國 立 交 通 大 學
機 械 工 程 學 系
碩 士 論 文
SK5工具鋼鋸齒局部感應熱處理硬化研究
Partial Hardening of SK5 Tool Steel Saw Teeth
by Induction Heat Treatment
研 究 生 ： 陳 有 毅
指 導 教 授 ： 徐 瑞 坤 教 授
中 華 民 國 九 十 九 年 七 月
SK5 工具鋼鋸齒局部感應熱處理硬化研究
Partial Hardening of SK5 Tool Steel Saw Teeth by Induction Heat Treatment
研 究 生：陳有毅 Student：Yu-Yi Chen 指導教授：徐瑞坤 Advisor：Ray-Quan Hsu 國 立 交 通 大 學 機 械 工 程 學 系 碩 士 論 文 A Thesis
Submitted to Department of Mechanical Engineering College of Engineering
National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Science
in
Mechanical Engineering July 2010
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
SK5 工具鋼鋸齒局部感應熱處理硬化研究 研究生：陳有毅 指導教授：徐瑞坤 教授 國立交通大學機械工程學系
摘 要
工具鋼由於加工容易，易得到高硬度與耐磨性，在工業上通常應 用於各種刀具、手工具等。工具鋼也有缺點，如硬化深度淺、回火軟 化抵抗力小等。要提升工具鋼的機械性質必頇施以適當的熱處理。 本研究的對象為 SK5 製作的木工手鋸鋸齒，利用高週波感應技術 能讓工件局部加熱的特點，並配合後續的熱處理方法，希望得到鋸齒 的前緣、尖點具有高硬度以及耐磨的特性，而鋸齒後方要具有適度韌 性，使用上才不會造成斷裂。 實驗時以：高週波淬火、高週波淬火後進行低溫回火、高週波淬 火後進行二次淬火、高週波淬火後進行二次淬火再低溫回火等不同條 件對鋸齒施以熱處理，並以硬度量測、金相詴驗與磨耗測詴等評估方 法比較熱處理的效果。 研究結果顯示 SK5 鋸片以高週波感應加熱衝風淬火後再以 150℃ 回火 30 分鐘的條件，於鋸齒前鋒線處有較高的硬度值，並於磨耗詴 驗上有較佳的表現。 若鋸齒尖點的硬度值高，但鋸身處沒有較柔軟的質地吸收鋸切時 的作用力，會形成齒尖的破裂，降低鋸片使用的壽命。 關鍵字：高週波感應加熱、SK5 工具鋼、局部硬化Partial Hardening of SK5 Tool Steel Saw Teeth by Induction Heat Treatment
Student：Yu-Yi Chen Advisor：Dr. Ray-Quan Hsu Department of Mechanical Engineering
National Chiao Tung University
ABSTRACT
Tool steels usually are used in a variety of cutting tools and hand tools, because they are easy to process, can achieve high hardness and have good wear resistance. However, tool steels have some drawbacks, such as low hardenability and temper softening. Tool steels must impose the appropriate heat treatment to improve the mechanical properties.
The material of this study is JIS SK5 tool steel often used in Japanese woodworking handsaw blade. High frequency induction heating could heat a specific part of workpiece. To make use of this characteristic together with subsequent heat treatment, we hope to make an ideal saw tooth which have high hardness on the cutting edges and good wear resistance.
However, if the saw don’t have appropriate toughness in the saw body, it will shorten the life of saw blade.
The heat treatments in this study were high-frequency induction
heating and air quenching, low temperature tempering after high-frequency induction heating and air quenching, double quenching after
high-frequency induction heating and air quenching, and low temperature
tempering after double quenching. To evaluate the effect of heat treatments we measured the hardness distribution on the saw teeth, examine the micro-structures of the teeth and wear testing.
The results showed that the saw teeth treated with high-frequency air quenching and tempering for 30 minutes at 150℃had higher hardness on the cutting edges and better wear performance.
