臺灣博碩士論文加值系統

本實驗以超深冷處理的方式進行碳工具鋼的安定化處理，將淬火、回火後的試片，進一步緩慢冷卻至-196℃的低溫，保持適當時間，促使其微細碳化物析出，內應力釋放，組織結構完全安定化，而達到提升耐磨性與韌性的目標。
本文的主要目的在研究超深冷處理條件(降溫速率、持溫時間、升溫速率等)對碳工具鋼之耐磨性及韌性的影響。實驗結果顯示:

1.當碳工具鋼欲利用超深冷處理改善韌性時，其本身必須先具備一定程度的韌性，否則就算經過超深冷處理後，韌性亦無法獲得有效改善。
2.經過淬火、回火後的碳鋼具鋼再施以超深冷處理，其硬度值依舊幾乎不變。
3.將淬火、回火後的碳工具鋼實施超深冷處理後，其耐磨性有相當顯著的提升。
4.淬火、回火後的碳工具鋼以較緩慢的降溫速率實施超深冷處理對其耐磨性的改善效果較大。
5.超深冷處理對於磨料磨耗及黏著磨耗，有明顯的抵抗效果。
6.經過淬火、回火後的碳鋼具鋼，實施超深冷處理時，若冷速太快可能造成內應力，而使碳工具鋼有斷裂之虞，因此冷速太快的超深冷處理不宜使用。

關鍵字:超深冷處理,韌性耐,磨性

The present experiment utilizes cryogenic treatment to stabilize the microstructure of tool steel. Let the workpiece which has been quenched and tempered cooling down to -196℃ and holding proper times to pre-
cipitate tiny carbides, release internal stress, stabilize the microstructure completely, and to reach the target of improving wear resistance and toughness.
The purpose of the present experiment is to investigate the influence of cryogenic treatment condition (cooling rate, keeping time, and rasing rate) on the wear risistance and toughness of carbon tool steel. The results obtained are as follows:
1. Carbon tool steel, must possess medium level of toughness itself, otherwise its toughness is unable to be improved even after a cryogenic treatment.
2. The hardness of carbon tool steel which has been quenched and tempered still keeps unchanged after a cryogenic treatment.

3. Cryogenic treatment can enhance the wear resistance of quenched - tempered carbon tool steel effectively.
4. The wear resistnace of carbon tool steel can be improved more signific- antly by using a slower cooling rate in cryogenic treatment.
5. Carbon tool steel can get significant resistance for abrasive wear and adhesive wear after cryogenic treatment.
6. During cryogenic treatment thermal stress may be induced if the cooling rate is too fast; hence the cryogenic treatment with fast cooling rate can not to be used.



Keywords: Cryogenic treatment, Toughness, Wear resistance.

目 錄
第一章 前 言 1
第二章 實驗理論 3
2-1 淬火 3
2-2 回火 4
2-2-1 回火麻田散鐵組織 4
2-2-2 回火脆性 6
2-2-3 回火母曲線 6
2-3 超深冷處理 7
2-3-1 超深冷處理簡介 7
2-3-2 超深冷處理之特質 8
2-3-3 超深冷處理之目的 9
2-4 磨耗機構 9
2-5 碳勢控制系統 10
第三章 實驗設備與方法 12
3-1 實驗規劃 12
3-2 實驗設備 12
3-2-1 試片規格與成份 12
3-2-2 熱處理設備 13
3-2-3 超深冷處理設備 14
3-2-4 實驗分析儀器 14
3-3 實驗方法 15
3-3-1 淬火 15
3-3-1.1 碳勢控制 15
3-3-1.2 淬火條件與步驟 16
3-3-2 鹽浴回火處理 16
3-3-2.1 回火條件 17
3-3-2.2 鹽浴回火處理步驟 17
3-3-3 超深冷處理 18
3-4 高碳工具鋼薄鋼片熱處理後的試驗與分析 18
3-4-1 韌性試驗 18
3-4-1.1 薄板彎曲法 18
3-4-1.2 試驗步驟 19
3-5 高碳工具鋼圓銷試片熱處理後的試驗與分析 19
3-5-1硬度試驗 19
3-5-1.1 硬度試片的準備步驟 19
3-5-1.2 Micro-Vickers硬度試驗 20
3-5-2 金相觀察 20
3-5-3 耐磨耗試驗 20
3-5-4 電子微探儀(EPMA)試驗 21
第四章 結果與討論 22
4-1超深冷處理對高碳工具鋼薄板片的影響 22
4-1-1 超深冷處理的反應機制 22
4-1-2 淬火、回火後實施超深冷處理對韌性與硬度的影響 23
4-1-3 回火前實施超深冷處理對韌性與硬度的影響 23
4-2 超深冷處理對高碳工具鋼圓銷試片的影響 24
4-2-1 超深冷處理對硬度之影響 24
4-2-2 超深冷處理對耐磨耗性之影響 24
4-2-3 磨耗表面之觀察 25
4-2-4 顯微組織之觀察 26
4-2-5 EPMA之分析 26
第五章 結 論 28
參考文獻 29
表錄... 31
圖錄... 35

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