跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.91) 您好!臺灣時間:2025/02/19 19:48
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:武世乙
研究生(外文):Shyh-yii Wuu
論文名稱:SCM420含鉛鉻鉬快削低合金鋼高溫機械性質之研究
論文名稱(外文):A Study of High Temperature Mechanical Properties of Lead-bearing Free-Cutting Low Alloy Steel
指導教授:侯春看侯春看引用關係
指導教授(外文):Chun-Kan Hou
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程技術研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:193
中文關鍵詞:鉻鉬鋼含鉛快削鋼高溫機械性質介在物強度斷面收縮率伸長率應變速率
外文關鍵詞:high temperature mechanical propertiesfree-cutting low alloy steelelongationstrain ratestrengthreduction of area
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:741
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
近年來由於新式機械工具的開發,機械加工的自動化與無人化急遽發展,使得加工材料的切削性更重要,以使成本降低、加工精度提高及刀具壽命得以增長,所以快削鋼、快削低合金鋼的用量大幅增加。在快削鋼種中依其所添加的快削元素不同,可分為含鉛、含硫、含硒、含磷、含鈣、鉛鉍複合等快削鋼和快削低合金鋼。而含鉛快削鋼是既存鋼種中切屑破碎性最優良的,鉛在鋼內是獨立存在不形成化合物,可在刀口附近形成應力集中外,亦可在鋼料被切削時,在切屑留過前刀面的二次塑變過程中被擠出來,而有潤滑作用。若從鋼的製造流程(熱鍛、熱軋)而言,快削低合金鋼的高溫機械性質則顯得更重要,尤其是添加鉛、硫等元素形成的介在物,對其高溫的機械性質影響更大。有關鋼材軋延製造與其高溫機械性質的關係已有文獻探討,一般碳鋼高溫機械性質的研究已有相當多文獻研究,但快削低合金鋼高溫機械性質則少見發表。
本論文將探討自行配製之五種不同鉛、硫含量的快削低鉻鉬合金鋼,探討的變數因子有:成分、溫度、和應變速率(Strain Rate)對高溫機械性質的影響、成分和溫度對衝擊性的影響以及GLEEBLE 1500熱機模擬實驗等;並探討其微觀組織及介在物大小和分佈情形。
SCM420含鉛快削鉻鉬低合金鋼在室溫~850℃間,降伏強度和抗拉強度皆隨溫度上升而減少,在溫度超過700℃時達到一平穩值。伸長率和斷面收縮率在鉛溶點(327℃)附近劣化,延性效果極差。其後隨溫度上升而增加,超過750℃後便迅速降低;在400℃~700℃相同測試溫度下,含鉛量最少的測試材料有著最大的斷面收縮率和伸長率。
測試溫度固定在800℃時,應變速率對機械性質影響,降伏強度和抗拉強度皆隨應變速率增加而增加,但當應變速率達到0.0333s-1後,抗拉強度、降伏強度增加的趨勢隨應變速率的增加而減緩。斷面收縮率和伸長率皆隨應變速率增加而增加;隨著含鉛增加而減少。
衝擊韌性隨溫度上升而增加,在-50℃時有著最低值。且衝擊韌性隨含鉛、硫量增加而有顯著的減少。
介在物數量隨鉛、硫含量增加而增加,而在鉛硫含量為0.177wt﹪時,有明顯的下降,其原因可能是介在物的粗化。
GLEEBLE 1500熱機實驗結果顯示SCM420含鉛快削鉻鉬低合金鋼在950℃、1050℃、1150℃、1250℃等高溫機械性質。降伏強度和抗拉強度皆隨溫度上升而減少,在斷面收縮率及伸長率方面皆隨著溫度上升而增加,亦隨著鉛、硫含量增加而減少。

A Study of High Temperature Mechanical Properties of the Lead-bearing Free-Cutting Low Alloy Steel
Student:Shyh-Yii Wuu Advisor: Dr.Chun-Kan Hou
Institute of Mechanical Engineering
National Yunlin University of Science and Technology
ABSTRACT
The high temperature mechanical properties of five lead-bearing SCM420 low alloy steels were studied. It was found that yield and tensile strength had a maximum value at 327℃and then decreased with increasing temperature and leveled off at700℃. On the contrast,elongation and reduction of area had a minimum at 327℃ and
increased with increasing temperature. However,they rapidly decreased if temperature higher than 700℃. In 400℃~700℃,both elongation and reduction of area decreased with increasing lead sulfur contents .At800℃Yield and tensile strength increased with increasing strain rate.In300℃~400℃,the CVN had a minimum and decreased with increasing lead and sulfur contents. In 950℃~1250℃,yield and tensile strength decreased with increasing temperature. Elongation and reduction of area increased with temperature and decreased with increasing lead and sulfur contents.