On the other hand, the saw teeth rupture and shortening the life of the saw blade were caused by hard teeth tip without soft body texture to absorb the cutting force.
誌 謝
兩年的研究所生涯於轉瞬之間結束了，在此首先要感謝我的指導 老師徐瑞坤教授對我論文上的指導，也因有教授不斷灌輸做研究的方 法及態度，此篇論文才得以順利完成。感謝論文口詴委員向四海教授、 陳仁浩教授與洪景華教授對論文上的指導，使得此篇論文更加完善。 感謝 EE407 成型實驗室的所有研究成員，達嵐學長、維堂學長與 宣諭學長給我在研究與生涯上的方向與幫助，感謝同期的實驗成員偉 仁、人瑜、立群及俊億陪我一起修課與學習，感謝學弟們使得實驗室 天天都很開心。此外也要謝謝在研究上幫助過我和與陪我一起玩樂的 所有夥伴們，有你們的陪伴讓我度過了兩年多姿多彩的研究所生涯， 一路上有你們，真好。 感謝安用公司提供研究上使用的詴片以及公司內部的所有成員於 實驗上的鼎力協助，特別感謝李永清經理與我討論論文並且給予指導 與建議，使得本論文具有業界上的專業基礎架構。 最後也是最重要的，感謝我的家人，感謝父母 20 幾年來的付出 以及養育之恩，讓我順利完成求學之路沒有牽掛，這是令我沒齒難忘 的，謝謝你們。 有毅 謹識 2010.7目 錄
摘要 ... i ABSTRACT ... ii 誌謝 ... iii 目錄 ... iv 表目錄 ... vii 圖目錄 ... viii 第一章 緒論 ... 1 1-1 前言 ... 1 1-2 研究動機與目的 ... 3 1-3 文獻回顧 ... 5 第二章 木工手鋸鋸齒之硬化需求 ... 10 2-1 木工手鋸簡介... 10 2-1-1 木工鋸的分類 ... 10 2-1-2 木工手鋸齒齒型 ... 11 2-1-3 西洋鋸與日本鋸之比較 ... 12 2-2 鋸齒部位名稱與製程 ... 14 2-2-1 鋸片製作流程 ... 15 2-2-2 鋸齒熱處理 ... 15 2-3 感應熱處理簡介 ... 17 2-3-1 高週波感應熱處理在工業上的應用 ... 17 2-3-2 感應加熱的原理 ... 192-4 工具鋼熱處理簡介 ... 26 2-4-1 工具鋼淬火硬化 ... 26 2-4-2 鋼的最高硬度 ... 28 2-4-3 二次淬火 ... 28 2-4-4 回火 ... 29 2-5 磨耗簡介 ... 33 2-5-1 刀具材料 ... 33 2-5-2 工具磨耗 ... 35 2-5-3 木工鋸齒磨耗 ... 38 第三章 實驗設備與程序 ... 52 3-1 實驗方法 ... 52 3-2 詴片材料與規格 ... 53 3-3 實驗設備 ... 54 3-3-1 感應熱處理機 ... 54 3-3-2 測驗儀器與材料 ... 55 3-4 實驗步驟 ... 57 3-4-1 高週波淬火對照組 ... 57 3-4-2 高週波淬火後進行回火熱處理 ... 58 3-4-3 高週波淬火後進行二次淬火熱處理 ... 58 3-4-4 高週波淬火後進行二次淬火再回火熱處理 ... 59 3-5 實驗後處理與結果分析 ... 59 3-5-1 高週波淬火硬化深度評估 ... 60 3-5-2 硬度量測 ... 61 3-5-3 金相詴驗 ... 62
3-5-4 鋸片磨耗測詴 ... 63 第四章 結果與討論 ... 75 4-1 脈衝式感應熱處理後詴片外觀 ... 75 4-2 硬度分布 ... 76 4-2-1 實驗詴片施以高週波淬火後硬度分布 ... 76 4-2-2 施以高週波淬火及回火後硬度分布 ... 77 4-2-3 施以高週波淬火及二次淬火後硬度分布 ... 78 4-2-2 施以高週波淬火及二次淬火後再回火後硬度分布 ... 80 4-3 金相組織 ... 81 4-3-1 實驗詴片施以高週波淬火後不同區域之金相組織 ... 81 4-3-2 施以高週波淬火及回火後之金相組織 ... 82 4-3-3 施以高週波淬火及二次淬火後之金相組織 ... 83 4-4 磨耗詴驗 ... 84 4-4-1 實驗詴片與其回火後之磨耗詴驗 ... 84 4-4-2 實驗詴片與其二次淬火再回火後之磨耗詴驗 ... 85 第五章 結論與未來發展 ... 116 5-1 結論 ... 116 5-2 未來發展 ... 117 參考文獻 ... 121 附錄 ... 124
表 目 錄
表 1- 1 表面處理技術分類 ... 8 表 2- 1 市售木工具用鋸的種類及特性 ... 40 表 2- 2 鋸齒依照施力方向分類 ... 41 表 2- 3 縱切鋸與橫截鋸的比較 ... 41 表 2- 4 日本鋸與西洋鋸之比較 ... 42 表 3- 1 SK5 鋼捲機械性質與成分分析 ... 64 表 5- 1 超深冷處理耐磨耗性的提升率 ... 119 附表 1 高週波淬火後硬度 ... 124 附表 2 Shark Saw 鋸齒硬度 ... 125 附表 3 高週波淬火及 150℃回火 30 分鐘後空冷硬度... 125 附表 4 高週波淬火及 200℃回火 30 分鐘後空冷硬度... 126 附表 5 高週波淬火及 250℃回火 30 分鐘後空冷硬度... 126 附表 6 高週波淬火及 800℃持溫 15 秒二次水淬火硬度... 127 附表 7 高週波淬火及 800℃持溫 30 秒二次水淬火硬度... 127 附表 8 高週波淬火及 800℃持溫 1 分二次水淬火硬度... 128 附表 9 高週波淬火及 800℃持溫 2 分二次水淬火硬度... 128 附表 10 高週波淬火及 800℃持溫 30 分二次水淬火硬度... 129 附表 11 高週波淬火及 800℃30 分二次淬火 150℃回火 30 分硬度 .. 129 附表 12 高週波淬火及 800℃30 分二次淬火 200℃回火 30 分硬度 . 130 附表 13 高週波淬火及 800℃30 分二次淬火 250℃回火 30 分硬度 . 130圖 目 錄
圖 1- 1 武士刀的橫斷面結構及其日文名稱 ... 9
圖 2- 1 BSI 分類的 Tooth forms and sharpening ... 43
