臺灣博碩士論文加值系統

在碳鋼中，低碳鋼經滲碳熱處理後，可以得到表面硬而心部軟之扣件，目前很多扣件都朝此方向製作；中、高碳鋼無法達到此要求。低碳鋼1018、1022、10B21，是常見使用於扣件的材質，佔很重要之地位，本研究是將此三種材質於熱處理後，依照其不同之特性，分析和探討。在這三種材質的螺絲，經過滲碳熱處理後，採用硬度分析及金相分析，所得結果如下：
1.碳鋼1018：
硬度分析：在同條件下，它的心部，比起1022、10B21為軟，且表面硬度比較軟。
金相分析：沒有什麼差異，但在滲碳深度上，比起1022、10B21比較沒那麼深。
優點：適合做一些條件比較特殊的螺絲，例如：表面硬度高心部軟的螺絲。
缺點：因為本身含碳量比起1022、10B21來的低所以無法達到高表面硬度的需求。
2.碳鋼1022:
硬度分析：在同條件下，幾乎跟10B21沒有什麼差別，心部及表面硬度都比1018為高。
金相分析：沒有什麼差異，但在滲碳深度上，比1018還深。
優點：三種材質，價格較便宜。
缺點：只適合一般條件，無法用在特殊情形。
3.碳鋼10B21:
硬度分析：在同條件下，幾乎跟1022沒有什麼差別，心部及表面硬度都比1018為高。
金相分析：沒有什麼差異，但在滲碳深度上，比1018還深。
優點：含有硼鋼，在熱處理時，可以讓ｓ曲線往右移的優勢，能增加冷卻時間的秒數。適合處理比較大型的滲碳扣件及高韌性要求的扣件。
缺點：無法做表面硬度高心部軟的螺絲，價格比1022貴。

In carbon steels, the low carbon steels can get fasteners which are high hardness in the surface and soft hardness in the core center after Carburizing heat treatment. However, the medium and high carbon steels cannot fabricate these screws.The low carbon steels of 1018, 1022, and 10B21 are common used in fasteners and are very important roles in this field. They are of very important significance for study. Meanwhile, after carburizing heat treatment, it is to show the different characteristics of them by hardness analysis and metallographic analysis. The achievements of the dissertation are as follows:
1.1018：
hardness analysis：The hardness of 1018 core center is softer than 1022 and 10B21 under same conditions, in the meantime, the hardness is also soft in the surface.
Metallographic analysis：It is no difference with 1022 and 10B21. Besides, the depth of carburization is not deeper than 1022 and 10B21.
advantage：It can be satisfied with some screws in special conditions; for example, the screws are high hardness in the surface and soft hardness in the core center.
disadvantage：The carbon content is lower than 1022 and 10B21. Therefore, the hardness of surface will not be higher than 1022 and 10B21.
2.1022:
hardness analysis：It is no difference with 10B21 under same conditions. However, the hardness of core center and surface is higher than 1018. metallographic analysis：It is no difference with 1018 and 10B21. Nevertheless, the depth of carburization is deeper than 1018.
advantage：The price is the cheapest of these materials.
disadvantage：It is only to use in general and normal screws.
3.10B21:
hardness analysis：It is no difference with 1022 under same conditions. However, the hardness of core center and surface is higher than 1018. metallographic analysis：It is no difference with 1022. Nevertheless, the depth of carburization is deeper than 1018.
advantage：There is Boron (B) in the ingredient. Therefore, the s curve will shift to right under heat treatment. Besides, the time of cooling will be increased. The materials will be used in big carburization and high toughness fasteners.
disadvantage：It cannot use in the screws being high hardness in the surface and soft hardness in the core center. The price is higher than 10B21.

