四、實驗結果與討論
1. 電子束銲後微硬度量測與顯微組織觀察
不同旋形加工量麻時效鋼經由電子束銲接後，量測其銲道 與熱影響區截面平均微硬度值分佈，如圖 4-19 所示。銲道為質 軟的鑄造組織結構，熱影響區硬度值則隨著離開銲道間距之增 加而逐漸增高。以整體銲件的微硬度分佈而言，因銲前不同旋 形加工量影響有所區別，經 0%、58%及 79%旋形加工量的電子 束銲件，分別為圖 4-19a、圖 4-19b 及圖 4-19c 所示。
銲 道 部 份 ： 不 同 旋 形 加 工 量(0%， 58%，79%)麻時效鋼經由電 子束銲接後，銲道呈現為質軟之低碳麻田散鐵+沃斯田鐵之鑄造 組織結構。經量測銲道寬度，依 0%、58%及 79%加工量，分別 為 2.2、2.1 及 2.0 mm，在相同的電子束銲接參數與熱輸入量下，
隨著加工量增加，銲道寬度呈現縮小的趨勢。銲道的微硬度值 也隨著加工量而微量增加(約 1 HRC)。在高真空環境的凝固過 程中，先前(58%，79%)冷作加工硬化效應已消除。銲道中間大 部份為樹枝狀晶(Dendrite grained)與柱狀晶(Columnar grained) 顯微組織結構(圖 4-20b，圖 4-21b，圖 4-22b)。由 SEM 可清楚 觀察銲道樹枝狀晶粒內，長滿了極細小的針狀晶粒，直徑大約 在 0.2～0.8 µm (圖 4-20c，圖 4-21c，圖 4-22c)。接近熔融線處 則為等軸晶的混合鑄造組織結構。此銲道區域內經 TEM 觀察 研 究[15]，含有較高的差排密度及少量的沃斯田鐵外，其餘皆 為質軟富有延性與母材相同之低碳麻田散鐵。
粗 晶 區 ： 熱 影 響 區 硬 度 值 隨 著 尖 峰 溫 度 坡 度(Peak temperature gradient)降低而漸增，其緊鄰銲道之低硬度熱影響區是因尖峰溫 度接近熔點為完全沃斯田鐵相區[11](圖 2-19)，空冷後使再結晶 生成粗大的麻田散鐵組織(圖 4-20d，圖 4-21d，圖 4-22d)，此 時 58%與 79%加工量之殘留應力已釋放，而為質軟且富有延性 之特性。
(a)
Position (mm)
HAZ WM HAZ
Position (mm)
Microhardness (HRC)
F0E
亮浸蝕區：此處為熱影響區最寬大的區域，主要是因銲接熱擴 散效應產生時效作用，此區域微硬度隨著尖峰溫度坡度較緩和 逐漸增高。且在靠近暗浸蝕帶方向有細微分散的逆變態沃斯田 鐵相生成，故此區域在經過腐蝕液之腐蝕後，可由顯微觀察到 微量的空孔存在。
暗浸蝕帶：熱影響區之暗浸蝕帶因銲接熱擴散影響，經量測寬 度，依 0%、58%及 79%加工量，分別為 3.2、3.1 及 3.0 mm，
在相同的電子束銲接參數與熱輸入量下，隨著加工量增加，熱 影 響 區 之 暗 浸 蝕 帶 寬 度 隨 著 銲 道 同 樣 呈 現 縮 小 的 趨 勢(銲 道 之 熔融線與暗浸蝕帶寬度約為 0.5 mm)。此區域的溫度範圍約為 600℃～ 730℃之間的 α′+γ′ 雙相區內[2,11,15]，主要為麻田散 鐵組織及有細微的逆沃斯田鐵相生成，經由浸蝕後金相巨觀呈灰 黑 色 帶 狀 。由於銲接熱停 留 的 時 間 較 長 ， 導 致 生 成 多 量 的 逆 變 態沃斯田鐵，形成明顯的兩相區，如圖 4-20a、圖 4-21a 及圖 4-22a 所示。
然而，低熱輸入量的電子束銲接後，由SEM 巨觀觀察未旋形加 工的電子束銲件，暗浸蝕帶呈 現 非 常不明顯的現象(圖 4-20a)，經 SEM 放大倍率觀察僅有細小分散微量的小孔，如箭頭所指處，主要 仍為粗大的板條狀晶之顯微組織結構(圖 4-20e)。由本實驗結果證 實，板條狀麻時效鋼隨著加工量的增加，銲道及熱影響區會相對縮 小，熱影響區則因加工晶粒細化之再結晶效應，α′+γ′現象會愈來愈 明顯，如圖4-20e、圖 4-21e 及圖 4-22e 所示。
d
b c
a
Fusion line Coarse-grained region Light-etching region Dark-etching band
Weld HAZ Base metal
c b
d e
e
空 孔
圖 4-20 未旋形加工之麻時效鋼電子束銲件 SEM：(a)銲道；(b) 銲道
圖 4-21 58%旋形加工量之麻時效鋼電子束銲件 SEM：(a)銲道巨觀；
(b)銲道之柱狀與樹枝狀晶顯微組織結構；(c)柱狀晶內之針狀 晶粒顯微組織結構；(d)熔融線；(e)暗浸蝕帶
a
d e
c b
Fusion line Coarse-grained region Light-etching region Dark-etching band
Weld HAZ Base metal
b d c e
圖 4-22 79%旋形加工量之麻時效鋼電子束銲件 SEM：(a)銲道巨觀；
(b)銲道之柱狀與樹枝狀晶顯微組織結構；(c)柱狀晶內之針 狀晶粒顯微組織結構；(d)熔融線；(e)暗浸蝕帶
c a
Fusion line Coarse-grained region Light-etching region Dark-etching band
Weld HAZ Base metal
c b
d e