圖 2- 2 日本鋸與西洋鋸的鋸齒比較圖 ... 44 圖 2- 3 CNS 1096 中之鋸齒各部位稱呼法 ... 44 圖 2- 4 BS 3159-1 中之鋸齒各部位稱呼法 ... 45 圖 2- 5 其餘鋸齒部位的中文名稱 ... 45 圖 2- 6 鋸齒齒數算法與表示法 ... 45 圖 2- 7 感應加熱線圈、空氣吹嘴與鋸齒位置感應器 ... 46 圖 2- 8 脈衝感應熱處理黑暈示意及硬度量測點 ... 46 圖 2- 9 電場感應與磁場感應之示意簡圖 ... 47 圖 2- 10 電場感應加熱原理示意簡圖 ... 48 圖 2- 11 最高硬度以及含碳量之關係... 48 圖 2- 12 碳鋼之含碳量－麻田散鐵量－硬度三者關係圖 ... 49 圖 2- 13 工具磨耗之多種要因圖 ... 49 圖 2- 14 各種工具之 VT 壽命曲線與 n 值 ... 50 圖 2- 15 切削工具磨耗的位置 ... 50 圖 2- 16 鋸齒磨耗的量測（ED 與 ER） ... 50 圖 2- 17 磨擦磨耗（Adhesion wear）的型態 ... 51 圖 3- 1 實驗流程圖... 65 圖 3- 2 Shark Pullsaw 鋸子外觀 ... 66 圖 3- 3 實驗用與 Shark Saw 鋸齒尺寸圖 ... 66
圖 3- 6 自動輸送裝置送料端 ... 68 圖 3- 7 自動輸送裝置輸送段 ... 68 圖 3- 8 自動輸送裝置收料端 ... 69 圖 3- 9 感應熱處理機與自動運輸裝置總成 ... 69 圖 3- 10 可程式控制之熱處理爐 ... 70 圖 3- 11 熱鑲埋機 ... 70 圖 3- 12 熱鑲埋機 ... 71 圖 3- 13 研磨機 ... 71 圖 3- 14 研磨拋光機... 72 圖 3- 15 顯微維氏硬度詴驗機 ... 72 圖 3- 16 光學金相顯微鏡 ... 73 圖 3- 17 軍刀具組 ... 73 圖 3- 18 硬化層深度的表示 ... 74 圖 3- 19 磨耗詴驗鋸片與松木位置 ... 74 圖 4- 1 實驗用鋸片單一鋸齒 ... 86 圖 4- 2 Shark Saw 單一鋸齒 ... 86 圖 4- 3 實驗詴片高週波淬火後硬度分布圖 ... 87 圖 4- 4 實驗詴片高週波淬火後硬度曲線圖 ... 87 圖 4- 5 高週波淬火後硬度分布疊合黑暈照片 ... 88 圖 4- 6 Shark Saw 硬度分布圖 ... 89 圖 4- 7 Shark Saw 硬度曲線圖 ... 89 圖 4- 8 Shark Saw 硬度分布疊合黑暈照片 ... 90 圖 4- 9 高週波淬火及 150℃回火 30 分鐘後空冷硬度分布圖 ... 91 圖 4- 10 高週波淬火及 150℃回火 30 分鐘後空冷硬度曲線圖 ... 91
圖 4- 11 高週波淬火及 200℃回火 30 分鐘後空冷硬度分布圖 ... 92 圖 4- 12 高週波淬火及 200℃回火 30 分鐘後空冷硬度曲線圖 ... 92 圖 4- 13 高週波淬火及 250℃回火 30 分鐘後空冷硬度分布圖 ... 93 圖 4- 14 高週波淬火及 250℃回火 30 分鐘後空冷硬度曲線圖 ... 93 圖 4- 15 鋸齒不同部位於不同回火溫度下的硬度變化 ... 94 圖 4- 16 高週波淬火後以 800℃持溫 15 秒二次水淬火硬度分布圖 .... 94 圖 4- 17 高週波淬火後以 800℃持溫 15 秒二次水淬火硬度曲線圖 .... 94 圖 4- 18 高週波淬火後以 800℃持溫 30 秒二次水淬火硬度分布圖 .... 95 圖 4- 19 高週波淬火後以 800℃持溫 30 秒二次水淬火硬度曲線圖 .... 95 圖 4- 20 高週波淬火後以 800℃持溫 1 分二次水淬火硬度分布圖 ... 96 圖 4- 21 高週波淬火後以 800℃持溫 1 分二次水淬火硬度曲線圖 ... 96 圖 4- 22 高週波淬火後以 800℃持溫 2 分二次水淬火硬度分布圖 ... 97 圖 4- 23 高週波淬火後以 800℃持溫 2 分二次水淬火硬度曲線圖 ... 97 圖 4- 24 高週波淬火後以 800℃持溫 30 分二次水淬火硬度分布圖 .... 98 圖 4- 25 高週波淬火後以 800℃持溫 30 分二次水淬火硬度曲線圖 .... 98 圖 4- 26 於 800℃不同持溫時間二次淬火後硬度的變化曲線 ... 98 圖 4- 27 詴片二次淬火後以 150℃回火 30 分鐘硬度分布圖 ... 99 圖 4- 28 詴片二次淬火後以 150℃回火 30 分鐘硬度曲線圖 ... 99 圖 4- 29 詴片二次淬火後以 200℃回火 30 分鐘硬度分布圖 ... 100 圖 4- 30 詴片二次淬火後以 200℃回火 30 分鐘硬度曲線圖 ... 100 圖 4- 31 詴片二次淬火後以 250℃回火 30 分鐘硬度分布圖 ... 101 圖 4- 32 詴片二次淬火後以 250℃回火 30 分鐘硬度曲線圖 ... 101 圖 4- 33 詴片二次淬火後於不同回火溫度 30 分鐘硬度變化曲線 ... 101
圖 4- 35 含碳量 0.76％工具鋼之 C.C.T.曲線 ... 102 圖 4- 36 高週波感應加熱衝風淬火後的詴片金相組織 ... 103 圖 4- 37 Shark Saw 以稀硝酸溶液浸蝕拼接照片 ... 103 圖 4- 38 Shark Saw 詴片金相組織 ... 104 圖 4- 39 實驗詴片於不同溫度下回火 30 分鐘之金相組織 ... 105 圖 4- 40 實驗詴片於 800℃持溫 30 分二次淬火後之金相組織 ... 106 圖 4- 41 實驗詴片於 800℃持溫 30 秒後二次淬火金相組織 ... 107 圖 4- 42 鋸片磨耗測詴（500×） ... 108 圖 4- 43 鋸片磨耗測詴（50×） ... 108 圖 4- 44 鋸片經 150℃回火後磨耗測詴（500×） ... 109 圖 4- 45 鋸片經 150℃回火後磨耗測詴（50×） ... 109 圖 4- 46 高週波淬火後詴片磨耗測詴數值化結果 ... 110 圖 4- 47 高週波淬火及 150℃回火 30 分詴片磨耗測詴數值化結果 .. 110 圖 4- 48 鋸片經 200℃回火後磨耗測詴（500×） ... 111 圖 4- 49 鋸片經 200℃回火後磨耗測詴（50×） ... 111 圖 4- 50 鋸片經 250℃回火後磨耗測詴（500×） ... 112 圖 4- 51 鋸片經 250℃回火後磨耗測詴（50×） ... 112 圖 4- 52 高週波淬火及 200℃回火 30 分詴片磨耗測詴數值化結果 .. 113 圖 4- 53 高週波淬火及 250℃回火 30 分詴片磨耗測詴數值化結果 .. 113 圖 4- 54 鋸片二次淬火後經 150℃回火磨耗測詴（200×） ... 114 圖 4- 55 鋸片二次淬火後經 150℃回火磨耗測詴（50×） ... 114 圖 4- 56 鋸片二次淬火後經 200℃回火磨耗測詴（200×） ... 115 圖 4- 57 鋸片二次淬火後經 200℃回火磨耗測詴（50×） ... 115 圖 5- 1 碳鋼的含碳量和熱處理種類對耐磨性的影響 ... 120