(Keyword:high temperature mechanical properties,free-cutting low alloy steel,strain rate ,elongation,reduction of area,strength)

中文摘要……………………………………………………………….…Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………….Ⅲ
誌謝……………………………………………………………………….Ⅴ
目錄……………………………………………………………………….Ⅵ
表目錄……………………………………………………………………ⅩⅠ
圖目錄……………………………………………………………………ⅩⅢ
符號說明…………………………………………………………………ⅩⅧ
第一章 緒論…………………………………………………..…………1
1.1前言………………………………………………………………….…1
1.2鉻鉬鋼………………………………………………………………….2
1.3材料的機械性質……………………………………...………………..2
1.3.1抗拉強度…………………………………………………………..2
1.3.2降伏強度…………………………………………………………..3
1.3.3斷面收縮率………………………………………………………..4
1.3.4伸長率……………………………………………………………..4
1.3.5衝擊性……………………………………………………………..6
1.4含鉛快削鋼的特性…………………………………………..………...6
1.4.1鉛的物理化學性質……………………………………………..…7
1.4.2鉛在鋼中的溶解度及平衡圖……………………………………..7
1.4.3含鉛快削鋼的機械性質...…………………………………………8
1.4.3.1強度……………………………………………..……………8
1.4.3.2斷面收縮率和伸長率……………………..…………………8
1.4.3.3衝擊性………...…………………..………………………….8
1.4.4含鉛快削鋼的切削性…………..………………………………….8
1.4.5快削鋼的運用處………..………………………………………….9
1.5文獻回顧…………..……………………………..……………………..9
1.5.1快削鋼的發展..……………………………………………………10
1.5.2各種快削元素快削特性…………………….………….…………11
1.5.2.1鉍……………………………..……...………………………12
1.5.2.2矽……………………..………………………………………12
1.5.2.3碲……………..………………………………………………13
1.5.2.4鋯…..…………………………………………………………13
1.5.2.5鈦…………………………………….……………………….13
1.5.2.6鈣………………………….………………………………….14
1.5.2.7鉛………………………………………..……..…….……….14
1.5.2.8硫……………………………………………….…………….15
1.5.3合金元素對鋼之強度及韌性的影響………………………………16
1.5.3.1強化途徑……………………………………………………….16
1.5.3.2韌化途徑……………………………………………………….18
1.5.4鋼的高溫機械性質…………………………………………………20
1.5.4.1成分對熱強度的影響………………………………………….20
1.5.4.2應變、應變速率和溫度的影響………………………..……21
1.5.4.3變形對組織的改變………………………………….……….23
1.5.5非金屬介在物對鋼的影響………………………………...………..24
1.5.5.1硫化錳的形式………………………………………..…………24
1.5.5.2硫化鈣……………………………………………………..……26
1.5.5.3硫化鈦和硫化鋯………………………………………..………26
1.5.5.4氧化物………………………………………………..…………26
1.5.6介在物的析出……………………………………….………………27
1.5.7介在物的成長………………………………….……………………28
1.5.8熱作時介在物的塑性…………………….…………………………29
1.5.8.1硫化介在物……………………………………………….…….29
1.5.8.2矽介在物…………………………………………….………….29
1.5.9非金屬介在物對機械性質的影響…………………………….……30
1.5.9.1拉力延性……………………………………………….……….30
1.5.9.2韌性……………………………………………….…………….30
1.5.9.3機械加工性質………………………………………….……….31
1.5.10鉛的高溫氧化機構…………………………………………….…..32
1.5.11GLEEBLE 1500熱機實驗………………………..…………….…33
1.6本論文將研究課題…………………………………………….………34
第二章 實驗方法………………………………………...………..…….55
2.1材料的冶鍊…………………………………………………………….55
2.2試桿、試片的準備…………………………………………………….55
2.3拉伸試驗……………………………………………………………….56
