C-250 Tube Solution 815℃/1h/AC
Preform by machining
soluttion：940℃/3min/AC; duty cycle (1、3、6)
4.4.2 微硬度量測與顯微組織觀察
（940℃/3min/AC）+ 時效熱處理（480℃/6h/AC）後，經量測其微硬 度值均高於AMS 6520D 規範規格（>48 HRC），但微硬度值皆低於直 接時效熱處理。
SF FA6 S1A6 S3A6 S6A6
32
Test material NO.
圖 4-20 旋形 C-250 經不同熱處理之微硬度分佈值
58% 旋形麻時效鋼經循環固溶熱處理，再施以標準時效熱處理，
先前因固溶熱處理重新固溶於基地之強化元素，於差排與麻田散鐵晶 界間形成析出相，使差排難以移動而強化材料，故 58% 旋形麻時效 鋼雖因高溫固溶熱處理使晶粒發生再結晶現象，但因時效強化之關 係，仍保有其優異微硬度值。
圖4-21 為光學顯微觀察，由圖 4-21 c 顯示，58% 旋形麻時效鋼 經940℃/3 min/AC + 480℃/6 h/AC 熱處理後，可有效消除麻時效鋼因 冷作加工畸變組織，且已再結晶成為粗大的板條狀麻田散鐵組織結 構。雖然再結晶晶粒呈現粗大化，因時效析出強化作用，仍維持較高 的硬度。圖4-21 d 顯示，當熱處理循環次數增至三次時，再結晶晶粒 尺寸有些許成長，使硬度產生些微的下降。圖4-21 e 顯示，當熱處理 循環次數增加至六次時，再結晶晶粒尺寸仍持續成長的趨勢。經實驗 結果顯示，麻時效鋼經 940℃/3 min/AC 熱處理後，可有效消除纖維狀 組織，且晶粒發生再結晶現象，使時效熱處理後能獲得良好的機械性 質。
25µm
a b
25µm
c d
25µm 25µm
e
25µm
圖4-21 旋形 C-250 試件經不同熱處理之顯微結構金相圖：（a）順流旋形 試材；（b）480℃標準時效熱處理；（c）940℃/3 min/AC 一次循環 固溶及標準時效熱處理；（d）940℃/3 min/AC 三次循環固溶及標 準時效熱處理；（e）940℃/3 min/AC 六次循環固溶及標準時效熱 處理
4.4.3 機械性質測試結果與分析
表 4-6 為 C-250 順流旋形加工試材經一、三、六次固溶熱處理
（940℃/3 min/AC）後，再施以時效熱處理後之拉伸機械性質結果。
表4-6 旋形 C-250 經不同熱處理之機械性質 Sample code Heat treating process YS (MPa)
(0.2% offset) UTS (MPa) Elongation (%) (Gag 50.8 mm)
AMS 6520D 1689 1758 2.5
SF As 1061 1173 6.2
FA6 Forming→aging 2014 2058 3.9
S1A6 Forming→solution×1→aging 1810 1881 5.2 S3A6 Forming→solution×3→aging 1778 1855 5.4 S6A6 Forming→solution×6→aging 1660 1737 5.7 註：solution（940℃/3 min/AC）
由表 4-6 及圖 4-22 顯示，58% 旋形麻時效鋼經短時間固溶循環
4-21 顯示，當旋形麻時效鋼經一次短時間固溶熱處理，即可有效消除 因旋形冷作加工所產生的畸變組織。此研究結果與文獻[2]建議經大量 的冷塑加工組織需先經固溶溫度以上熱處理程序，藉以消除殘留應 力，以獲得較佳晶粒組織結構、韌性及延伸率相符。
