臺灣博碩士論文加值系統

321型不銹鋼是一安定沃斯田鐵系不銹鋼，係添加鈦而安定化，因鈦與碳之親合力大於鉻，而形成碳化鈦來抑制碳化鉻的形成（1）。321型不銹鋼可用於敏化溫度之高溫，乃因其高溫強度較高，以及在敏化溫度800至1600。F(426至871。C)範圍（2），其晶界沒有碳化物析出。304L型不銹鋼為低碳的沃斯田鐵系不銹鋼，含碳量在0.03%以下。
本計劃旨在研究321型不銹鋼及焊件在敏化溫度範圍，碳化物析出對機械性質之影響，將321型及304L型不銹鋼試片分別加熱至550、650、750、850。CX24小時，作拉伸試驗；觀察其敏化現象及是否有晶界腐蝕的情形。以及為了研究321型不銹鋼之安定度，將321型及304L型不銹鋼試片以不同應變率做拉伸試驗。本研究係使用硬度試驗、拉伸試驗、腐蝕實驗、顯微鏡組織觀察與成份分析以及X光繞射分析來進行。並藉上述實驗來評估燁聯公司所生產321型不銹鋼之品質及合金設計，並作為日後品質改進之參考。

Type 321 stainless steel is a stabilized austenitic stainless steel。This grade is stabilized with titanium。Ti element has a greater affinity for carbon than chromium，binding the carbon as titanium carbides and suppressing the formation of chromium carbides。
Type 321 is usable to higher temperatures in the sensitizing Temperatures range because it has higher strength at elevated temperature and because it does not form intergranular chromium carbides when heated in the 800 to 1600。F（426 to 871。C）temperature range。
In this study，in order to investigate the influence of carbides precipitates on mechanical properties of Type 321 stainless steel and weldment in the sensitizing temperature range，Type 321 and Type 304L specimen are heated at 550、650、750、850。C for 24 hour，in order to study their sensitizing ，respectively。In order to study the stability of Type 321，Type 321 and Type 304L specimen are strained at different reduction。
Meanwhile，the microhardness test，tensile test，corrosion test，x-ray diffraction analysis and the observation of microstructure and of fracture surface are used。Hopefully，these are used to evaluate the quality and alloy design of Type 321 stainless steel produced by Yieh United Corp.and can be as a base for the future on the quality improvement of Type 321 stainless steel produced by Yieh United Corporation。
Keywords: Stabilized austenitic stainless steel，Intergranular，Chromium carbides，Sensitizing，Carbide precipitate。

中文摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………………………Ⅱ
誌謝………………………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄……………………………………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………………………………Ⅹ
第一章 前言
1-1前言與研究動機……………………………………………………………………...1
第二章 理論背景與文獻回顧
2-1 不銹鋼簡介與合金發展歷史………………………………………………………..2
2-2 沃斯田鐵系不銹鋼簡介……………………………………………………………..5
2.3 沃斯田鐵系不銹鋼的晶界腐蝕及脆裂……………………………………………..7
2.4 沃斯田鐵系不銹鋼之熱處理………………………………………………………..11
2.5 沃斯田鐵系不銹鋼之凝固過程及熱裂縫…………………………………………..12
2.6 合金元素對不銹鋼的影響…………………………………………………………..17
2.7 不銹鋼機械性質相關理論…………………………………………………………..22
2.8 真實應力-真實應變的關係…………………………………………………………25
2.9 不銹鋼的加工硬化…………………………………………………………………..26
2.10不銹鋼的麻田散鐵變態………………………………………………………….....30
2.11不銹鋼的高溫機械性質…...………………………………………………………..31
2.12不銹鋼的焊接……………………………………………………………………….35
第三章 實驗方法與步驟
3.1 實驗流程…………………………………………………………………………….37
3.2 試片規格…………………………………………………………………………….38
3.3 金相組織觀察……………………………………………………………………….39
3.4 實驗步驟…………………………………………………………………………….40
第四章 實驗結果與討論
4.1 Type 321與Type 304L不銹鋼的常溫機械性質………………………………….…46
4.2 應變後之金相觀察…………………………………………………………………..54
4.3 麻田散鐵變態測試…………………………………………………………………..56
4.4 熱影響區的硬度及金相組織………………………………………………………..60
4.5 敏化處理後拉伸的SEM金相及成分分析…………………………………………63
4.6 長時間敏化處理後321及304L不銹鋼的析出相…………………………………66
4.6.1 敏化處理750℃x(24h)及(48h) 321及304L不銹鋼的金相……………………66
4.6.2 敏化處理750℃x(500h)321及304L不銹鋼的金相……………………………68
4.6.3 長時間敏化處理後321及304L不銹鋼的硬度分佈………………………..…70
4.7 晶粒大小對機械性質的影響………………………………………………………..73
4.8 真實應力與真實應變的關係………………………………………………………..75
4.9 安定化熱處理後321與304L不銹鋼的機械性質…………………………………80
4.10 破斷面分析………………………………………………………………………....81
第五章 結論……………………………………………………………………………...83
第六章 參考文獻………………………………………………………………………...85

參考文獻
（1）Donald Peckner,I.M.Berstein,Handbook of Stainless steels,McGrawHill Book
Company,pp.16-27,1977.