第 一 章 緒 論
1-1 前言
工業上使用的金屬材料中，鋼鐵材占絕大多數，其強度、硬度、延性 等機械性質優良，且施以各種熱處理或表面處理時，可適當地改良性質。 所謂熱處理是指對材料施以適當的加熱和冷卻，而利用加熱和冷卻的 配合來得到所需要的特性為目的之處理而言。對某一種材料來講，雖然它 的化學成份相同，但是施以不同的熱處理時，因為可以改變它的組織，所 以可以得到不同的特性，例如不同的機械性質或物理性質等。 表面處理乃藉由各種表面處理技術改良材料表面的性質，增強機械元 件的性能與使用壽命，是附加價值很高的工程技術。近年來機械工業已朝 高負荷、高達轉方向發展，對機械元件在材料表面，性質上的要求也日益 嚴苛，因此各種不同的表面技術也因應而生[1]。 很多機械零件在使用時會受到摩擦作用，如果材料的耐磨耗性低時， 零件就容易被磨損而無法維持機械的精確性因而縮短使用的壽命。對鋼鐵 材料而言，若只施以淬火回火處理，在追求高硬度以提升耐磨耗性的同時， 往往是無法兼顧材料的強韌性，為了同時滿足兩種需求，表面硬化是一個鐵基材料的表面硬化方法有很多種，可分為化學方法和物理方法，表 1- 1 所示是其中的一種分類方法[2]，所謂的表面層變成法是將材料表層的 組織加以改變，以達到硬化目的的方法。這種方法可分為兩大類：一為熱 化學製程（Thermochemical process），即將碳、氮等元素，在高溫下滲入 材料工件表層，如滲碳、滲碳氮化、氮化等等；另一類為熱製程（Thermal process），處理時材料的化學成分不變，只改變表面層組織的方法，例如 將鋼鐵材料表面加熱至沃斯田鐵化溫度以上，隨即淬火使之產生麻田散鐵 而硬化。 高週波感應淬火是屬於熱製程的表面層變成法，其原理是利用品應加 熱的方式，使工件需要硬化的部位加熱到沃斯田鐵化溫度，然後淬火急速 冷卻，而生成堅硬的麻田散鐵組織，達到硬化的目的。高週波感應加熱的 特點為可局部加熱，且加熱速率快，處理時間短，工件的氧化、脫碳可以 忽略，且工件的加熱溫度可高至其熔點附近，而不影響設備的使用壽命， 因此近年來被廣泛的應用。
1-2 研究動機與目的
碳工具鋼由於價格便宜，加工容易，淬火方法簡單，容易得到高硬度， 所以在工業上的應用相當廣泛，通常應用於各種刀具、手工具等僅需高硬 度及良好的耐磨性，而不講究高精度、耐熱、耐蝕的產品上。不過相對的 碳工具鋼也有諸多缺點，例如硬化深度淺、對回火的軟化抵抗力小、高溫 硬度低、切削耐久性短等等。若要提升碳工具鋼的機械性質必頇施以適當 的熱處理。 以碳工具鋼為材料製造出來的手工具或零件，一般都會經過淬火回火 處理，而淬火回火處理對機械性質的改善有一定的限制，通常為了追求韌 性的增加，硬度會隨著快速下降[3]。以機械零件來說，除了基本的要求硬 度高，韌性也是重要的考量因素，如果一味的追求高硬度，則零件在作業 流程中，很容易因為韌性不足而發生斷裂或破壞。 就一般淬火回火的處理而言，想要同時達到工件表面與外側硬而本體 處強韌，是有互相抵觸之處，通常碳含量高，淬火回火後硬度較高，而韌 性則較差，難以兩全其美。 另外可達到此需求的方法為使用複合材料，如同日本武士刀的製作，覆的技術，但以上兩種技術應用在工業上皆為二次以上加工法，會造成成 本的提升，並且時間也會較單純的熱處理來的久。 目前市面上所販售的木工手鋸大部分皆使用高週波感應加熱技術將齒 尖淬火，利用鋼材不同組織具有不同特性的特色，使得單一鋼材當中出現 複合材料的性質。但尖點的硬度與邊緣處皆無法有效的提升硬度，導致鋸 齒的壽命無法有效的提高。 故本研究的重點在於討論高週波感應加熱技術與後續的熱處理法，研 究的對象為 SK5 工具鋼製作的木工手鋸，利用高週波感應加熱技術能夠施 予工件局部加熱的特點，並且搭配後續的熱處理程序，目標是希望得到鋸 齒的前緣、尖點與表面具有高硬度以及耐磨的特性，以增加使用壽命；而 在靠近鋸片本體處的鋸齒要具有適度的韌性，在使用上才不會造成斷裂而 產生崩牙的情況。
1-3 文獻回顧
關於鋸切方面的文獻，國內關於木工手鋸的文獻討論通常在於外觀的 設計與握把處的人因工程為主，對於鋸片或鋸齒本身的討論則相當稀少。 鋸削時刀鋸與工間之作用方式不同，可分為摩擦式鋸切（Friction sawing）與冷鋸（Cold sawing）兩種。所謂摩擦式鋸切的加工法，切削時 刀鋸鋸齒與工件接觸的速度高於100 m sec，是高速剪斷加工的一種，加工 過程中，刀具與工件間的劇烈摩擦會導致工件切斷面部分熔斷，稱為摩擦 式鋸切。而冷鋸是指鋸削時鋸片直接對工件做切削，移除材料而致切斷的 加工方法，其速度較摩擦式鋸切來的慢。本研究的鋸切工件對象為木材， 加上為手工使用，所以並無熔斷的情況發生，故本研究僅考慮冷鋸加工的 部分。1978 年 Williston 在“Saws: design, selection, operation, maintenance” 一書中整理鋸子的主要特徵與種類[4]。1964 年 Koch 發表 Wood machining processes 提及木鋸鋸齒的幾何形 狀[5]，1972 年 Quelch 於 Sawmill Feeds and Speeds, Band and Circular Rip Saws 中研究鋸木廠中帶鋸與圓鋸鋸切的給進速度與於木材中的鋸齒切削路 徑[6]，1974 年 Thompson 發展了以弓鋸為基礎的鋸削模式，由其結果可知，
此一比例即是切削常數，這是 Thompson 由實驗而歸納出的結果[7]。1989 年 Ahmad、Hogan 及 Goode 沿用 Thompson 的基本觀念，針對水帄式鋸床， 探討可能影響切削常數的參數，如進給力，鋸帶速度工件寬度等。Ahmad 等人的研究顯示出帶鋸速度越高時，由於切削比（Cutting ratio）的改變， 切削常數呈遞減趨勢，而進給力與工件寬度對切削常數則無明顯影響[8]。 高週波表面硬化處理之研究，可從 H.B. Osborn 及 W.B. Kim 等人於 1945 年所發表的文獻中[1, 9-10]，查詢到有關高週波表面硬化處理方面的 研究報告。 1997 年成大機械所陳意維比較分析雷射硬面處理與高週波感應表面硬 化顯微組織特性中，高週波感應硬化實驗分別以 AISI 4140、AISI 4340 為 母材，經由 400 kHz 之高週波表面感應硬化後，分析材料、線圈間距、移 動速度對硬度、溫度、拉伸及金相顯微組織的影響。指出高週波感應硬化 良莠端視瞬間之沃斯田鐵化程度與隨後淬火之麻田散鐵變態是否完全所決 定。高週波感應硬化之後表面最高硬度可達 700～800 HV 間，而最高硬度 值通常在距離表面 0.1～0.2 mm 附近，較同一材質一般淬火熱處理所得到 之硬度值為高，此一超硬現象與表面形成細密麻田散鐵組織及形成殘留壓 應力有關。高週波感應硬化表面感應溫度愈高所得之硬度值愈高[1]。
