臺灣博碩士論文加值系統

耐熱鑄鐵是使用於高溫的環境中，因此需具備優良的高溫性質，例如高溫抗拉強度、高溫疲勞強度以及耐熱震性，本研究主要是探討耐熱鑄鐵之高溫強度性質與耐熱震性；針對石墨型態、基地組織與合金元素（Ni, Cr）之添加對於耐熱鑄鐵在不同試驗溫度時之高溫抗拉強度與高溫疲勞性質以及耐熱震性的的影響，並求得適用之耐熱震性指標。
研究結果得知，耐熱鑄鐵之高溫抗拉強度整體而言：添加合金之優劣順序在常溫、673K、873K時為0.5%Cr＞20%Ni-2%Cr＞無添加合金試片；在1073K時則為20%Ni-2%Cr＞0.5%Cr＞無添加合金試片。基地組織之高溫抗拉強度優劣順序在常溫、673K、873K時為波來鐵＞沃斯田鐵＞肥粒鐵；在1073K時則為沃斯田鐵＞波來鐵＞肥粒鐵。而石墨型態對於高溫抗拉強度之影響在各個試驗溫度之優劣順序皆為球狀石墨鑄鐵＞縮狀石墨鑄鐵＞片狀石墨鑄鐵。
耐熱鑄鐵之高溫疲勞強度對於同是沃斯田鐵基地而言：球狀石墨鑄鐵＞縮狀石墨鑄鐵＞片狀石墨鑄鐵。
耐熱鑄鐵之耐熱震性整體而言，石墨型態對於鑄鐵之耐熱震性的順序為球狀石墨鑄鐵＞縮狀石墨鑄鐵＞片狀石墨鑄鐵。基地組織之耐熱震性順序為波來鐵＞沃斯田鐵＞肥粒鐵；添加合金的耐熱震性以20%Ni-2%Cr＞0.5%Cr＞無添加合金試片。
本研究推導出用來評估耐熱鑄鐵高溫性質的高溫強度品質指標（QHTSP），其準確性高，可作為重要指標及參考。

Heat Resistant Cast Irons have been used in high temperature environment, so it must have excellent high temperature properties, such as high temperature tensile strength, high temperature fatigue strength and thermal shock resistance . The objective of this study is to investigate the high temperature strength property and thermal shock resistance of the heat resistant cast irons. The effects of matrix structure (ferrite, pearlite and austenite) , graphite morphology (flake, compacted / vermicular , spheroidal) and alloying element (Cr,Ni) on the high temperature tensile strength, the high temperature fatigue strength, and thermal shock resistant at different temperatures(1073 K, 873 K and 673 K) of cast irons have been evaluated in this study. We expect to find the quality index apply to themal shock resistance.
According to the results of study know that , as a whole , the order of high temperature tensile strength for alloying element is that 0.5%Cr＞20%Ni-2%Cr＞none alloy addition at R.T., 673K, and 873K ; but the order is that 20%Ni-2%Cr＞0.5%Cr＞none alloy addition at 1073K. The order of high temperature tensile strength for the matrix strcutures is that pearlite＞austenite＞ferrite; but the order is that austenite＞pearlite＞ferrite at 1073K. The order of high temperature tensile strength for various graphite morphology is that spheroidal＞c / v＞flake at vaious test temperature.
The order of high temperature fatigue strength for Heat Resistant Cast Irons of austenite matrix strcutures is that spheroidal＞c / v＞flake at 673K.
For thermal shock resistance of cast irons , the order of thermal shock resistance for graphite morphology of cast iron is that spheroidal＞c / v＞flake.The order of thermal shock resistance for matrix is austenite＞pearlite＞ferrite . The order of thermal shock resistance for alloying element is that 20%Ni-2%Cr＞0.5%Cr＞none alloy addition.
Quality Index of High Temperature Strength Property (QHTSP) is obtained for evaluating the high temperature property of the heat resistant cast iron by analysis and evaluation. It is showed has high accurcy and can be used as an important index and reference.

第一章 緒 論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 前 言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2 文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3 研究動機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
第二章 基本理論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.1 合金元素對於鑄鐵強度之影響．．．．．．．．．．．6
2.2 熱震與熱疲勞．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.3 熱裂之相關理論．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.3.1 裂紋成長的情形．．．．．．．．．．．．．．12
第三章 實驗設備及實驗方法．．．．．．．．．．．．．．．14
3.1 實驗流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.2 實驗材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.2.1 造模與澆鑄．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.2.2 熔解原料．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.3 實驗設備．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.3.1熔煉設備．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.3.2熱處理盧．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.3.3電腦控制動態材料試驗機．．．．．．．．．．18
3.3.4高溫試驗用加熱爐．．．．．．．．．．．．．18
3.3.5高溫試驗用模具．．．．．．．．．．．．．．18
3.3.6其他實驗設備．．．．．．．．．．．．．．．19
3.4 實驗條件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5 實驗方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
3.5.1高溫拉伸試驗．．．．．．．．．．．．．．．24
3.5.2高溫疲勞強度試驗．．．．．．．．．．．．．26
3.5.3耐熱震性試驗．．．．．．．．．．．．．．．28
第四章 實驗結果與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．30
4.1 耐熱鑄鐵之金相組織．．．．．．．．．．．．．．．30
4.2 高溫抗拉強度．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
4.2.1合金元素對於高溫抗拉強度之影響．．．．．．35
4.2.2基地組織對於高溫抗拉強度之影響．．．．．．50
4.2.3石墨型態對於高溫抗拉強度的影響．．．．．．60
4.2.4高溫拉伸試驗溫度對於伸長量的影響．．．．．67
4.3 高溫疲勞強度．．．．．．．．．．．．．．．．．．72
4.4 耐熱鑄鐵之耐熱震性能．．．．．．．．．．．．．．75
4.4.1石墨型態對耐熱鑄鐵之耐熱震性的影響．．．．75
4.4.2合金元素對耐熱鑄鐵之耐熱震性的影響．．．．79
4.4.3基地組織對耐熱鑄鐵之熱震性能的影響．．．．81
4.5 熱震試片外觀變化之觀察．．．．．．．．．．．．．84
4.5.1變形量．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
4.5.2裂紋成長的情形．．．．．．．．．．．．．．87
第五章 耐熱鑄鐵之品質指標．．．．．．．．．．．．．．．90
5.1 熱裂性指標．．．．．．．．．．．．．．．．．．．90
5.2 回歸分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．96
第六章 結 論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．98
6.1 高溫抗拉強度性質之歸納．．．．．．．．．．．．．98
6.2 高溫疲勞強度．．．．．．．．．．．．．．．．．100
6.3 鑄鐵之耐熱震性能．．．．．．．．．．．．．．．100
6.4 耐熱鑄鐵之品質指標．．．．．．．．．．．．．．101

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