒精清洗，最後以吹風機吹乾。拋光效果好壞取決於細 磨時所留磨痕的粗細和均勻程度，如果在拋光前磨面還留較深磨痕，既使深的 磨痕為極少數，在拋光過程也很難將磨痕除去，因拋光只能除掉表明極薄一層 金屬；既使拋光時間延長也得不到理想的鏡面必須重新細磨再進行拋光。 拋光 絨布上的或許會有細小別人研磨下的砂礫在使用前務必清洗乾淨再操作，拋光 時也要隨時清理以免持續刮花拋光面（3~5 分鐘清理最佳）。 3.5.4 腐蝕 拋光後之試片若直接觀察，僅能看到孔洞、製縫等缺陷，若經適當侵蝕 後，則可觀察到晶粒、品界及各種相，這是因為不同的成分、結構、結晶方向 等受腐蝕之速率不同造成光線反射率之差異而顯現出不同深淺與色澤：拋光後 要將表面徹底清洗後進行擦拭法腐蝕，以免拋光面形成氧化薄膜；適當腐蝕時 間以試樣拋光面顏色雙化（光亮表而失去光澤覺銀灰色）判斷，腐蝕後要快速 用水沖洗中止腐蝕緊接最快速度用酒精漂洗用吹風機熱風吹乾。若腐蝕時間不 夠則應重新拋光再侵蝕，若直接重浸蝕效果反而不佳，往往晶粒界形成台偕； 20 過度腐蝕，也是必須拋光後再腐蝕"必要時要回到細砂紙研磨。腐蝕後之試片應 立即觀察照相，避免長時間存放時所造成之氣化問題。 3.5.5 顯微鏡觀察與拍攝 將腐蝕後之試片置於 OM 光學顯微鏡下觀察，對焦時應將試片靠近物鏡， 轉動粗調節輪將試片調離物鏡至初步對焦，再轉動微調節輪使精準對焦，物鏡 倍率由小逐步調大(由 5 倍轉至 100 倍)。使用顯微鏡觀察試片時，試片的檢查 面和顯微鏡的光軸須成垂直，為達到此要求，可採用手動壓平器在平台上放少 量黏土，將試片與平台壓平，最後使用顯微鏡上的照相設備將試片顯微組織拍 攝下來，以做保存與紀錄。 3.5.6 晶粒度分析 利用講義所學的面積法，線段法或格子點法。首先要先確定照片的放大倍 率，找出晶粒度級別，再計算出平均晶粒度直徑。 21 第四章 實驗結果與討論 4.1 淬火熱處理 (水淬) 4.1.1 S45C 水淬 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) 圖 4.1.1 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) (水淬) 5 倍 22 圖 4.1.2 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) (水淬) 50 倍 圖 4.1.3 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) (水淬) 線段法 100 倍 23 線段總長度：5.80+8.91+8.49+6.00+8.65=37.85cm 比例換算：37.85cm50𝜇𝑚 =1893𝜇𝑚 肥粒鐵所占長度如下： L1=5.80-3.40=2.4050=120𝜇𝑚 L2=8.91-6.81=2.1050=105𝜇𝑚 L3=8.49-6.00=2.4950=124.5𝜇𝑚 L4=6.00-3.80=2.2050=110𝜇𝑚 L5=8.65-3.80=4.8550=242.5𝜇𝑚 Ltotal=120+105+124.5+110+242.5=702𝜇𝑚 計篹肥粒鐵體積比： 702 1893 × 100% = 37.08% 計算波來鐵體積比： 1893 − 702 1893 × 100% = 62.92% 𝑚𝛼 = 7.86 × 37.08% = 2.91 𝑚𝜌 = 7.83 × 62.92% = 4.93 𝑚 = 2.91 + 4.93 = 7.84 𝑐𝑤𝑡% = 2.91 7.84 × 0.02% + 4.93 7.84 24 × 0.76% = 0.48% 25 4.2 回火熱處理 (低溫) 4.2.1 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) (低溫) 圖 4.2.1 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫) 5 倍 26 圖 4.2.2 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫) 50 倍 圖 4.2.3 S45C 回火溫度(150℃) 持溫時間 60 min) (低溫) 線段法 100 倍 27 線段總長度：9.72+5.88+8.57+7.16+10.15=41.48cm 比例換算：41.48cm50𝜇𝑚 =2074𝑚 L1=9.72-4.15=5.57×50= 278.5m L2= 5.88-3.98 =1.90×50 =95m L3= 8.57-5.87=2.70×50 =135m L4=7.16-4.10×50 =153m L5=10.15-7.00×50 =157.5m LTotal=278.5+95+135+153+157.5=819m 計篹肥粒鐵體積比： 819 2074 × 100% = 39.49% 計算波來鐵體積比： 100% − 39.49% = 60.51% 𝑚𝛼 = 7.86 × 39.49% = 3.10 𝑚𝜌 = 7.83 × 60.51% = 4.74 𝑚 = 3.10 + 4.74 = 7.84 𝑐𝑤𝑡% = 3.10 7.84 × 0.02% + 4.74 7.84 28 × 0.76% = 0.47% 4.3 回火熱處理 (高溫) 4.3.1 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 圖 4.3.1 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 5 倍 29 圖 4.3.2 