2004 年台大機械所鄭嘉祥使用感應加熱的方式，對 SK4 碳工具鋼為 材料之縫紉針進行局部硬化處理的研究，其目的為了能使縫紉針兼具韌性 和針尖局部高硬度的要求，嘗詴以兩次淬火並回火1來改良其性質[11]。
表 1- 1 表面處理技術分類[2] 表面技術上的分類 主要的表面硬化法 分類 一般的名稱 表 面 層 變 成 法 從金屬表面滲透擴 散元素，而改變表 面層的化學成分 以滲 透 擴散的 元素加以分類 C 滲碳法 N 氮化法 C、N 滲碳氮化法 S 滲硫法 S、N 滲硫氮化法 B 硼化法 O 水蒸氣處理 金屬元素 金屬滲透法 不改變金屬的化學 成分只改變表面層 的組織 以加 熱 方法加 以分類 火焰 火焰淬火 高週波 高週波淬火 電漿 電漿表面硬化法 雷射 雷射表面硬化法 電子束 電子束表面硬化法 表 面 被 覆 金屬被覆 溶融金屬的熔著 Hardfacing 硬面熔覆 Facelining 硬面襯覆 溶融、半熔融金屬的熔射 熔射法 利用放電的熔著 放電硬化處理 推焊 溶液中的電鍍 電鍍 電鍍擴散法 蒸著被覆 利用氣體的化學反應蒸著 CVD 法 在真空中蒸發金屬的蒸著 PVD 法 真空蒸著 離子鍍覆 濺射 非金屬被覆 陶瓷等被覆 熔射法
第 二 章 木 工 手 鋸 鋸 齒 之 硬 化 需 求
2-1 木工手鋸簡介
鋸子種類繁多，每種不同用途的手鋸在操作型態上也有其差異存在， 鋸切的物件種類也有所不同。手鋸是木工作業最常用的手工具之一，在 DIY 盛行的歐美國家，不管是在工廠或是家庭都幾乎算是必備之工具。而 建築和家具製造常常需要橫切或縱切木材，本研究中將以木工用手鋸進行 分析研究。2-1-1 木工鋸的分類
木工用手鋸上可分為：手鋸（Hand saw，亦稱為 Tool box saw）、雙 面鋸、弓鋸、彎鋸及線鋸等，參見表 2- 1。以鋸齒特性來分，可分為：推 鋸、拉鋸以及雙刃鋸。這三種鋸齒最大的差異在於使用者在進行鋸切動作 時，手部的施力方式會有顯著的差異。在使用推鋸時，因為鋸齒特性的關 係，使用者只有向前推進的力量會對手鋸的操作產生有效的鋸切作用力， 使用拉鋸時則相反。而雙刃鋸則是改良鋸齒的切削型式，使其在推或拉的 鋸切動作中都能產生作用，參見表 2- 2。 而在歐美地區較常用的手鋸，又分為縱切（Ripping）與橫截
木紋鋸切，鋸切方向與木材纖維帄行，而橫截鋸則用於橫斷木材鋸切，鋸 切方向與木材纖維成一夾角。這兩種鋸的主要區別是鋸齒的開齒方法不 同︰縱切鋸鋸齒的切削刃與鋸條成 90°，其作用像一排鑿子，齒型呈銳角 之鑿刀形，齒疏而鋒利齒室也較大；橫截鋸的鋸齒類似刀刃，較小呈尖刀 形，交替地向兩邊打開，較鋒利且齒室較小、排列較密，使鋸成的鋸縫兩 側成帄行線，便於鋸斷木材。而其中橫截鋸有較密的鋸齒，因此可以獲得 較精細的切割，也可以當縱切鋸使用，在市場佔有率較縱切鋸高，見表 2- 3。
2-1-2 木工手鋸齒齒型
在上節中提及幾種鋸齒的齒型，分別為推鋸、拉鋸以及雙刃鋸鋸齒， 其中推鋸的鋸齒又可以分為縱切鋸和橫截鋸鋸齒。而另外在英國標準協會 （BSI）中編號為 BS 3159-1 的 Woodworking saws for hand use 提到五種齒 型的分類，如圖 2- 1 所示[13]，不過目前以各國大廠所生產的鋸子來看， 越來越多的比例採用複合鋸齒（Compound teeth）齒型來製作鋸子，因其 切削性比其餘幾種齒型來的優良，且較可以適用於多種用途。此種齒型的 鋸子最早由日本開始採用，日本系統的鋸子形式較常使用拉鋸，所以歐美以確定的一點是，在切割工件時，鋸齒上與工件越接近垂直的切割面所面 對的方向，通常是切割的施力方向。
2-1-3 西洋鋸與日本鋸之比較
在生產製造廠商中發現，廠商依照銷售地區的手鋸型式以及數量，可 大致推測出東西方使用者的習慣有顯著的不同，在歐美地區以手鋸為主， 鋸齒特性為推鋸；日本地區則以一般雙刃鋸及摺合鋸為主，鋸齒特性則為 拉鋸。日本地區所發展出的木工用具操作特性多為拉方向施力，而歐美地 區多為推向施力，在鋸子以及鉋子上皆可觀察到此種現象。關於此點，在 文獻中已有部分相關研究資料可供佐證[14-15]。而拉方向的施力也會有其 好處，因為推鋸要抵抗木材夾持鋸片的發生，一旦發生夾持鋸片的現象， 鋸片若剛性不夠的話會造成曲折的現象，所以推鋸的鋸片需要使用較厚的 材料來克服折曲現象的發生，但此種現象幾乎不會在拉鋸身上發生，所以 鋸身部分可以做的比較薄些，因此切割路徑較小，會有較精良的工件表面， 見表 2- 4。 日本鋸與西洋鋸中的主要差異，除了以上提及的操作方向之外，另外 齒型也有相當大的差別（圖 2- 2），西洋鋸當中的單一鋸齒中，通常只做 兩個切割面，BSI 標準中鋸齒圖 2- 1 例上的前四種，但是日本鋸的單一鋸齒上通常製作三個切割面，圖 2- 1 中的第五例，也甚至有四個切割面的鋸 齒出現，但是不多見於市面上，故本研究裡主要是以三個切割面的日本鋸 作為標準。在日本業界通常將最上方的切割面稱之為上目[16]，這是沒有 出現在其他國家，而在日本獨有的稱呼方法。 1982 年 Ann S. Bleed 等人比較西洋鋸與日本鋸於鋸切木材所需時間與 人體耗氧率之研究，發現鋸切所需時間在比較西洋鋸與日本鋸的結果中， 並無顯著的差異，但在耗氧率詴驗中，日本鋸卻比起西洋鋸來的有效率多 [17]。 日本鋸發展成為優良的木材切割鋸是有其原因的，在明治天皇時期展 開明治維新運動，1873 年開始禁止武鬥，1876 年頒布廢刀令，即禁止警 察、軍人以外的人佩帶武士刀。所以當時有許多製作武士刀的師傅轉而製 造一般工具，但他們將精良且嚴謹的製刀精神及金屬加工技術帶入了工具 製造當中[14]。正因如此，日本鋸算是世界上手鋸發展之目標，許多歐美 生產手鋸的大廠，鋸片的金屬材質選擇、鋸齒的形狀或是熱處理都將日本 鋸做為目標而發展製作。
2-2 鋸齒部位名稱與製程