（2）Sindo Kou，Welding Metallurgy，Mddision，Wisconsin,pp.372,1987.
（3）邱江明，不銹鋼種類、特性及用途,鋼鐵研究,81期,pp.1-11；25-31, 83年.
（4）Donald Peckner，I.M.Berstein,Handbook ofStainless steels,McGrawHill Book
Company,pp.4-48,49,1977.
（5）P.Lacombe,B.Baroux,G.Beranger，Stainless steels, pp.551,France,1993.
（6）Sindo Kou，Welding Metallurgy，Mddision，Wisconsin,pp.369-371,1987.
（7）Uhlig,H.H.Corrosion and Corrosion Control,2d.Ed,Wiley,NewYork,1971.
（8）P.Lacombe,B.Baroux,G.Beranger，Stainless steels, pp.44,418,France,1993.
（9）Sindo Kou，Welding Metallurgy，Mddision，Wisconsin,pp.375,1987.
（10）T.gladman and F.B.Pickering,J.Iron Steel Inst,pp.205,653,1967.
（11）T.gladman and F.B.Pickering,J.Iron Steel Inst,pp.209,380,1971.
（12）Marshallp,AusteniteStainlessSteel,MicrostructureandMechanicalProperties,Elsevier,
1984.
（13）Pryce,L.and K.W.Andrew,J.IronSteel Inst,London,vol.195,pp.145,1960.
（14）Cihal,V,Port.Met.(USSR),vol.4,no.6,pp.563,1968.
（15）劉宏義，潘永村,合金元素對γ系不銹鋼性質之影響,中鋼技術與訓練，21卷5
期，pp.89-100, 85年.
（16）劉宏義，潘永村，李至隆,不銹鋼之發展沿革與用途,中鋼技術與訓練，21卷5
期，pp.1- 16, 85年.
（17）林景榮,不銹鋼的歷史和現狀,鋼鐵研究,72期,pp.76-80, 81年.
（18）長谷川正義編,不銹鋼便覽,第一版,日刊工業新聞社,1973.
（19）中鋼公司,不銹鋼技術研討會報告專輯,78年1月.
（20）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.33,1991.
（21）曾光宏，沃斯田鐵不銹鋼熱裂縫、晶界腐蝕及脆裂之形成與防治,焊接與切割
,vol.8,no.6,pp.32-36,1998.
（22）楊廈森，沃斯田鐵不銹鋼之晶界腐蝕,焊接與切割, vol.5,no.5,pp.51-57, 1975.
（23）T.G.Gooch，The Welding Institute，1975。
（24）Troy.Ohio. and Larry J.Barley,The Keys to Welding Corrosion-Resistant Austenitic
Stainless Steel,Welding Journal , pp.57-61, November,1998.
（25）S.Heino,E.M.Knutson-Wedel and B.Karlsson，Precipitation behaviour in heat affected
zone of welded superaustenitic stainless steel,Materials Science and Technology,
Vol.15,pp.102-103, January, 1999.
（26）A.W.James and C.M.Shepherd,Some effects of heat treatment on grain boundary
chemistry and precipitation in type 316 steel,Materials Science and Technology,
vol.5,pp.333-345, April,1989.
（27）余煥騰，金屬熱處理學，pp.511-518,1990.
（28）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.136,1991.
（29）黃祺祥、陳宏志，不銹鋼焊接研究之探討（1）,焊接與切割,vol.8,no.1,pp.40-50,
1998.
（30）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.111,1991.
（31）Sindo Kou，Welding Metallurgy，Mddision，Wisconsin,pp.182,1987.
（32）潘永村，鋼鐵材料設計與應用，中鋼公司，p.334-336,1995.
（33）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.14-21,1991.
（34）余煥騰，金屬熱處理學,pp.88-98,1990.