2.3.1常溫拉伸實驗……………………………………………………..56
2.3.2高溫拉伸實驗……………………………………………………..57
2.3.2.1以不同溫度為參數………………………..………………..57
2.3.2.2以不同應變速率為參數……………………………………57
2.4衝擊實驗…………………………………………………………...…..57
2.5GLEEBLE 1500熱機實驗…………………………………………...…58
2.6金相實驗準備及觀察………………………………………..…………59
2.7介在物的大小與觀察…………………………………………..………60
2.7.1利用金相顯微鏡觀察及測量介在物………………………………60
2.7.2影像分析儀觀察及測量介在物……………………………………60
2.8掃瞄式電子顯微鏡實驗...………………………………………………60
第三章 結果與討論………………………………………………......…….72
3.1高溫拉力試片金相顯微組織觀察………………………………………72
3.2掃瞄式電子顯微鏡微觀組織……………………………………………73
3.3介在物大小分佈情形………………………………………..…………..73
3.3.1相同應變速率下…………………………………………………….73
3.3.1.1溫度變化對介在物大小分佈情形……………………………..73
3.3.1.2成分變化對介在物大小分佈情形……………………………..74
3.3.2不同應變速率下…………………………………………………….76
3.3.2.1應變速率變化對介在物大小分佈情形………………………..76
3.3.2.2成分變化對介在物大小分佈情形……………………………..76
3.4測試溫度對高溫機械性質的探討………………………………………..77
3.4.1相同成分下……………………………………………………….…..77
3.4.1.1抗拉強度……………………………………………..…………..77
3.4.1.2降伏強度……………………………………………..…………..77
3.4.1.3斷面收縮率…………………………………………………..…..78
3.4.1.4伸長率……………………………………………………..……..78
3.4.2不同成分下………………………………...………………..………..79
3.4.2.1抗拉強度……………………………………………..…………..79
3.4.2.2降伏強度……………………………………………..…………..79
3.4.2.3斷面收縮率…………………………………………………..…..80
3.4.2.4伸長率…………………………………………………..………..81
3.5應變速率對高溫機械性質的探討………………………………………..81
3.5.1相同成分下…………………………………………………..……….81
3.5.1.1抗拉強度……………………………………………..…………..82
3.5.1.2降伏強度……………………………………………..…………..82
3.5.1.3斷面收縮率…………………………………………………..…..82
3.5.1.4伸長率…………………………………………………..………..83
3.5.2不同成分下…………………………………………………..……….83
3.5.2.1抗拉強度……………………………………………..…………..83
3.5.2.2降伏強度……………………………………………..…………..83
3.5.2.3斷面收縮率…………………………………………………..…..84
3.5.2.4伸長率…………………………………………………..………..84
3.6GLEEBLE 1500熱機實驗………………………………………..………..85
3.6.1相同成分下…………………………………………………..……….85
3.6.1.1抗拉強度……………………………………………..…………..85
3.6.1.2降伏強度……………………………………………..…………..86
3.6.1.3斷面收縮率…………………………………………………..…..86
3.6.1.4伸長率…………………………………………………..………..86
3.6.2不同成分下…………………………………………………..……….87
3.6.2.1抗拉強度……………………………………………..…………..87
3.6.2.2降伏強度……………………………………………..…………..87
3.6.2.3斷面收縮率…………………………………………………..…..87
3.6.2.4伸長率…………………………………………………..………..88
3.7衝擊性…………………………………………………..…………………88
3.7.1溫度對衝擊性影響…………………………………………………...88
3.7.2成分對衝擊性影響……………………………………………………89
第四章 結論…………………………………………………………………..153
附錄…………………………………………………..………………………..154
參考文獻……………………………………………………………..………..165
作者簡歷……………………………………………………………..………..169

參考文獻
1. W.J.McG.Tegart,"The role of ductility in hot working",in"Ductility",Metal
Park,Ohia,p.133-177.