本研究之重點在於鋸齒之部分，本節之重點在於定義鋸齒每個部位之 名稱，但因專於研究鋸子或鋸齒的學術性論文相當稀少，所以引用工業上 的標準來定義之較為妥當，中華民國國家標準中木工用手鋸總則 CNS 1096 中有提及鋸齒各部位的稱呼方法，細節請見圖 2- 3[18]，但英國標準 協會 BS 3159-1 文中之鋸齒各部位稱呼方法與丈量模式與中華民國國家標 準有不同，參見圖 2- 4[13]。本文盡量以中華民國標準局的稱法為主，配 合其他各國的參考資料，將本研究中的部位名稱統一，請見圖 2- 5。 鋸齒的大小與加工後工件的切割面細緻程度有關，鋸齒齒數有兩種表 示法，分別為 Tpi（Teeth per inch）與 Ppi（points per inch），Tpi 為一英 吋中之鋸齒數，Ppi 為一英吋中鋸齒的尖點數，如下方(2.1)式1
Tpi Ppi (2. 1) 參見圖 2- 6，Tpi 數值越高的鋸子，鋸齒會越小，以致於鋸切出來的 工件切割面結果越細緻，並且可以切割較硬的材質。
2-2-1 鋸片製作流程
1. 鋸片的外觀在矯直的鋼板上用沖床衝出鋸身形狀 2. 每一鋸齒利用 cBN1砂輪磨出每鋸齒之三個切割面 3. 清除磨屑與毛邊，避免感應加熱時因毛邊的影響而損壞機器 4. 鋸身做應力釋放 5. 打齒（Set teeth），利用機器將鋸齒左右分開 6. 鋸齒感應淬火熱處理 7. 表面防鏽的被膜處理，通常使用樹酯或是烤漆塗覆 以上即為鋸片的製作流程。2-2-2 鋸齒熱處理
鋸齒的熱處理方法在鋸身製作的流程當中視為相當重要的一環，若鋸 片本身沒有熱處理，或是熱處理錯誤，會導致在鋸切工件時發生過度磨耗 或是崩齒之現象，皆會減短鋸子本身的使用壽命。 本文鋸齒的熱處理為研究安用工業股份公司（TRT）所生產之鋸片， 該廠鋸齒的部位採用 SK5 工具鋼製作，並利用高週波感應熱處理的方法進 行鋸齒部位的熱處理，鋸齒部分在成形後，由含有夾具的輸送帶運送，鋸齒經過與行進方向垂直之感應線圈進行高週波感應加熱，與傳統圓棒形工 件直接通過感應線圈的軸心不同。鋸齒離開感應線圈後利用空氣吹嘴讓表 面迅速降溫（圖 2- 7），廠房中室溫利用空調機保持 21～24℃，達到空氣 衝風淬火的目的。 西洋鋸採用無變頻感應加熱，每個鋸齒在通過感應線圈時，感應線圈 的交流電頻率沒有變化，所以鋸齒上的熱處理黑暈範圍鋸離最尖端處深度 皆相等，而在鋸齒上中心部分形成一直線黑暈直線。無變頻感應加熱通常 處理一半的鋸齒，而不做全齒感應加熱，其原因為若做全齒感應加熱，會 導致鋸齒容易從根部的位置在使用時造成斷裂形成崩牙。 日本鋸則採用脈衝式感應加熱（Induction pulse-hardening），每一鋸 齒在通過感應線圈時，利用改測器量測鋸齒在現圈中的位置，並且產生脈 衝式的交流電，故每個鋸齒上的黑暈部位會沿著鋸齒的邊緣產生弧狀範圍 （示意圖請見圖 2- 8），如此一來，在鋸齒的切割面與外緣處會有較硬部 位，讓鋸齒達到表層硬、內層韌的效果。
2-3 感應熱處理簡介
高週波感應硬化處理是經由相變態而產生表面硬化，是一種提高工件 耐磨耗性和疲勞強度的有效方法；目前主要應用於鋼料表面的硬化處理， 此種感應硬化的效果與工件材質本身的含碳量及合金成分有關，處理後並 不會改變工件材料內部組成成分。利用高週波加熱，加熱迅速，處理時間 短，而加熱溫度高又不易產生氧化和脫碳現象，變形扭曲量小、成本低， 故目前工業界使用廣泛。2-3-1 高週波感應熱處理在工業上的應用
20 世紀 30 年代初開始，美國、蘇聯先後開始應用感應加熱方法對零 件進行表面淬火，而隨著高週波感應加熱技術持續演進，應用範圍愈來愈 廣，金屬、塑膠及木材等均可藉此直接快速加熱、熔解、焊接、熔接或表 面處理。 高週波感應加熱方式分兩大類，電場感應加熱（或稱作誘電加熱）及 磁場感應加熱（或稱作誘導加熱），電場感應加熱高頻的交換電壓加熱電 容器間之電介質，對非導體材料加工效果較好，屬選擇性加熱。磁場感應 加熱對象為導體，利用高週波利用工作線圈通過高頻電流在周圍產生磁場果。其工作比較簡化圖請參見圖 2- 9。 電場感應加熱應用在塑膠熔接，是利用物質分子帶有正負極性電荷的 特性，將物質置於帄行的兩片極板中，同時在極板上加交流電壓，藉不斷 往復運動而相互摩擦發熱產生熔接作用，目前應用在 TPU2、PVC3用品、 潛水衣相關產品、真空泡殼包裝、汽車腳踏墊等產品加工。而此法應用在 木材加工上，是其他工法無法取代的，可得到其他加工方法得不到的形狀 和強度，且無傳統熱板加工表面過熱粗糙及變型等缺點，主要用於合板成 型、曲木等用途，如椅座板、椅背板、樂器和家具等。 磁場感應加熱是本研究中採取的方法，特點為可直接急速加熱、可提 高能量密度、控制性優良且沒有火燄，此法主要用於金屬表面硬化處理。 磁場感應加熱應用於金屬方面，如將工具鋼材利用高週波急速加熱至 變態溫度以上，然後利用冷卻液急速冷卻後使金屬表面硬化、提高其耐磨 性。在精密工業上，如機床導軌、主軸、各式輪軸，其它如精密工具、軸 心、击輪、縫衣針、刀片、高強度螺栓、鋸片等，但要注意的是鋼的含碳 量要在 0.3％以上，工具鋼的含碳量均在 0.6％以上，故相當適合使用此種 加熱方法。
此外也可應用於產品的局部熱處理及鍛造前加熱處理。目前此法用在 車輛零配件方面有，曲柄軸、击輪軸、汽門、汽門頂桿、傳動軸、輪軸、 齒輪、萬向軸結、避震系統油壓桿、葉片彈簧及插梢、油泵等。 一般日常生活中常見的鐵欄杆、水管、瓦斯管等壓力較小，構造強度 要求不是很高的鋼管，大部份均屬以高週波焊接的有縫管，其製造方法， 是將所需要厚度與寬度的鋼帶，進入成型機形成管狀後，其焊縫由高週波 工作線圈誘導，產生高熱後壓縮熔合而成。 另外在對比較小或很薄的物品焊接過程當中，突出角常有溫度上昇過 度，且表面常有酸化及污損等缺點，使用高週波加熱時，能在焊接部份， 局部的在短時間內加熱，因此可將焊接部份表面酸化以及焊接部附近的污 損降至最低的程度。目前，常用在車刀、鋸片、眼鏡框及金屬盒的焊製。 接下來介紹磁場感應加熱的原理與其效應。
2-3-2 感應加熱的原理
感應加熱的原理是利用法拉第感應定律（Faraday's law of induction）， 以交流電在一組感應線圈上，產生磁通量變化來感應工件，利用工件上造