（35）D.J.DYSON and B.HOLMES，Effect of Alloying Additions on the Lattice Parameter
of Austenite,Journal of the Iron and Steel Institute,pp.469-474,May,1970.
（36）W.HUME-ROTHERY and G.V.RAYNOR：The Structure of Metals and Alloys；
The Institute of Metals,London,1962.
（37）DONALD PECKNER and I.M.BERNSTEIN，Handbook of Stainless Steels,
McGrawHill Book Company，chapter14，pp.14-9;14-11,1977.
（38）Sindo Kou，Welding Metallurgy,Mddision，Wisconsin,pp.185,1987.
（39）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.167-175,
1991.
（40）DONALD PECKNER and I.M.BERNSTEIN，Handbook of Stainless Steels,
McGrawHill Book Company，chapter20，pp.20-15;20-30,1977.
（41）林景榮，不銹鋼的種類和性質,鋼鐵研究, 72期,pp.11-15,81年.
（42）呂璞石、黃振賢，金屬材料，pp.101,79年.
（43）吳學陞，晶界碳化物對316不銹鋼常溫及低溫應力應變曲線的影響，中山大
學材料研究所，碩士論文，1986.
（44）S.S.WU,S.Y.CHEN and D.GAN,Effects of grain boundary carbide on the stress-strain
curves of type 316 stainless steel,Materials Science and Engineering,A127,pp.L1-L5,
1990.
（45）S.L.Mannan，K.G.Samuel and P.Rodriguez, Stress-strain relation for 316 stainless
steel at 300K,Scripta Metall.,vol.16,pp.255,1982.
（46）McGraw-Hill，Mechanical behavior of materials under tension,Mechanical Metallurgy
（2nd）,New York,pp.329-348,1976.
（47）潘永村，鋼鐵材料設計與應用，中鋼公司，pp.103-108,1995.
（48）潘永村，鋼鐵材料設計與應用，中鋼公司，pp.27-42,1995.
（49）DONALD PECKNER and I.M.BERNSTEIN，Handbook of Stainless Steels,
chapter 4，pp.4-23,1977.
（50）潘永村，鋼鐵材料設計與應用，中鋼公司，pp.330-331；347-351,1995.
（51）D. T. Liewellyn, Working hardening effects in austenitic stainless steels,Materials
Science and Technology,Vol.13,pp.389~400, May 1985.
（52）DONALD PECKNER and I.M.BERNSTEIN，Handbook of Stainless Steels，
McGrawHill Book Company,chapter 21,pp.21-1, 1977.
（53）A.N.SINGH，Production˙Fabrication˙Selection of Stainless Steel,pp.106-123,1991.
（54）DONALD PECKNER and I.M.BERNSTEIN，Handbook of Stainless Steels,
chapter 26,pp.26-1,1977.
（55）劉宏義，潘永村,合金元素對γ系不銹鋼性質之影響,中鋼技術與訓練，21卷5
期，pp.91, 85年.
（56）呂璞石,黃振賢,金屬材料,pp.77-81, 79年.
（57）小山宏，不銹鋼的材料選擇與溶接、成型資料集第三編（溶接用材料），不銹
鋼協會，pp.50。
（58）Annual Book of ASTM Standards，Detecting Susceptibility to intergranular Attack in
Austenitic Stainless steels,Vol 01.03.,pp.44-48,September,1993.
（59）廖啟民，影響鈦穩定化不銹鋼耐蝕性的因素,中鋼技術與訓練,15卷2期
pp.43-48,79年.
（60）J.K.L.Lai，Precipitate phases in type 321 steel,Materials Science and Technology,
vol.1,pp.97-100, February, 1985.
（61）P.V.Sivaprasad,S.Venugopal,and S.Venkadesan,Tensile Flow and Work-Hardening
Behavior of a Ti-Modified Austenitic Stainless Steel,Metallurgical and Meterials
Transaction A,vol.28A,pp.171-178, January 1997.
（62）Y.Minami，H.Kimura and Y.Ihara,Microstructural changes in austenitic stainless
Steels during long-term aging,Materials Science and Technology,vol.2,pp.795-806,
August 1986.
（63）S.Y.CHEN and D.GAN,Effect of grain boundary carbides on the tensile and impact
properties of type 316 stainless steel,Materials Science and Engineering,vol.84,
pp.65-76, August,1986.
（64）V.Jayan,P.K.Mandal,M.Hirani,and S.K.Sanyal,X-ray investigation of carbide
precipitation in 2.25Cr-1Mo steel for predicting remaining life of boiler components
after extended service in fossil fuel fired power stations,Materials Science and
Technology,Vol.15. pp.1308-1316, November,1999.