4-1 拉伸試驗
為了更方便表示與探討材料在各方向之降伏強度、抗拉強度、延 伸率和加工硬化指數等等機械性質參數的平均值則以下式計算:
Average=
4 X X 2
X
0+
45+
90其中X 為材料之降伏強度、抗拉強度、延伸率和加工硬化指數。
圖 4.1 至圖 4.5 是實際拉伸後之試片圖中可看出，隨著溫度提升頸縮 愈是明顯，應變速率越慢延伸率越佳。
4-2 以三種軋延方向於不同應變速率之結果
為AZ31B-O 薄板片之各角度試片工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖在室溫下分別以4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1、1×10-1 s-1 四種的不同拉伸速率進行拉伸，是以不同方向為變數繪圖4.6。結果 顯示與軋延方向呈0°之試片延展性最佳，軋延方向呈 45°之試片次 之，而軋延方向呈 90°之試片最差，彼此差異性不大(約為 5%)。在抗 拉強度方面，均是以與軋延方向呈90°為最大，且強度的差異性小。
由以上之得知鎂合金AZ31B-O 於室溫下並無明顯差異性。
圖4.7 為 AZ31B-O 薄板片各角度之試片在 250℃下分別以 4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1、1×10-1 s-1四種的拉伸速率結果，圖中分別 表示，以不同方向為變數之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線 圖。結果顯示與軋延方向呈0°之試片延展性最佳，垂直軋延方向的抗 拉強度值最大，各方向間的差異性不大，與室溫下的結果大致一致。
比較不同是於應變率為2×10-2 s-1時軋延方向呈45°之試片延伸率較優 於與軋延方向呈0°之試片。
圖 4.8 為 AZ31B-O 薄板片各角度之試片在 300°C 下之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖，係以不同應變速率進行拉伸，而在 用方向為變數繪圖。實驗結果顯示，與軋延方向呈45°之試片延展性 最佳，與軋延方向呈0°之試片抗拉強度值最大，但抗拉強度上差異不 超過5MPa。
圖 4.9 為 AZ31B-O 薄板片各角度之試片在 370°C 下，分別以應 變率為4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1、1×10-1 s-1四種的拉伸速率進 行拉伸之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖，係以不同方向為 變數繪圖。由結果可得知，與軋延方向呈45°之試片延展性最佳及抗 拉強度值最大，彼此三種方向之抗拉強度差異性不大。
圖 4.10 之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖為 AZ31B-O 薄板片各角度之試片在420°C 下分別以 4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2
s-1、1×10-1 s-1四種的拉伸應變速率進行拉伸，以不同方向為變數繪 圖。結果顯示與軋延方向呈45°之試片延展性最佳及抗拉強度值最 大，與370°C 的結果大致一致。在應變率為 4×10-3下與軋延方向呈 45°之試片具有最大延伸率 270%。
由以上的結果可知，雖然軋延方向呈 45°之試片在高溫下較好的 延伸率。軋延方向呈0°與軋延方向呈 90°之比較，軋延方向呈 0°的延 伸率較佳，軋延方向呈90°的抗拉強度較高，但差異並不大，可能是 因為材料經過熱處理之O 材，使其方向性無法明顯地彰顯出來。
4-3 於不同溫度來探討拉伸結果
圖 4.11 之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖為 AZ31B-O 薄板片各角度之試片在不同溫度下以4×10-3 s-1拉伸應變速率進行拉 伸，由圖中可得知隨著溫度的增加延伸率也跟著增加。隨著溫度的提 升曲線出現抖動的現象越是明顯，這是由於再結晶的出現所造成的。
