臺灣博碩士論文加值系統

本研究是使用坩鍋式電阻爐熔解市售H63黃銅合金(此為中國大陸之牌號)，分別在合金內添加0.09 wt% 、0.30 wt% 、0.41 wt% 、0.51 wt% 、0.82 wt% 、1.09 wt%、1.28 wt% 、1.39 wt%、1.49 wt% 、1.71 wt% 的鐵後鑄錠，以光學顯微鏡與掃描式電子顯微鏡觀察其金相顯微組織，以EDS半定量其析出相的成份，並利用BEI影像分析鐵的形狀及散佈的位置，以X-ray量測其相的晶體結構，並針對不同成份的試片進行硬度分析以及抗脫鋅測試。

由掃描式電子顯微鏡觀察出，添加鐵元素至1.7wt%時，對於晶粒大小影響並不大，且添加鐵元素會在黃銅基底相析出圓點狀析出物，而當添加量超過0.51wt%時，會有花瓣狀鐵析出，經由X-ray繞射分析得到，其鐵析出物是晶格為bcc的α-鐵。

由BEI影像分析結果與晶粒計算軟體得知，散佈於黃銅基底的黑色圓點為空孔與鐵的析出物組成。而經由硬度測試之結果得知，散佈於黃銅基底的小圓點鐵析出物有助於整體硬度的上升，大尺寸花瓣狀析出物則會造成整體硬度的下降，在含鐵量1.28wt% 時有最大硬度。抗脫鋅反應測試之結果得知，添加越多的鐵，其抗脫鋅能力越差，且當花瓣狀鐵析出時，其脫鋅腐蝕更為嚴重，故鐵添加量應低於能生成花瓣狀鐵析出之含量，能減少脫鋅且有效的提升黃銅硬度。

In this study, the H63-brass alloys were melted using the crucible resistance furnace with addition various Fe contents of 0.09 wt%, 0.30 wt%, 0.41 wt%, 0.51 wt%, 0.82 wt%, 1.09 wt%, 1.28 wt%, 1.39 wt%, 1.49 wt% and 1.71 wt% and then ingot casting was proceeded. The microstructure and composition were analyzed using the OM plus EDS. The shape of iron and distribution was observed using the BEI. The phase constituent was examine using the XRD and the hardness and dezincification with different compositional samples.
The effect of the grain size is unobvious with 1.7 wt%Fe for the SEM results. The dot-shaped precipitates can be formed in the matrix of the brass with Fe additions. The petal-shaped precipitates was precipitated when Fe content exceeded 0.51 wt%. The Fe precipitates was a bcc structure of the α-iron from XRD results.
The dispersed black-dots in the brass matrix were a combination of the empty holes and iron precipitates from the BE image analysis and the grain size calculated software. These small black-dots precipitates can increase the overall hardness values and the big petal-shaped precipitates can reduce the overall hardness values. The hardness had the highest value with 1.28 wt%Fe. The high content iron indicated a poor ability of the dezincification resistance from a dezincification tested results. However, the de-zinc corrosion is more serious when the petal-shaped precipitates were formed. Therefore, the Fe contents should be controlled below a lower content of the petal-shaped precipitate and the de-zinc can be reduced and the hardness can be enhanced, efficiently.

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
總目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 4
2-1銅合金介紹 4
2-1-1黃銅合金的種類 4
2-2 Cu-Zn黃銅合金的主要相介紹 7
2-2-1 黃銅合金相圖 7
2-2-2 各主要相之基本性質 10
2-2-2.1 α-brass組織結構與性質 10
2-2-2.2 α+β-brass組織結構與性質 13
2-2-2.3 β-brass組織結構與性質 13
2-3 添加合金元素至黃銅合金的影響 15
2-3-1添加鋁至黃銅合金的影響 15
2-3-2添加錫至黃銅合金的影響 16
2-3-3添加矽至黃銅合金的影響 16
2-3-4添加砷至黃銅合金的影響 16
2-3-5添加硼至黃銅合金的影響 17
2-3-6添加錳至黃銅合金的影響 17
2-3-7添加鎳至黃銅合金的影響 18
2-3-8添加鈦至黃銅合金的影響 18
2-3-9添加鉛至黃銅合金的影響 18
2-3-10添加鉍至黃銅合金的影響 19
2-3-11添加稀土元素至黃銅合金的影響 19
2-3-12添加鐵至黃銅合金的影響 19
2-4 鐵在銅中的形貌 23
2-5黃銅的硬化 27
2-5-1 黃銅的硬化原理 27
2-5-2 常見黃銅的硬化方法 29
2-5-2.1 冷加工硬化 29
2-5-2.2 晶粒細化 29
2-5-2.3固溶強化 29
2-5-2.4散佈強化 30
2-5-2.5時效硬化 31
2-5-2.6纖維複合強化 33
2-6黃銅的脫鋅機制 34
第三章 實驗方法與步驟 36
3-1實驗流程 36
3-2 材料試片的製備 37
3-3微觀組織分析 38
3-3-1 OM金相顯微觀察 38
3-3-1.1 試片製作 38
3-3-1.2 砂紙研磨 38
3-3-1.3 絨布拋光 38
3-3-1.4 試片腐蝕 38
3-3-1.5 試片觀察 38
3-3-2 FE-SEM顯微結構觀察 39
3-3-3 X-ray繞射分析 39
3-3-4晶粒大小的量測 40
3-4成份分析 41
3-4-1 黃銅表面成份鑑定 41
3-4-2 黃銅組成 成份鑑定 43
3-4-2.1 EDS半定量分析 43
3-4-2.2 BEI影像分析 43
3-5 機械性能測試 44
3-5-1 洛氏硬度試驗機 (Rockwell Hardness) 44
3-6 化學性質測試 45
3-6-1 抗脫鋅測試 45
第四章 結果與討論 47
4-1鑄件巨觀形貌 47
4-2顯微結構分析 48
4-2-1 OM與SEM組織形貌分析 48
4-2-2鐵的析出路徑 59
4-3組織成份分析 66
4-4X-ray繞射分析 71
4-5 硬度分析 75
4-6 脫鋅腐蝕分析 84
第五章 結論 87
參考文獻 88

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