D6AC 鋼電子束銲接後之實驗結論

1. 於金相實驗中觀察熔融區可得知，其結構係以樹枝狀結晶分佈之麻田散鐵相為 主，與硬度試驗中所得出之熔融區硬度大幅提升情形相呼應，除觀察銲道外，

其母材所呈現之金相結果，亦再次顯示旋形加工將於管材中形成旋形流變組織 之情況。

2. 電子束銲件隨著旋形加工量的增加，銲道截面積會相對變大，銲道硬度分佈曲 線也會隨著變窄。

3. 未旋形加工經電子束銲接後，由 OM 及 SEM 觀察其熱影響區之暗浸蝕帶均不明 顯。而隨著旋形加工量增加，將產生晶粒細化作用，熱影響區的晶粒大小亦隨 之成長。

4. 熔融區由於受到銲後急速冷卻，產生大量麻田散鐵組織，造成殘留應力累積，

因此必須做銲後回火處理以提升整體機械強度。

4.5 不同回火溫度對 D6AC 鋼銲後之機械性質與顯微組織影響

4.5.1 實驗目的與流程

D6AC 鋼經旋形加工為精密無縫管件，其時間溫度轉變圖(TTT curve)(圖 1-1)，顯示 其 Ms 溫度約為 300°C，較低的 Ms 溫度，與較慢速的降溫能充分使鋼材由沃斯田鐵轉 為變韌鐵。更進一步的探討，銲件將會由於銲接過程時的高溫，使局部的麻田散鐵轉為 變韌鐵及回火麻田散鐵，進而影響其韌性與硬度。當再施予電子束銲接後，由4-3 及 4-4 節的研究結果顯示，D6AC 鋼材在經高旋形量及電子束銲接後，延伸率均大幅的下降，

(c) (d)

為解決銲後延伸率不足問題，須藉由回火熱處理來改善。因此，本階段研究以D6AC 鋼 材經67%及 78%旋形加工量進行全尺寸精密無縫管件，分別施以 250℃、350℃、450℃、

550℃、650℃溫度持溫 2 小時後，空冷至室溫，以分析各種不同回火溫度對機械性質及 現銲道的硬度值為44.5HRC，相較於母材 42.8HRC，約僅剩 3%之差異。

D6AC Tube Quench+

timpering

Preform by machining

Forward flow forming 67% Normalized : 900^oC/105min/AC

Quench：926^oC→oil quench 60^oC Annealing：660^oC

Tempering : 250～650^oC/ah/Furnace

Forward flow forming 78%

Annealing Tempering

Tensile test

25

(a) Forming+EBW

(b) Forming+EBW+Tempering 250 ^oC (c) Forming+EBW+Tempering 350 ^oC (d) Forming+EBW+Tempering 450 ^oC (e) Forming+EBW+Tempering 550 ^oC (f) Forming+EBW+Tempering 650 ^oC

圖4-23 78%旋形量之 D6AC 鋼熔融區與熱影響區之硬度分佈圖

4.5.3 金相顯微組織觀察

依Tsay[25]研究雷射銲接 D6AC 鋼材後之銲道組織，藉由 TEM 觀察其微結構結果，

可知若未經銲後熱處理的試片，會生成麻田散鐵及下變韌鐵組織，而本研究之熔融區經 觀察亦為樹枝狀結構之麻田散鐵及下變韌體組織。圖 4-24(a)至(e)顯示 67%旋形加工量 下之熔融區經不同回火溫度處理後，組織因不同程度的回火溫度產生相變化，使其樹枝 狀結晶經由回火處理後而呈現逐漸擴散之趨勢。

如圖 4-24(a)與(b)所示，發現在熔融區因母材快速冷卻凝固，在熔融區晶界處產生 樹枝狀、纖維狀的紋路，並且有些會延伸到熱影響區，此紋路的分佈情形，相較未回火 的試片有隨回火溫度上升逐漸模糊的趨勢。可觀察得未回火與250℃回火條件下之熔融 區與熱影響區，其內部顯微組織並無顯著改變，熔融區仍維持針葉狀之麻田散組織，顯 示低溫回火有其晶粒細化之趨勢；當回火溫度達550℃時，圖 4-24(c)之熔融區樹枝狀結 晶，則已呈現較為緻密之回火麻田散組織，熱影響區則開始有晶粒成長之趨勢，圖4-24(d) 與(e)如同硬度試驗所呈現之趨勢，熔融區已呈現板狀之麻田散鐵組織與熱影響區之肥粒 鐵亦由點連接成線狀分布其內。

(a)未回火

(b)250°C

(c)350°C

(d)450°C

(e)550°C

圖4-24 67%旋形量之 D6AC 鋼銲道熔融區與熱影響區金相顯微組織

圖 4-25(a)至(e)顯示 78%旋形加工量下之熔融區經不同回火溫度處理後，組織因不 同程度的回火溫度產生相變化，使其樹枝狀結晶經由回火處理後而呈現擴散之趨勢。

如圖 4-25(a)與(b)所示，發現在熔融區因母材快速冷卻凝固，在熔融區晶界處產生 樹枝狀、纖維狀的紋路，並且有些會延伸到熱影響區，此紋路的分佈情形，相較未回火 的試片有隨回火溫度上升逐漸模糊的趨勢。可觀察得未回火與250℃回火條件下之熔融 區與熱影響區，其內部顯微組織並無顯著改變，熔融區仍維持針葉狀之麻田散組織，顯 示低溫回火有其晶粒細化之趨勢；圖4-25(c)之熔融區包含樹枝狀紋路則已呈現較為粗大

之回火麻田散組織，熱影響區則開始有晶粒成長之趨勢，圖 4-25(d)與(e)如同硬度試驗 所呈現之趨勢，熔融區已呈現板狀之麻田散鐵組織與熱影響區之肥粒鐵亦由點連接成線 狀分布其內。

比較67%與 78%旋形加工量下之結果，可發現原本在 67%旋形量下於 550℃時，可 觀察得較清楚之再結晶現象，在較高加工量的78%僅於 450℃即具有足以辨識的再結晶 現象產生，此乃因較高的加工量，提升了內部應變能，造成再結晶溫度下降之情形。

(a)未回火

(b)250°C

(c)350°C

(d)450°C

(e)550°C

圖4-25 78%旋形量之 D6AC 鋼銲道熔融區與熱影響區金相顯微組織