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 50 倍 圖 4.3.3 S45C 回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) (高溫) 線段法 100 倍 30 線段總長度：8.92+4.72+7.91+6.40+9.51 =37.46cm 比例換算：37.46cm50𝜇𝑚 =1873𝜇𝑚 L1=8.92-1.40=7.52×50=376m L2= 4.72-1.65=3.07×50 =153.5m L3=7.91-1.78=6.13×50 =306.5m L4=6.40-1.10×50 =265m L5= 8.92-1.40×50 =376m LTotal=376+153.5+306.5+265+376=1477m 計篹肥粒鐵體積比： 1477 1873 × 100% = 78.85% 計算波來體體積比： 100% − 78.85% = 21.15% 𝑚𝛼 = 7.86 × 78.85% = 6.19 𝑚𝜌 = 7.83 × 21.15% = 1.66 𝑚 = 6.19 + 1.66 = 7.85 𝑐𝑤𝑡% = 6.19 7.85 × 0.02% + 1.66 7.85 31 × 0.76% = 0.23% 4.4 硬度試驗 4.4.1 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) 水淬 硬度試驗 三次實驗結果（HRC）：57.4、57.5、58.5 取平均 57.4 + 57.5 + 58.5 3 = 57.8 硬度試驗結果（HRC）：57.8 4.4.2 S45C 低溫回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) 硬度試驗 三次實驗結果（HRC）：55.0、53.5、52.3 取平均 55.0 + 53.5 + 52.3 3 = 53.6 硬度試驗結果（HRC）：53.6 4.4.3 S45C 高溫回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) 硬度試驗 三次實驗結果（HRB）：97.5、100.6、100.5 取平均 97.5 + 100.6 + 100.5 3 硬度試驗結果（HRB）：99.5 32 = 99.5 表一 硬度對照表 材料 硬度試驗結果 S45C (水淬) 53.6（HRC） S45C (低溫回火) 57.8（HRC） S45C (高溫回火) 99.5（HRB） 33 4.5 衝擊試驗 4.5.1 S45C 淬火溫度(830℃) 持溫時間(20 min) 水淬 衝擊試驗 圖 4.5.1 S45C 830℃ 20 min 水淬左右斷面照片 斷面面積平均: 94.9 + 83.1 2 2 = 89𝑚𝑚 = 0.89𝑐𝑚 2 吸收之能量: 0 0 ∆𝐸 = 25.62 × 0.65 [cos (138. 5 ) − cos (143. 5 )] = 0.914𝑗 衝擊值: Ι= 0.914 0.89 = 1.03𝑗/ 2 𝑐𝑚 34 4.5.2 S45C 低溫回火溫度(150℃) 持溫時間(60 min) 衝擊試驗 圖 4.5.2 S45C 150℃ 60 min 低溫回火左右斷面照片 斷面面積平均: 86.0 + 87.4 2 2 = 86.7𝑚𝑚 = 0.867𝑐𝑚 2 吸收之能量: 0 0 ∆𝐸 = 25.62 × 0.65 [cos (137. 5 ) − cos (143. 5 )] = 1.11𝑗 衝擊值: Ι= 1.11 0.867 = 1.28𝑗/ 2 𝑐𝑚 35 4.5.3 S45C 高溫回火溫度(600℃) 持溫時間(60 min) 衝擊試驗 圖 4.5.3 S45C 600℃ 60 min 高溫回火左右斷面照片 斷面面積平均: 89.9 + 87.0 2 2 = 88.5𝑚𝑚 = 0.885𝑐𝑚 2 吸收之能量: 0 0 ∆𝐸 = 25.62 × 0.65 [cos (102 ) − cos (143. 5 )] = 9.92𝑗 衝擊值: Ι= 9.92 0.885 = 11.2𝑗/ 2 𝑐𝑚 36 第五章 結論 S45C 由於是亞共析鋼(低於 0.8%)，所以一般組織為波來鐵和肥粒鐵為主。 本次實驗量測顯微組織的含碳量是透過定量分析法中的線段法，將上述實 驗數據對照標準值可得出。 S45C 標準含碳量 0.42-0.48%[3]的範圍內，而實驗結果為含碳量 0.294%水 淬、0.08%油淬、0.121%PVA 4%淬火，全不再標準範圍內，較大的可能性為金 相組織的錯誤判斷，導致計算出的含碳量有所出入。 油淬的冷卻速率是三者中最慢的[3]，所以可以清晰地看見晶界、晶粒；水 淬是冷卻速率最快的，因此碳來不及析出，所以晶界模糊難以區別組織，且整 體組織顏色偏暗；PVA 4%淬火的冷卻速率介於上述兩者之間，而觀察組織 可 以發現碳只稍微在晶界析出，才推測冷卻速率介於油、水之間。 綜合組織與硬度的結果，可以推測當組織中析出的碳越少，即與鐵的融合 度較高時，硬度越高；反之當碳從組織中析出越多，碳鋼的硬度越低。 37 38 參考文獻 [1] 熱處理與金相實驗 實驗報告注意事項-黃信智教授著 [2] S45C 中碳鋼| 炬鋒鋼材供應及服務整合 [3] William D. Callister, Jr. . David G. Rethwisch, Materials Science and Engineering, 10/e, 林貞君,(林貞君),高立圖書 39
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