圖4.12 之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖以 1×10-32s-1 拉伸應變速率進行拉伸，由圖中可得知與拉伸應變速率4×10-3 s-1的 結果類似，溫度的提升延伸率相對的增加，速的提升相對的抗拉強度 增加。
圖4.13 之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖以 2×10-2s-1拉
伸應變速率進行拉伸，由圖中可得與拉伸應變速率1×10-2 s-1的結果 類似，比較不同的在於370°C 與 420°C 之延伸率差異縮小。
圖4.14 之工程應力-應變曲線及真應力-應變曲線圖以 1×10-1s-1拉 伸應變速率進行拉伸，由圖中可得420°C 之延伸率已小於 370°C，顯 示出1×10-1s-1拉伸應變速率在370°C 已經有最好的延伸率，再提升溫 度也無法得到更好的延伸率。
溫度的變化影響著晶粒的大小，隨著溫度提升晶粒會逐漸成長，
在變形溫度一定時，隨著應變速率提高抗拉強度也會隨著的增加。而 在固定應變速率一定時，抗拉強度隨著溫度提高而降低，這是因為晶 粒的成長會影響材料的強度，材料變形過程中同時存在硬化和軟化兩 個相互的過程。
4-4 不同應變速率於不同溫度時之影響 4-4.1 室溫之下不同應變速率
圖4.15為AZ31B-O薄板片在室溫下分別以4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、
2×10-2 s-1及1×10-1 s-1之拉伸速率進行實驗之結果，其應力-應變曲線圖 係以不同應變速率為變數繪之。結果顯示AZ31B-O薄板片隨著拉伸的 速率增加，其延展性小幅度的下降，在拉伸速率為4×10-3 s-1下各方向 之延伸率約為25%~27%，在拉伸速率為1×10-2下各方向之延伸率約為
25~26%，在拉伸速率為2×10-2下各方向之延伸率約為20~25%，在拉 伸速率為1×10-1 s-1下各方向之延伸率約為19~21%，降低的幅度並不明 顯。而在加工硬化效應方面，隨著應變速率的提升並無明顯的提升，
這顯示著AZ31B-O在室溫下可藉由提高應變速率來加工產能。
4-4.2 250°C 之下不同應變速率
Z31B-O薄板片在250°C分別以4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1及 1×10-1 s-1之拉伸速率進行實驗之結果，其應力-應變曲線圖係以不同應 變速率為變數繪之如圖4.16所示。結果顯示AZ31B-O薄板片隨著拉伸 速率增加，其延展性下降較室溫明顯許多，值得一提在與軋延方向呈 45°之試片在2×10-2 s-1有出現增加的現象，與室溫較為不同，這可能 是高溫下拉伸，溫度的效應大於應變速率的效應所導致。而在加工硬 化效應方面，隨著應變速率的提升比起室溫明顯。
4-4.3 300°C 之下不同應變速率
圖4.17為 AZ31B-O 薄 板 片 各 角 度 之 試 片 在 300°C分 別 以 4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1、1×10-1 s-1之拉伸速率進行實驗，其應力-應 變曲線圖係以不同應變速率為變數繪之。圖中結果顯示AZ31B-O薄板 片在隨著拉伸速率增加，其延展性下降較250°C度明顯。在加工硬化 效應方面，除了最大應變速率有明顯的表示，其餘的應變速率下較無
明顯的加工硬化效應，而且開始出現明顯的軟化的現象，相對的延伸 率較好。
4-4.4 370°C 之下不同應變速率
圖4.18為 AZ31B-O 薄 板 片 各 角 度 之 試 片 在 370°C分 別 以 4×10-3 s-1、1×10-2 s-1、2×10-2 s-1及1×10-1 s-1之拉伸速率進行實驗，其應力-應 變曲線圖係以不同應變速率為變數繪之。由圖可得知AZ31B-O薄板片 在隨著拉伸速率增加，其延展性下降較300°C度明顯。而在試片軟化 的程度較300°C更明顯，表示試片變形機制是由動態再結晶和晶界滑 移為主，而且隨著應變速率的增加，軟化的情況更為嚴重由圖中應變 段0.02至0.2可得知。在加工硬化效應方面與300°C較為不同是在 4×10-3 s-1應變速率也有加工硬化效應，且高於1×10-2 s-1與2×10-2 s-1應 變速率，將由後面的金相圖解釋。當應變速率提高時，變形以晶內滑 移為主要變形機制，這時應變造成的硬化效應來就得不到及時的鬆 弛，1×10-1 s-1應變速率會使軟化過程進行得更不充分，造成應力的升 高與明顯硬化效應，然後試片產生頸縮斷裂。