2. C.M.Sellars and W.J.McG.Tegart,Met. Rea. Vol.17,1972,p.1-24.
3. H.J.McQueen andJ.J.Jonas,Manuf.Eng. Trans.1973,vol2.
4. A.LaasraouiandJ.J.Jonas,Met.Trans,vol122A,1991,p.1547-1558.
5. 木村篤良,鉛快削鋼的製造與產品特性,西山紀念技術講座,昭和59
p.131-153.
6. 陳奉一,金工,1982.
7. The Making,Shaping and Treatment of Steel, chapter 51,p.1275-1294.
8. W.R.Warke,J.Iron and Steel Inst.,Oct.1971,p.779-780.
9. M.G.Stevevson,J.Eng.Ind.,1983p.149-120.
10. R.Milovic,J.App.Metalwork.,1983,p249-252.
11. R.Milovic,in Proc.25th,1985,p287-293.
12. E. Isaac, G. Tamman:Z.Anorg.Chem,55,1907,p.10.
13. 淺田千秋,木昌山太郎,稻垣修一:電氣製鋼,34,1963,2,p.128.
14. 淺田隆果,市橋弘行:鐵和鋼, 661980,4,s164.
15. 荒木透:日本特許公報,昭28-5156.
16. J.Woolman,A.Jacques:JISI,165,1950 July,p.257.
17. W.E.Faiberg:Material and Methods,1954 June,p.90.
18. H.w.McQuaid:Iron Age,18,1955 Aug,p.84.
19. T.Swinden:JISI,CXLVI,1943 Ⅱ,p.445.
20. W.E.Bardgett:Iron and Steel,8,1956,p.15.
21. G.W.Brock,G.M.Sinclain:Iron Age,9,1958 Jan,p.59.
22. H.Pray,R.S.Peoples,F.W.Fink:Proc.ASTM,41,1941,p.646.
23. J.L.Gregg,E.L.Jette:U.S.Patent 2378548,1945.
24. D.Bhattacharya:Mech.Work Steel Process,18,1980,p.153.
25. R.H.Aborn:Pamphlet Published by American Smelting andRefining,NY,
USA,1968.
26. G.B.Waterhouse,I.N.Zavarine:Iron Age,112,1923,p.1575.
27. F.R.Palmer:U.S.Patents 1846140(0932),2009713~2009716,1935.
28. G.C.Barnes,L.J.Geiger:"Early DevelopmentofInlandLedloyAX.
TelluriumBearingSteel",Iniand Steel Co.,1962.
29. 加藤哲男 ,阿部山尚三,中村貞行,他:鐵和鋼66,1980,4,S526~S528,S531~
S532.
30. 加藤,宇野,武田:住友金屬,22,1970,3,p.315.
31. F.W.Boulger,H.a.Moorhead and T.M.Garvey:Iron Age,167,1983 ,10,A285.
32. E.M.Trent:JISI,201,1963 ,12,p.1001.
33. 王木琴 工程材料 台灣復文興業股份有限公司,1996,p.347.
34. W.J.McG.Tegart and A.Gittins,"The Hot Deformation of Austenite",The Broken
Hill Proprietary Co.Ltd.,p.1-46.
34. Yun Y.Lee,Sun K.Kim,Do Y.Ryoo,Kwang S.Rohand SooY.Han"Effectof
Reheating Condition on The Hot Ductility of Type 304 Austenitic StainlessC.C.
Slab",Proceedings of International Conference on Stainless,1991,Chiba,ISIJ .
35. Kutumba Rao,V.,Taplin,D.M.RandRama Rao,P.,"The Grain Size Dependence of
Flow and Fracturein Cr-Mn-N Austenitic Steelfrom 300 - 1300 K",Metallurgical
Trans.,Vol.6A,1975,p.77-86.
36. Steichen,J.M."A Mathematical Description of the Elevated Temperature Flow
Behaviour of Type 304 Stainless Steel at High Strain Rate",J.of Testing and
Evaluation,Vol.1,(6),1973,p.520-523.
