銲接冶金

銲接過程中，工件受高熱作用形成熔融狀態，隨著時間冷卻而凝 固而成銲道。靠近銲道附近之基材因受高熱影響產生冶金組織之變化 及明顯的機械性質改變，學者為與未受到熱影響，或即便曾受到高 溫，但仍保持原來組織之基材有所區別，稱此區域為熱影響區（Heat affect zone，HAZ）。工件銲接受高熱影響之不同區域分佈，如圖 2-28 所示[46]。

圖 2-28 銲件之不同區域分佈[46]

由於，銲接時之溫度隨離銲道越遠，其熱傳導所達到之尖峰溫度

（Peak temperature）越低，如圖 2-29 所示，圖中曲線分佈及形狀可知 距銲道越遠，要達到尖峰溫度的時間越長，且冷卻速率亦較慢[46]。

圖 2-29 銲接時之溫度變化情形，Tmc為熔點[46]。

因此，藉由熱循環尖端溫度及相圖對應出來，實際之析出硬化型 合金銲後組織結構變化，即可判斷 HAZ 內之組織包含溶解區、固溶 區及過時效區等。以圖2-30 解釋析出硬化型合金銲接後基材熱影響區 顯微組織變化：（a）為銲道各距離點之尖端溫度變化；（b）圖為銲接 時 HAZ 顯微組織變化情況。由圖中可知該合金已完成析出硬化後再 加以銲接，此時，HAZ 最外側則已有析出晶粒（θ）粗化現象，且內 側之固-液共存區中之晶界位置已開始有產生液化之趨勢；（C）圖則 說明了過時效（Over aging）現象，於 HAZ 最外側之 θ 相開始粗化，

導致機械強度變差[46]。

圖 2-30 析出硬化型合金銲接後基材熱影響區微觀顯微組織圖[46]

析出硬化型合金於銲接期間 HAZ 變化狀況頗為複雜。基材在時 效熱處理過後執行銲接作業時，最靠近基材區域為未受熱影響區、其 次 為 過 時 效 區 、 部 份 固 溶 區 、 固 溶 區 及 部 分 熔 化 區 。 說 明 如 下 [28,29,52,54,55,56,57]：

1. 未受熱影響區（Unaffected zone）

此區並非完全與基材之性質相同，只是受熱影響不大，且組織 結構亦均未改變。

2. 過時效區（Overaged zone）

析出之第二相受溫度影響而成長，導致晶粒粗化現象，成為機械 性質強度最差的區域。

3. 部份固溶區（Partial solution zone）

此時溫度約使部分析出之第二相因基地相溶解度增大而熔解，且 第二相有巨集粗化的現象。

4. 固溶區（Solution zone）

尖端溫度已提升至第二相晶粒完全溶入基地相中。冷卻後可得再 退火的組織。

5. 部分熔化區（Partial melted zone）

此區為 HAZ 中尖端溫度最高者，於相圖中為液-固共存區。因晶 界最易先液化，形成晶界之液化薄膜，此低熔點的薄膜，除降低 強度外，尚在此區內造成殘留應力的主因，如圖2-31 所示。同時，

因受熱循環溫度最高，故晶粒成長亦最快，致使延性降低。