時效熱處理對機械性質的影響

合物層，在銲道的兩側約有 5～8 mm 產生剝落的現象可證明。

Sample code Flow forming

reduce percentage (%) Process YS (MPa)

(0.2% Offset) UTS (MPa) Elongation (%) (Gage 50.8 mm) AMS 6520D Note: * Nominal thickness 1.65 - 2.29 mm.

800

圖4-30 不同旋形加工量麻時效鋼銲件經時效熱處理後拉伸破斷時形成不

4.3.4 破斷面觀察與分析

圖 4-32～圖 4-34 為不同旋形加工量之麻時效鋼電子束銲 件，及時效熱處理後之拉伸試片破斷圖。銲件於未時效熱處理 前，未旋形加工之麻時效鋼銲件斷裂發生在母材，其餘 58%及 79%銲件斷裂均發生在質軟的銲道。銲件經時效熱處理後，斷 裂均發生在強度較弱的銲道。

未 旋 形 加 工 之 麻 時 效 鋼 電 子 束 銲 件 ， 如 圖 4-32a(左上圖) 顯示，斷裂發生在熱影響區外側的母材上，呈現大幅頸縮延性 佳的破斷形式。這主要是銲道重熔時形成低碳麻田散鐵與少量 沃斯田鐵的鑄造組織結構，其截面積比母材大，熱影響區則因銲道 的熱擴散影響，已產生輕微時效硬化作用，比未受到熱擴散影 響 的 母 材 微 高 。 在 拉 伸 應 力 作 用 時 ， 以 整 體 銲 件 截 面 強 度 而 言，未受到銲接熱擴散影響之相對較弱的母材處發生斷裂。由 SEM 的破斷面觀察顯示為佈滿高延性大小不等的漩渦組織。經 時效熱處理後，如圖 4-32b(左上圖)顯示，破斷發生在相對強度 較弱的母材，且呈現類似準劈裂的破斷形式。由 SEM 破斷面 觀察顯示為延性的旋渦狀破斷面。

圖 4-33a 及圖 4-34a 為 58%及 79%未時效熱處理之旋形銲 件拉伸破斷圖，其破裂均發生在質軟的銲道內，為大幅頸縮的 破斷形式(如左上圖)。由 SEM 顯微組織觀察顯示，均為延性佳 的漩渦狀破斷形式。經時效熱處理後，由破斷巨觀觀察均呈現 類似準劈裂的破斷形式，如圖 4-33b 及圖 4-34b(如左上圖)。由 SEM 顯微組織觀察顯示，58%旋形銲件之銲道均為延性的漩渦 破斷形態，如圖 4-33b 所示。79%旋形銲件之銲道為少數劈裂 線及多漩渦混合的破斷形式，如圖 4-34b 顯示為代表延性低的 漩渦破斷形式，此現象亦可由延伸率僅有 1.2%證明。

NCTU 5mm

a

NCTU 5mm

b

圖4-32 未旋形加工之麻時效鋼銲道 OM 及 SEM 破斷顯微組織結構：(a) 銲後破斷在母材；(b)銲後時效熱處理

圖4-33 58%旋形加工之麻時效鋼銲道 OM 及 SEM 破斷顯微組織結構：(a) 銲接後；(b)銲後時效熱處理

圖4-34 79%旋形加工之麻時效鋼銲道 OM 及 SEM 破斷顯微組織結構：(a) 銲接後；(b)銲後時效熱處理

NCTU 5mm

a

銲道

NCTU 5mm

b

NCTU 5mm

a

NCTU 5mm

b

4.3.5 本節結論

1. 58%與 79%旋形加工量的電子束銲件，隨著加工量的增加，其拉伸降 伏強度分別提升 21%及 33%，抗拉強度則分別提升 7%及 10%，延伸 率則分別大幅下降53%及 66%。

2. 58%與 79%旋形加工量的電子束銲件經時效熱處理後，其拉伸強度亦 隨著加工量的增加而提升，且均高於AMS 6520D 規範值，延伸率則 均未符合規範規格，同時隨著加工量增加而降低，其中79%旋形加工 量為最低，僅有規範值的48%。

3. 未旋形加工之麻時效鋼經低熱量的電子束銲接後，使銲道的硬度僅微 低於母材約3 HRC，以整體銲件而言，銲道的單位截面積比母材大，

導致受到拉伸應力作用時，使未受到銲接熱擴散影響的母材區域發生 斷裂。

4. 麻時效鋼電子束銲件隨著旋形加工量的增加，銲道截面積會相對縮 小，銲道微硬度分佈的滴狀曲線也會隨著變窄。

5. 未旋形加工的麻時效鋼經低熱量的電子束銲接後，由 OM 及 SEM 觀 察熱影響區之暗浸蝕帶均不明顯，基地仍為粗大的板條狀晶粒之顯微 組織結構。隨著旋形加工量的增加，產生晶粒細化之再結晶作用，熱 影響區的形態愈來愈明顯。

6. 經高旋形加工量的麻時效鋼，若直接施以電子束銲接，導致延伸率偏 低，不建議應用在高應變機構或高壓容器。

7. 在工程應用設計上，若以直接銲接方式，則可考量採用固溶管料、板 料，經加工或以低變形量的捲筒製程後再加以銲接，以獲得銲件強度 及較好的延伸率。或是應用結構設計方式增強銲接處的強度，以提升 整體銲件的機械性質與應用價值。