臺灣博碩士論文加值系統

在沃斯田鐵連續冷卻過程中，冷卻速率的快慢足以影響肥粒鐵變態的成核成長過程。本研究分為兩部分，一為相變態理論分析部分，利用相變態之成核成長理論計算出肥粒鐵變態起始溫度（TS）與成核位置飽和溫度（TSS）。另一為實驗驗證部分，利用碳錳鋼做不同冷速的階段淬火，觀察肥粒鐵的成核與成長型態，並由金相觀察上決定TS與TSS。
冷卻速率為0.5℃/s與1℃/s時，肥粒鐵的變態模式有三個階段：成核期（transition stage）、穩定成長期（steady stage）與併吞期（decline stage）；而冷卻速率為5℃/s與10℃/s，肥粒鐵變態模式只有兩個階段：成核期與穩定成長期；冷卻速率為20℃/s時，肥粒鐵變態出現惠德曼肥粒鐵組織（Widmanstatten ferrite structure），無法解析肥粒鐵變態模式。
在連續冷卻過程中，成核位置飽和溫度（TSS）決定了肥粒鐵的成核與成長。由相變態成核成長理論可以推導出成核位置飽和溫度約低於變態起始溫度10-30℃之間，但由金相上的觀察，發現成核位置飽和溫度約低於變態起始溫度約40-60℃，且隨著冷卻速率的增加，TS-TSS的溫差會擴大，故理論式需進行修改。
肥粒鐵晶粒的成長與碳原子的擴散有關，隨著冷卻速率的增加，鋼材在高溫停留時間較短，碳原子的平均擴散速率因而變慢。所以肥粒鐵的平均拋物線成長常數（average parabolic growth constant，）會隨著冷卻速率的增加而變小。
冷卻速率為0.5℃/s與1℃/s時，肥粒鐵變態模式出現併吞反應，肥粒鐵晶粒尺寸會急速增加，會比Umemoto所提出的預測肥粒鐵最後晶粒尺寸的方程式所計算的理論值高出4-6um。在冷卻速率為5℃/s與10℃/s時，因為沒有明顯的併吞反應，故肥粒鐵最後晶粒尺寸之實驗值與理論值只相差1um。
在非恆溫變態過程中，可以藉由Avrami修正式的描述，變態率對溫度的圖形呈現一個S曲線。利用熱膨脹儀所得變態量，計算出Avrami修正式中的n與b值，發現n值會隨著冷卻速率增加而增加，b值不會改變。

摘要-----------------------------------------------------------I
誌謝---------------------------------------------------------III
總目錄--------------------------------------------------------IV
表目錄-------------------------------------------------------VII
圖目錄------------------------------------------------------VIII
一、前言-------------------------------------------------------1
二、文獻分析---------------------------------------------------4
2-1 沃斯田鐵變態成肥粒鐵的顯微組織模式-----------------------4
2-1.1 成核位置飽和模式--------------------------------------4
2-1.2 肥粒鐵拋物線成長法則----------------------------------6
2-1.3 肥粒鐵成長與併吞模式----------------------------------7
2-1.4沃斯田鐵變態成肥粒鐵的模式預測-------------------------8
2-2 肥粒鐵最後晶粒尺寸與其開始成核數目的關係-----------------9
2-2.1 肥粒鐵晶粒大小與成核數目的關係------------------------9
2-2.2 每單位體積肥粒鐵成核數的計算--------------------------9
2-2.3 沃斯田鐵變態之動力學模式預測-------------------------10
2-3 膨脹係數圖的分析----------------------------------------11
2-3.1 變態分率的決定---------------------------------------11
2-3.2 變態動力學的經驗式-----------------------------------12
三、實驗方法--------------------------------------------------14
3-1 材料製備------------------------------------------------14
3-2 熱膨脹儀的分析------------------------------------------14
3-2.1 開機-------------------------------------------------14
3-2.2 試片準備---------------------------------------------14
3-2.3 熱膨脹儀的操作---------------------------------------15
3-3 金相觀察------------------------------------------------15
3-3.1 金相試片的製作---------------------------------------15
3-3.2 金相的觀察-------------------------------------------16
3-4 定量金相------------------------------------------------16
3-4.1 取樣-------------------------------------------------16
3-4.2 肥粒鐵體積百分比的計算-------------------------------16
3-4.3 肥粒鐵晶粒大小的計算---------------------------------16
3-4.4 單位體積肥粒鐵成核數目（NV）-------------------------17
四、結果與討論------------------------------------------------18
4-1 肥粒鐵的變態行為之觀察----------------------------------18
4-2 沃斯田鐵變態成肥粒鐵的模式------------------------------19
4-3 成核位置飽和溫度（TSS）的計算---------------------------23
4-4 拋物線成長速率常數（）的計算--------------------------27
4-5肥粒鐵最後晶粒尺寸（d）的計算--------------------------28
4-6 熱膨脹儀的分析------------------------------------------30
4-7 Avrami修正式的分析--------------------------------------32
五、結論------------------------------------------------------33
六、參考文獻--------------------------------------------------35
自述----------------------------------------------------------83

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