第四章 結果與討論
4.1 助銲劑對銲道顯微結構之影響
Inconel 718 超合金為固溶退火之狀態，其顯微結構如圖 4-1 所示，為微 細之等軸狀晶粒。由文獻中[22]可查知，圖中在 1000X 倍數下所觀察到基地 上之黑點為碳化物。此碳化物有兩種，一種為含大量的 Nb 及少量 Ti 之碳 化物，此碳化物是以(Nb, Ti) C 之形式存在；另一種為含大量的 Ti、N 及少 量的 Nb 和 C，因此 Inconel 718 超合金顯微結構中的氮化物是以 TiN 形式 存在。
50X 1000X
未銲接過 之母材
圖4-1 Inconel 718超合金母材之顯微結構
圖 4-2 為銲道及熱影響區取樣位置圖，718 母材 Bead-on-Plate 銲接之橫 截面如圖 4-3 所示。由 OM 顯微鏡觀察下可以明顯分辨銲道、熱影響區以 及母材三個區域，718 之母材經銲接後，顯微結構有明顯之改變，這些都會 影響到銲後試片之機械性質，其中熱影響區中的晶粒明顯比母材還大。
圖4-2 銲道橫截面圖
熱影響區 銲道
圖 4-3 Inconel 718 超合金銲道橫截面圖[22]
表4-1添加助銲劑之代碼對照表
代號 助銲劑種類 代號 助銲劑種類
A01 無添加 A06 SiO2+MoO3
A02 SiO2 A07 SiO2+NiO
A03 NiO A08 MoO3+NiO
A04 MoS2 A09 SiO2+MoS2
A05 MoO3 A10 MoS2+NiO
- - A11 MoS2+MoO3
由以下金相可看出，固定參數下，電流及電弧等各項影響銲接甚巨之 重要條件皆相同，所以造成添加不同助銲劑之銲後晶粒大小皆相差不大。
觀察圖 4-4 至圖 4-13 之金相顯微結構，在使用不同助銲劑的情形下，銲道 仍然以向外放射的樹枝狀結構為主，而所有的熱影響區之晶粒都有明顯變 較粗大的現象，因為並無做銲後熱處理，故未產生顯著的微觀結構變化。
其微觀結構並不因使用不同的助銲劑而有顯著的差異，即使因使用不同之 助銲劑而使熱影響區晶粒大小略有不同，但以硬度測試值來看，差異性並 不大，銲道線內之硬度差距約在 9~21 Hv 之間，真正影響的應是接下來要 討論之熔深與深寬比。
觀察圖 4-5 試片之銲道 1000X 下可觀察出許多析出物。此析出物有兩 種，分別為 Nb-rich 碳化物及 Ti-rich 氮化物。這些相之所以會出現是因為銲 道在凝固的過程中，γ 基地會大量排出如 Nb、Mo 及 Ti 等原子到放射狀晶 之間，因此會在此區域形成碳化物及氮化物[22]。
A01 Inconel 718 superalloy AISI 304
銲道
Without Flux
熱影響區
圖4-4 未添加任何助銲劑之金相觀察(50X)
A01 Inconel 718 superalloy AISI 304
銲道
Without Flux
熱影響區
圖4-5 未添加任何助銲劑之金相觀察(1000X)
銲道 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
NiO
MoS2
MoO3
圖4-6 添加單一助銲劑之銲道金相觀察(50X)
由圖 4-7 銲道之 1000X 倍率下，可以清晰地看到許多析出物，其中添 加 SiO2和 NiO 之銲道析出物相似，和無添加助銲劑(如圖 4-5)之銲道析出物 都為不規則條狀；添加 MoS2之銲道析出物為明顯顆粒狀；而添加 MoO3之 銲道析出物為不規則長條狀。如前所述，這些析出物分別為 Nb-rich 碳化物 及 Ti-rich 氮化物。
銲道 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
NiO
MoS2
MoO3
圖4-7 添加單一助銲劑之銲道金相觀察(1000X)
熱影響區 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
NiO
MoS2
MoO3
圖4-8 添加單一助銲劑之熱影響區金相觀察(50X)
Inconel 718 超合金試片之熱影響區在 1000X 倍率下可以清楚觀察到等 軸晶粒，上面的黑點為其碳化物(Nb, Ti)C 及 TiN。其中以添加 MoO3之熱 影響區黑點最多，其次是 MoS2，而添加 SiO 和 NiO 之試片熱影響區黑點都 非常少，如圖 4-9 所示。
熱影響區 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
NiO
MoS2
MoO3
圖4-9 添加單一助銲劑之熱影響區金相觀察(1000X)
添加混合型助銲劑之銲道 1000X倍率下，銲道析出物皆為不規則長條 狀，且都比添加單一助銲劑時更為密集，如圖4-11所示。而添加混合型助銲 劑之熱影響區部分，以SiO2-NiO及MoO3-NiO之碳化物黑點最多，其次為添 加MoS2-NiO和MoS2-MoO3之試片，而SiO2-MoO3和SiO2- MoS2之碳化物黑點 最少，如圖4-13所示。
銲道 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2 MoO3
SiO2
NiO
MoO3
NiO
SiO2
MoS2
MoS2 NiO
MoS2
MoO3
圖4-10 添加混合型助銲劑之銲道金相觀察(50X)
銲道 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2 MoO3
SiO2 NiO
MoO3
NiO
SiO2
MoS2
MoS2 NiO
MoS2
MoO3
圖4-11 添加混合型助銲劑之銲道金相觀察(1000X)
熱影響區 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
MoO3
SiO2
NiO
MoO3
NiO
SiO2
MoS2
MoS2
NiO
MoS2
MoO3
圖4-12 添加混合型助銲劑之熱影響區金相觀察(50X)
熱影響區 Inconel 718 superalloy AISI 304
SiO2
MoO3
SiO2
NiO
MoO3
NiO
SiO2
MoS2
MoS2
NiO
MoS2
NiO
圖4-13 添加混合型助銲劑之熱影響區金相觀察(1000X)