和磁滯損失，可在瞬間加熱工件的表面，請見圖 2- 10。 感應線圈通過交流電時，線圈會發生磁通量變化，線圈周圍會產生交 變磁束。此時將導電工件放入線圈中，這交變磁束會貫穿工件，使得工件 會產生感應電流，一般稱之為渦電流。分布在工件表層的渦電流會依照歐 姆定律（Ohm's law）藉由工件本身的電阻而造成表面的加熱效應。 感應加熱的另一個重要影響因素為磁場效應，所以必頇考慮被加熱工 件的鐵磁性（Magnetic），若被加熱的工件是非鐵磁性（Non-magnetic） 材料，則工件表面無法感應出磁場，此時渦電流是唯一的加熱源。但被加 熱的工件若是鐵磁性材料，則除了渦電流之外，還必頇考慮磁滯效應 （Hysteresis effect）。通常磁性物質放置在交變的磁通量中，會因為磁滯 效應的作用，而產生焦耳熱，使部分的能量轉成熱能而散失，這就是磁滯 損失（Hysteresis loss）。但是當溫度上升時，磁滯損失將會減小，尤其當 溫度超過居里點4（Curie point）時，此時材料的磁性將消失而磁滯效應不 再出現。在本研究中，感應加熱所使用的電流頻率所造成的加熱溫度已超 過居里點，磁滯加熱與渦電流加熱比較起來，是可忽略的，即渦電流所產 生的電阻效應是高週波感應加熱的主要因素。
渦電流是經由交變磁束感應而產生的，而影響渦電流的因素，除了感 應線圈的圈數外，還與頻率變化、導磁率、導電率、被加熱工件與線圈間 的距離有關： 1. 頻率 f： 通常頻率是影響渦電流的因素中，能夠透過儀器調整而有效控制 的。頻率越高則在表面所感應的渦電流密度也越大，也就是趨膚 效應（Skin effect）越明顯。 感應線圈所感應的渦電流大小 X I f (2. 2) 其中， I：渦電流（A） f：頻率（Hz） X：該頻率之渦電流與 f 的因次關係 2. 導磁率與導電率： 在鐵磁性材料中，表面附近受磁化所產生之同向磁場強度隨著導 磁率增加而增強，所以高導磁材料會有較強的磁通密度。 被加熱工件的導磁係數（Permeability）： 非磁性物質 1，而磁性材料的通常介於 10～100 間。
表面及次表面處的渦電流強度要依導電率而定，高導電率者會感 應較強的渦電流。 3. 被加熱工件與感應線圈之間的距離： 被加熱工件與感應線圈之間的距離越近，感應電流 I 越大，此乃 因線圈的電流跟渦電流彼此間的磁力線耦合程度提升所致。
2-3-3 高週波感應加熱的特徵
1. 讓工件表面的溫度急速升高 高週波感應加熱是利用被加熱工件發生電阻熱和磁滯損失而產生 熱量的現象，可在瞬間加熱工件的表面。 2. 被加熱工件本身產生熱能 因為趨膚效應，使得渦電流主要集中在工件外層，熱能的產生是 由電阻熱和磁滯現象而來，工件和感應線圈並無接觸。 以上兩種特性是一般藉外部熱源傳導的普通加熱法在短時間內無 法達到的。 3. 脫碳、氧化和變形的影響較小 因為熱能可在短時間內在需要加熱的部位集中加熱，不影響其他部份，所以可以進行局部加熱，而且表面脫碳和氧化的現象大幅 減小，扭曲變形的程度亦不嚴重。 4. 必頇設計適當的線圈 被加熱工件的外形會受到一定程度的限制，必頇設計適當的線圈 使用。感應線圈一般是圓筒狀，有必要時會打扁或加工成角形。 感應線圈和被加熱工件間的間隙越小，加熱效率越高，但因被加 熱工件會因為溫度升高而膨脹，所以要有適當的間隙，以避免發 生接觸而傷到感應線圈及被加熱工件。 關於高週波表面硬化處理之研究，可從 H.B. Osborn 及 W.B. Kim 等人 發表的文獻中[1, 9-10]，查詢到這一方面的研究報告。
2-3-4 高週波感應的三大效應
1. 趨膚效應（Skin effect） 電流是自由電子受電場影響造成漂移產生，電學中指出高頻交流電有 朝向導體表面集中的趨勢。當電流為直流或低頻交流時，整個導體的 自由電子均產生漂移，若為高頻交流電流，則僅導體表面的電子產生 漂移，也就是被加熱工件上的渦電流向工件表面集中，這就稱為趨膚而且加熱深淺會隨著頻率的不同而有所改變，頻率越高，工件的加熱 深度就越淺。若工件表面的感應電流密度為Is，則在工件內部 x 處的 電流密度Ix為： 2 f x x s I I e (2. 3) 其中， f ：高週波頻率（Hz）
：相對導磁係數（Relative permeability）
：電阻係數（m） 通常將 1 2 f (2. 4) 定義為電流穿透深度（Penetration depth） ，上式則可簡化成 x x s I I e (2. 5) 方便查表計算其穿透值。由公式可知，相對導磁係數
和電阻係數
一定時，頻率 f 越高，電流穿透深度 越小，這表示頻率越高，電流 越集中在表皮。通常均勻材料
值為溫度的函數，而
值大小與溫度 亦相關。 2. 近接效應（Coupling effect） 此為當感應線圈與被加熱工件的距離越小時，加熱的效率越好，能在較短的時間內讓工件表面達到所需要的溫度。換言之，線圈與工件的 距離越小，加熱所需的時間越短，熱量向內擴散的深度越淺，加熱深 度也就越淺。加熱深度與電流穿透的深度並不一致，加熱深度是隨著 加熱時間的增加與表面溫度之提高而加大，近接效應可由 Kretzmann 所導之加熱效率公式求得： 2 2 1 2 2 2 1 1 D (1 6.25 ) d d (2. 6) 其中：D、d、1、2分別為線圈及工件之直徑和電阻係數值。 3. 擴散效應（Thermal diffusion effect）
加熱的時間越長，熱量由工件表面向內擴散的深度也越深。由趨膚效 應可以知道，使用高週波的頻率越高，加熱深度越淺，所以對於無法 改頻率的高週波加熱器，是可以利用此現象來使加熱深度增加。
2-4 工具鋼熱處理簡介
2-4-1 工具鋼淬火硬化
將鋼料加熱至變態點以上的高溫5，使其完全變為γ 鐵固溶體（沃斯田 鐵化），保持適當時間後令鋼材急速淬入水或其他冷卻劑當中，則可阻止 Ar1 變態 6，並且固溶於 γ 鐵內的碳原子來不及析出，形成過飽和的固溶體， 而得到高硬度的麻田散鐵組織，稱作淬火。 碳工具鋼淬火前的組織宜調整為球化組織或正常化組織，以免淬火變 形或脆裂，故在升溫時採用兩段法較為合適，前緩後急，以消除內應力的 影響，較不會產生加熱變形的現象。淬火溫度若過高或是淬火加熱時間過 長時，沃斯田鐵晶粒會逐漸成長而變粗，淬火後雖然變為麻田散鐵組織， 但其機械性質不良，甚至容易發生淬火裂痕。 碳工具鋼因為不含合金元素，所以硬化能很低，硬化深度較淺，淬火 作業較為困難，加熱時避免氧化及脫碳現象，氧化會在工件表面形成氧化 膜，而脫碳現象會造成工具鋼的硬度下降。 淬火時如果冷卻速率不夠快或是有冷卻中止（Mf溫度以上）的情形，就會有一部分的沃斯田鐵殘留，不會完全變成麻田散鐵，這就是殘留沃斯 田鐵（Retained austenite；RA）。殘留沃斯田鐵的量以及在熱處理過程中 的變態通常會導致鋼料硬度不足、耐磨耗性降低及尺寸不安定等機械性質 的不良影響。 對於工具鋼而言冷卻時文獻上指出通常使用水冷[2]，如此一來會得到 較硬且深的硬化組織層。但使用水冷淬火時，對於較厚的處理工件，工具 鋼在急遽降溫的過程當中，通常會導致工件淬火破裂或變形，故需做兩段 式降溫，從變態溫度下降的初期段使用水冷淬火，而在 MS溫度略上方頇 從水中拉出，此溫度約為 200℃，改為使用油冷或空冷。但若自水中的拉 出時間過早，只有表面被冷卻，因工件本身沒有得到適當的降溫，如此一 來會導致工件自生回火（Self tempering），工件的高溫區會傳熱給已形成 的麻田散鐵，麻田散鐵轉變為回火麻田散鐵，導致硬度下降。 對一般零件而言，淬火後零件之最慢冷卻的部位，有 50％麻田散鐵就 被認為淬火成功。例如圖 2- 12 中含碳量 0.55％的中碳鋼棒淬火後，於中 心部位的硬度經硬度詴驗後，假若硬度有達到 50％麻田散鐵7，就可視為 此零件為成功淬火的零件。