摘要 I
Abstract III
Acknowledgements V
目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 2
1.3本文結構 2
第二章 基本理論 3
2.1鋼的種類鐵碳平衡圖 3
2.2鐵碳平衡圖 5
2.3熱處理 6
2.4滲碳處理 7
2.5滲碳用鋼 7
第三章 實驗方法 8
3.1 實驗材料 8
3.2 實驗步驟與方法 9
第四章 結果與討論 18
4.1使用1018分析後結果 18
4.2使用1022分析後結果 27
4.3使用10B21分析後結果 37
第五章 結論 48
Reference 49
圖目錄
圖 1.1 2019年全球扣件產業前10大出口國 1
圖 2.1 碳鋼含碳量與機械性質的關係[4] 3
圖2.2鐵碳平衡圖[5] 5
圖3-1淬火及回火過程 10
圖3-2淬火及回火過程 11
圖3-3淬火及回火過程 11
圖3-4淬火及回火過程 12
圖3-5所示，切割機 12
圖3-6電動鑲埋機 13
圖3-7鑲埋塊 13
圖3-8研磨拋光機 14
圖3-9微小硬度機 14
圖3-10牙山打硬度方式。 15
圖3-11牙底徑打硬度方式。 15
圖3-12腐蝕器具 16
圖3-13金相顯微鏡 16
圖4-1 1018第一次淬火回火成品(牙山)圖。 18
圖4-2 1018的一次淬火回火成品(牙底徑)圖。 19
圖4-3 1018的二次淬火回火成品(牙山)圖。 20
圖4-4 1018的二次淬火回火成品(牙底徑)圖 21
圖4-5 1018第一次淬火回火成品中心200倍金相分析圖。 21
圖4-6 1018第一次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 22
圖4-7 1018第一次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 22
圖4-8 1018第一次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 22
圖4-9 1018第一次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 23
圖4-10 1018第一次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 23
圖4-11 1018第二次淬火回火成品中心200倍金相分析圖。 24
圖4-12 1018第二次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 24
圖4-13 1018第二次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 25
圖4-14 1018第二次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 25
圖4-15 1018第二次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 25
圖4-16 1018第二次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 26
圖4-17 1022第一次淬火回火成品(牙山)圖。 28
圖4-18 1022第一次淬火回火成品(牙底徑)圖。 29
圖4-19 1022第二次淬火回火成品(牙山)圖。 30
圖4-20 1022第二次淬火回火成品(牙底徑)圖。 31
圖4-21 1022第一次淬火回火成品中心200倍金相分析圖。 31
圖4-22 1022第一次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 32
圖4-23 1022第一次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 32
圖4-24 1022第一次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 32
圖4-25 1022第一次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 33
圖4-26 1022第一次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 33
圖4-27 1022第二次淬火回火成品中心200倍金相分析圖。 34
圖4-28 1022第二次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 34
圖4-29 1022第二次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 35
圖4-30 1022第二次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 35
圖4-31 1022第二次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 35
圖4-32 1022第二次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 36
圖4-33 10B21第一次淬火回火成品(牙山)圖。 38
圖4-34 10B21第一次淬火回火成品(牙底徑)圖。 39
圖4-35 10B21第二次淬火回火成品(牙山)圖。 40
圖4-36 10B21第二次淬火回火成品(牙底徑)圖。 41
圖4-38 10B21第一次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 42
圖4-39 10B21第一次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 42
圖4-40 10B21第一次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 42
圖4-41 10B21第一次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 43
圖4-42 10B21第一次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 43
圖4-43 10B21第二次淬火回火成品中心200倍金相分析圖。 44
圖4-44 10B21第二次淬火回火成品中心500倍金相分析圖。 44
圖4-45 10B21第二次淬火回火成品牙山200倍金相分析圖。 44
圖4-46 10B21第二次淬火回火成品牙山500倍金相分析圖。 45
圖4-47 10B21第二次淬火回火成品牙底徑200倍金相分析圖。 45
圖4-48 10B21第二次淬火回火成品牙底徑500倍金相分析圖。 45
表目錄
表2.1 各種碳鋼的用途[4] 4
表3-1低碳鋼1018成分表 8
表3-2低碳鋼1022成分表 8
表3-3低碳鋼10B21成分表 8
表3-4第一次淬火及回火條件。 9
表3-5第二次淬火及回火條件。 10
表4-1 1018第一次淬火回火成品(牙山)。 18
表4-2 1018第一次淬火回火成品(牙底徑)。 19
表4-3 1018第二次淬火回火成品(牙山)。 20
表4-4 1018第二次淬火回火成品(牙底徑)。 21
表4-5 1018第一次淬火回火成品韌性測試表 27
表4-6 1018第二次淬火回火成品韌性測試表 27
表4-7 1022第一次淬火回火成品(牙山)。 28
表4-8 1022第一次淬火回火成品(牙底徑)。 29
表4-9 1022第二次淬火回火成品(牙山)。 30
表4-10 1022第二次淬火回火成品(牙底徑)。 31
表4-11 1022第一次淬火回火成品韌性測試表 37
表4-12 1022第二次淬火回火成品韌性測試表 37
表4-13 10B21第一次淬火回火成品(牙山)。 38
表4-14 10B21第一次淬火回火成品(牙底徑)。 39
表4-15 10B21第二次淬火回火成品(牙山)。 40
表4-16 10B21第二次淬火回火成品(牙底徑)。 41
表4-17 10B21第一次淬火回火成品韌性測試表。 47
表4-18 10B21第二次淬火回火成品韌性測試表。 47

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