麻時效鋼的冶金特性

（Martensite start temperature，Ms）以下，無論材料截面積大小皆會 產生麻田散鐵組織相變態。也因如此，麻時效鋼並沒有一般淬火、回

麻時效鋼經固溶處理可將析出物完全溶於沃斯田鐵基體中，利用 遲滯現象（Hysteresis），即沃斯田鐵溫度（As）與麻田散鐵溫度（Ms）

有極大的差距，使得麻時效鋼可在麻田散鐵區域內，進行時效硬化反 應[2]。此時麻田散鐵組織為低碳體心立方結構（BCC；α 相）之板條 狀組織。由於晶格幾無畸變（Distortion），因此，具質軟而富強韌性 及良好延展性[3,4,5,13,28]。

固溶處理後，如圖 2-11 所示，施以 480℃恆溫三小時之時效熱處 理，即可達到近乎最高硬度。以 C-250 麻時效鋼為例，480℃保溫 3 分鐘，即可獲得43 HRC 之微硬度值[3]。有關麻時效鋼之強化機構，

主要係由於麻田散鐵基地內析出極細金屬間化合物，導致阻礙差排移 動而強化，此種機構即為時效熱處理硬化效應[2,6]。

圖 2-11 麻時效鋼各種時效溫度與時間下之微硬度變化[2]

Fe-Ni 平衡圖（圖 2-3）可知，當麻時效鋼於室溫或較低溫（430℃）

以下時，會一直保持著此種準安定相，或因時效反應形成析出物而達 到安定狀態。但是當過時效後（480℃以上），由於析出物型態的改變，

使得Ni、Mo、Ti 等元素在前沃斯田鐵晶界（Prior γ grain boundary）

和板條狀麻田散鐵邊界（Martensite lath boundary）偏析，降低此區域 As 和 Ms。在平衡過程中，麻田散鐵（α）會逐漸變成肥粒鐵（α’）及 沃斯田鐵相（γ’），其中 α’含鎳少，而 γ’含鎳多，加上鎳為沃斯田鐵 穩定元素（Austenite stabilizer），所以當合金再冷卻至室溫後，γ’相無 法轉變為α 相，這種時效硬化現象稱之為「逆變態沃斯田鐵」（Reversion

austenite）[2,20]，為麻時效鋼一重要的冶金特性，此特性對麻時效鋼 強度及延性皆有極大的影響。一般而言，逆變態沃斯田鐵生成之時效 溫度範圍約 540℃～815℃（1000℉～1500℉）之間，其中在 677℃

（1250℉）生成最多[29]，如圖 2-12 之時效溫度與沃斯田鐵回復量之 關係曲線圖所示。

圖2-12 時效溫度與逆變態沃斯田鐵回復量之關係圖[29]

因此，欲消除麻時效鋼中逆變態沃斯田鐵，只有將溫度加熱至沃 斯田鐵單相區，再空冷至室溫。逆變態沃斯田鐵對材料品質有幾個重 要之影響[3,4,30]：

1. 逆變態沃斯田鐵強度低且不具析出強化能力，會導致材料強度降 低。

2. 逆變態沃斯田鐵的產生現象，限制麻時效鋼在 480℃以上之溫度 實施，以製程退火或應力消除退火。

3. 根據李君的研究[30]，麻時效鋼銲接時，由於合金成份的偏析，

會使逆變態沃斯田鐵生成的溫度降低，在熱影響區會有軟化的現 象。導致在正常的時效熱處理程序（480℃/6h/AC）也有逆變態沃 斯田鐵產生，使該區域無法得到完全硬化狀態。

為避免逆變態沃斯田鐵產生而導致材料強度降低的現象，建議限 公差及直度要求，常以流旋形（Flow forming）加工方式。

旋形加工係運用前人經驗所發展的一種無屑塑形成型技術，非常 適合製造長且薄的高強度無縫管件，又稱為管旋形（Tube spinning）

[31-36]。此法當材料受旋壓之力起形變，而形成能夠產生高精度及高