4-4.5 420°C 之下不同應變速率
圖4.19為 AZ31B-O 薄 板 片 各 角 度 之 試 片 在 420°C分 別 以 4×10-3
-1 -2 -1 -2 -1 -1 -1
變曲線圖係以不同應變速率為變數繪之。同樣由中可得知AZ31B-O 在隨著拉伸速率增加，其延展性下降。可能原因在420°C下，晶粒產 生較大的變化，且差排密度不斷提高，隨著變形量的增加，使動態回 復和動態再結晶加快，材料產生軟化效果明顯，因此在1×10-1 s-1應變 速率下延伸率已不佳。然而，420°C時加工硬化效應與370°C類似，同 樣4×10-3 s-1應變速率下皆出現加工硬化效應，而1×10-2 s-1及2×10-2 s-1 應變速率下則是軟化加速，到了最高1×10-1 s-1應變速率才又出現硬化 效應。
4-5 金相觀察
4-5.1 AZ31B-O 原材金相觀察
圖4.20 為 AZ31B-O 之金相。原母材平均晶粒尺寸約為 5.4μm。
4-5.2 經室溫拉伸之試片顯微組織結構
圖4.21至圖4.32為AZ31B-O各種角度分別在室溫和不同應變速率 之拉伸試片金相圖，可以看見有相當多的形變雙晶存在於被拉長的晶 粒中，其方向則大致與拉伸方向垂直，還有相當多的孔洞。在室溫下 應變速率的提升，在試片斷面後半的部份形變雙晶則有減少趨勢。
4-5.3 經 250°C 拉伸之試片顯微組織結構
圖4.33至圖4.44為AZ31B-O各種角度分別在250°C和不同應變速 率之拉伸試片金相圖，在圖中應變速率為4×10-3 s-1之試片斷面，晶粒 大小比起原材細小許多，顯示動態再結晶的產生，而且晶粒分部均 勻。試片斷面在與斷面後半部相較，離斷口處愈遠出現的動態再結晶 愈少，這說明了在慢速率情況下，應力集中的效應比溫度來的大。在 應變速率為1×10-2 s-1之試片斷面，同樣的也有動態再結晶出現，相較 應變速率為4×10-3 s-1之試片斷面的晶粒細小，顯示在慢應變速率 4×10-3 s-1之試片因拉伸的時間長而產生晶粒成長，在應變速率為 1×10-2 s-1之下的小晶粒抑制大晶粒成長，所以晶粒大小分部不均，而 應變速率1×10-2 s-1之試片斷面與斷面後半部相較，與慢速率的情況相 同，愈是遠離斷口處晶粒成長愈為嚴重，而且分佈不均勻。在應變率 為2×10-2 s-1之試片斷面，相較於應變率為1×10-2 s-1之試片斷面，晶粒 的大小分佈不均更為明顯，細小晶粒集中於斷面處，是應力集中所產 生的動態再結晶，而且小晶粒抑制大晶粒成長。應變2×10-2 s-1之試片 斷面處與斷面後半部相比，遠離斷口處的再結晶的出現同樣的較少，
而且有晶粒成長。在應變速率為1×10-1 s-1之試片斷面，單純受拉應 力，晶粒有些微的往拉伸方向伸長，而相較應變率為2×10-2 s-1之試片 斷面之晶粒較為大顆，說明了有晶粒的成長。1×10-2 s-1之試片斷面與
斷面後半部相較，斷面後半部晶粒分部較為不均，而且晶粒成長更為 明顯，顯示後半段受溫度的影響。
4-5.4 經 300°C 拉伸之試片顯微組織結構
圖4.45至圖4.56為AZ31B-O各種角度分別在300℃和不同應變速 率之拉伸試片金相圖，在圖中應變速率為4×10-3 s-1之試片斷面，斷口 處有細小的動態再結晶，而後方受溫度效應晶粒成長，而應變速率為 4×10-3 s-1之試片斷面相較斷面後半部，後半部的晶粒較為細小，是因 為動態在結晶的小晶粒抑制大晶粒的成長。在應變速率為1×10-2 s-1之 試片斷面，斷口處的晶粒較為大顆且晶粒大小分部不均，顯示受溫度 效應晶粒成長，在應變速率為1×10-2 s-1之試片斷面與斷面後半部相 較，晶粒較為細小均勻，與慢速之後半部類似。在應變速率為2×10-2 s-1 之試片斷動態再結晶出現在斷口受應力集中的影響，而後方晶粒受溫 度效應晶粒成長，而在試片斷面與斷面後半部相比，後半部嚴重晶粒 成長。在應變速率為1×10-1 s-1之試片斷面，斷口處受應力影響所以產 生許多動態再結晶在斷面，而後方為晶粒成長。而應變速率為1×10-1 s-1之試片斷面後半部2mm，愈是遠離斷口處晶粒成長愈是嚴重。
4-5.5 經 370°C 拉伸之試片顯微組織結構
圖4.57至圖4.68為AZ31B-O各種角度分別在370°C和不同應變速