37. C.Rossard, and P. Blain,"Research on Hot Deformation of Steels",Rev.Met.,Vol.
55,1958,573-594,Publ. IRSID(174a),1957.
38. Djaic,R.A.P., and Joans,J.J.,"Recrystallization of High Carbon Steel Between Inter
-vals of High Temperature Deformation",Metallurgical Trans.,Vol.4,1973,p.621
-624.
40. W.J.McG.Tegart,"The Role of Ductility in Hot Working",in"Ductility",Metal
Park,Ohia,p.144-176.
41. Stuwe,H.P.and Ortner,B.," Recrystallization in Hot Working andCreep",
MetalSci.J.,Vol.8,1974,p.161-167.
42. Joans,J.J,C.M.Sellars,and W.J.McG.Tegart,"Strength and Structure Under Hot-
Working Conditions", Metallurgical Reviews,130,p.1-24.
43. C.Rossard andP.Blain,Mem.Sci.Rev.Met.,1959,56,p.286;Publish.IRSID(174),
PartⅡ,1958.
44. C.Rossard,D.Sc.Thesis,Univ.Paris,1960;Metaux-Corrosion-Ind.,1960,35,p.102-
190.
45. J.L.Uvira and J.J.Jonas,Trans.Met.Soc.A.I.M.E.,to be publish.
46. H.P.Stuwe,ibid,1965,13,p.1337.
47. S.Gorczyca,Mem.Sci.Rev.Met.,1960,57,p.153.
48. C.Rossard and P.Blain,Mem.Sci.Rev.Met.,1962,59,p.233.
49. F.B.Pickering,"Some Effect of Non-metallic Inclusions on the Properties of
Steels",Mechanical Working and Steel Processing Proceedings,1989,p.381-403.
50. T.J.Baker and J.A.Charles,1972,"Morphology of Manganese Sulphide in Steel"
Sep,p.702.
51. R.B.G.Yeo,1976,Tour.Met.,19,p.29.
52. R.Kiessling and N.Lang,1966,"Non-metallic Inclusion Steel"(PartⅡ),London,The
Iron and Steel Institute.
53. T.J.Baker and J.A.Charles,1972,"Morphology of Manganese Sulphide in Steel"
Sep,p.700-704.
54. R.Kiessling and N.Lang,1978,"Non-metallic Inclusion in Steel"The Metals
Society(London).
55. Becker,R.,Proc.Phy.Soc.,52,1940,p.71.
56. Wert,C.,J.Appl.Phys,20,1949,p.943.
57. Zener,C.,J.Appl .Phys,20, 1949.p.950.
58. P.E.Waudby in "Inclusion".Eb.F.B.Pickering,1979,The Institution of Metallurgists
(London),Monograph No.3,p.94.
59. R.Kiessling in "Clean Steel",1983,The Metals Society(London),p.1.
60. F.B.Pickering in "Towards Improved Ductility and Toughness",1971,Climax
Molybdenum Co.(Kyoto),p.9.
61. J.Gurland and J.Plateau.Trans ASM,1963,56,p.442.
62. B.I.Edelson and W.H.Baldwin.Trans.ASM,1962,55,p.230.
63. J.F.Knott in "Advance in the Physical Metallurgy and applications of steels?,
The Metals Society(London),p.181.
64. F.A.McLintock.Int.J.Fract.Mech.1968,4,p.101.
65. 日本腐蝕防蝕協會、黃忠良譯著,金屬材料之高溫氧化與腐蝕,1988,5,p95-97.
66. 陳茂村"GLEEBLE高溫熱機實驗操作及注意事項"中鋼公司1998,p1-30.
67. ASM:Metals Handbook,Properties and Selections of Metals,1961,p.1062.
68. 加藤哲男 ,阿部山尚三,中村貞行,木村篤良:電氣製鋼,53,1982,3,p.195
69. E.S.Nachtman:Tellurium,edited by W.C.Cooper,Van Nostrand Reinhold Co,NY,USA,p.373
70. 臼井英治:切削,研削加工學(上),1971,p.19
71. 臼井英治:機械試驗所報告第43號,1961

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top