圖 4-22 不同熱處理對旋形 C-250 機械性質的影響
4.4.4 拉伸破斷面觀察與分析
1.固溶熱處理(940℃/3min/AC)+時效熱處理(480℃/6h/AC)
圖 4-23 為 C-250 旋形試件經ㄧ次固溶熱處理循環及時效熱處理 之拉伸破斷試片。由巨觀相片圖4-23 a 顯示，試片呈現頸縮破斷現象，
同時觀察SEM 巨觀破斷截面（圖 4-23 b）顯示，破斷表面呈現類似鬆 散的破裂形式。由 SEM 的顯微觀察顯示為非均勻之延性漩渦狀顯微 組織結構，如圖4-23 c 及圖 4-23 d 所示。
2.5mm
a b
0.2mm
圖4-23 旋形 C-250 solution + aging 拉伸試片破斷圖：（a）OM 巨觀破斷形 式；（b）頸縮及鬆散破斷面 SEM；（c）延性漩渦狀組織 SEM；（d）
延性漩渦狀顯微組織SEM。
25µm d
25µm c
2.固溶熱處理(940℃/3min/AC)×3+時效熱處理(480℃/6h/AC)
圖 4-24 為 C-250 旋形試件經三次固溶熱處理循環及時效熱處理 之拉伸破斷試片。由巨觀相片圖4-24 a 顯示，試片呈現頸縮破斷現象，
同時觀察SEM 巨觀破斷面（圖 4-24 b）顯示，破斷截面中間呈現空孔 破裂區域，為延性之破裂現象。由 SEM 的顯微觀察顯示，部分區域 佈滿了非均勻延性之漩渦狀組織（圖4-24 c）；圖 4-24 d 顯示，緊鄰著 試片邊緣之延性漩渦狀組織破斷。
圖4-24 旋形 C-250 solution ×3 + aging 拉伸試片破斷圖：（a）OM 巨觀破 斷形式；（b）頸縮破斷面 SEM；（c）延性漩渦狀組織 SEM；（d）
緊鄰著試片邊緣之延性漩渦狀組織破斷SEM。
d
25µm 25µm
c
b
2.5mm a
0.2mm
3.固溶熱處理(940℃/3min/AC)×6+時效熱處理(480℃/6h/AC)
圖 4-25 為 C-250 旋形試件經六次固溶熱處理循環及時效熱處理 之拉伸破斷試片。由巨觀相片圖4-25 a 顯示，破斷之頸縮現象更加明 顯，同時觀察SEM 巨觀破斷面（圖 4-25 b）顯示，中間延性組織增多，
為混合延性及脆性之破裂形式。由此可見，58% 旋形件隨著固溶循環 次數增加，脆性準劈裂形式更加明顯。由 SEM 的顯微觀察顯示，部 分區域佈滿了非均勻延性之漩渦狀組織（圖4-25 c）；試片邊緣呈現高 延性及朝向試件中間方向發展的破壞形式（圖4-25 d）。
a b
0.2mm 2.5mm
c d
25µm 25µm
圖4-25 旋形 C-250 solution ×6 + aging 拉伸試片破斷圖：（a）OM 巨觀；（b）
破斷截面為頸縮延性破斷相SEM；（c）延性漩渦狀組織 SEM；（d）
試件邊緣漩渦狀組織SEM。
4.4.5 本節結論
1、 58% 旋形麻時效鋼於時效析出強化前，分別施以一、三、六次固 溶熱處理循環，微硬度量測值均高於 AMS 6520D 規格，其中以一 次固溶熱處理為最佳（52.3 HRC）。
2、 58% 旋形麻時效鋼經 940℃/3 min/AC + 480℃/6 h/AC 熱處理後，
其延伸率高於直接時效熱處理之 33%，可有效改善直接時效熱處 理材料延伸率不佳之問題，且顯微結構已再結晶成為粗大的板條狀 麻田散鐵組織。
3、 58% 旋形麻時效鋼經三分鐘 940℃熱處理溫度後，雖可有效消除 畸變組織及提升材料延伸率，但由於過高的固溶溫度，於實際生產 製程中工件產生變形是設計者必須考量的問題。