2-4-2 鋼的最高硬度
淬火鋼料的最高硬度，視碳含量多寡而定。雖然加入其他合金元素之 鋼材如鉻、釩等可以增加鋼之硬化能，可得到較深的硬度，但是其最高的 硬度度數，並無法超過相同含碳量的普通碳鋼最高硬度，此現象之實驗曲 線見圖 2- 11，其縱座標為洛氏硬度 HRC，橫坐標軸為碳含量，曲線上各 點為各定量含碳量可能得到的最高硬度。所謂最高硬度是指鋼鐵材料內全 部的碳於淬火前皆已熔於沃斯田鐵中，淬火時的冷卻速度在最低臨界速度 之上，也就是冷卻曲線不與變態曲線相交，得到 100％麻田散鐵組織。 於圖 2- 11 中所標示的為碳鋼及合金鋼兩者詴驗的結果，另含碳量相 同時，所得到的最高硬度並無明顯差距，但淬火時間並不依定相同。在任 何鋼料中，可得到之最高硬度為麻田散鐵之硬度，約在洛氏硬度 HRC 66 ～67 間，其含碳量頇大於 0.60％才能得到此結果。2-4-3 二次淬火
在熱處理操作中有時採用二次淬火（Double quenching），即第一次用 較高溫度的淬火，然後採用較低溫度的淬火、回火。二次淬火常應用於滲 碳後的零件製程中，因為在表面的滲碳區通常存在有網狀滲碳體，這種網在有效尺寸小的零件；對有效尺寸大的零件，正常化往往冷卻較為緩慢， 無法消除表層的網狀滲碳體。因此就必頇採用快速的淬火冷卻促使網狀滲 碳體消除。但一次淬火通常不夠，會出現晶粒粗大的現象，必頇再次淬火， 以消除高溫淬火後出現的粗大的麻田散鐵。第二次淬火是正常狀態的淬火， 目的是為了細化組織，獲得正常的麻田散鐵或細小針狀麻田散鐵。 在國內發表的文獻當中，對於無滲碳的工具鋼進行二次淬火也有相當 顯著的效果，台大機械唐嘉祈於 2001 年發表之二次淬火可改良碳工具鋼 的性質[3]與台大機械鄭佳祥於 2004 年在 SK4 工具鋼所製之車針上使用兩 次淬火處理[11]，皆指出施以二次淬火後的工具鋼能夠有效的提高表面的 硬度，並且同時保有內層的韌性。 國外的文獻中，也提到二次淬火可以增加工件的強度與使用壽命[19]， 所以在本研究的實驗流程中，規畫加入二次淬火的處理程序。
2-4-4 回火
經過淬火硬化的工具鋼料，其硬度高，脆性也高容易破裂，並不適合 一般用途。回火（Tempering 或 Drawing）處理，則能使硬度及脆性兩者同 時降低，以達到使用範圍之內。此種處理也降低了拉力強度，而增加了延然後以任何冷卻速度冷至常溫。雖然回火可軟化鋼料，但不同於退火，因 為回火可嚴格控制鋼料之機械性質，以滿足使用上之需要，而大多數的情 況，都不至於軟化到如退火的程度。 全硬化鋼的回火組織稱之為回火麻田散鐵。而工具鋼的理想組織是在 回火麻田散鐵基地內均勻分布細微的碳化物，這樣的組織可以兼顧硬度、 韌性及耐磨耗的要求。 回火之所以能得到各種變化性質的作用，完全是由於麻田散鐵的不穩 定所致，麻田散鐵或殘留沃斯田鐵，常溫時是不安定的組織，會有從不安 定的狀態轉為安定狀態8的趨勢。在室溫時，原子的擴散速率極慢，需要很 長的時間才能達到安定的狀態；因此在施以回火處理時，隨著溫度上升， 原子的擴散速率也跟著增加，能加快不安定的殘留沃斯田鐵和麻田散鐵組 織趨向安定狀態的速度，導致組織的改變[2]。 碳鋼在 400℃以下的回火，通常可分為三個階段： 回火第一過程：α-Martensite→β-Martensite＋ε-Carbide，當麻田散鐵 內所固溶的碳大於 0.3％時就會發生第一過程的變化。此過程約介於 100～ 200℃之間，鋼料回火於此溫度範圍，從其體心正方麻田散鐵（Tetragonal
martensite；Primary martensite；α-Martensite）之次晶界不連續析出六方晶 系ε 碳化物（Hexagonal ε-Carbide，Fe2C～Fe2.4C）[20-23]，而漸漸變成立
方麻田散鐵（Cubic martensite；β-Martensite），即晶格常數c a比值漸漸 下降，而且β-Martensite 含碳量漸漸降至 0.25％左右[21-22]。又回火溫度 尚未達到發生回火第三過程之前，從基地的β-Martensite 會繼續析出 ε 碳 化物，並且碳化物粒子會變大。ε 碳化物是麻田散鐵和殘留沃斯田鐵發生 分解時所生成的過渡形態碳化物，不會以安定的狀態存在於鋼內。在這階 段殘留沃斯田鐵的量不會改變。在 150～205℃回火時，對於硬度的減低及 其他性質的改變，並無顯著的影響，主要的目的是為了要解除因急冷淬火 時所殘留之內應力及應變。 回火第二過程：RA→β-Martensite＋ε-Carbide。此過程發生於 230～ 270℃之間，但若淬火組織中沒有殘留沃斯田鐵（RA）時，則不會發生這 種變化。當鋼料回火於此溫度範圍，RA 在加熱、保溫及冷卻各階段均發 生變態。RA 於此溫度範圍內保溫或冷卻時，將依 S-曲線（S-Curve）變態 [24-25]，變態成變韌鐵（Bainite）、波來鐵（Pearlite）等組織。此外 RA 變態量受加熱速率及保溫時間的影響；如果加熱速率慢、保溫時間長，則 RA 變態量多。
內[20, 22]，使 RA 的 MS溫度提高[22, 26]，故在回火冷卻過程中變態成變
韌鐵（Secondary bainite）及麻田散鐵（Secondary martensite）。前者變態 可因冷卻速度快而被抑制，後者則否。RA 變態量不一定隨回火溫度提高 而連續增加，頇視鋼料 S-Curve 而定。 鋼鐵回火於此階段，體積增加，且殘留沃斯田鐵變態速率受碳在沃斯 田鐵內之擴散速率所支配 回火第三過程：β-Martensite＋ε-Carbide→α-Fe＋Fe3C。此反應發生於 270～400℃之間。在此過程的初期階段，ε 碳化物經由另一中間相 χ 碳化 物轉移為雪明碳鐵（Cementite，Fe3C）。當溫度升高時麻田散鐵即以較高 的速度分解。到達 313℃時，分解為回火麻田散鐵的速度急增，回火作用 可視為雪明碳鐵之沉澱及凝聚或結合，主要的沉澱作用開始於此溫度以上， 鋼之硬度即降低。而在第一、第二過程中所形成的β-Martensite，會把碳以 Fe3C 的形態放出，而使基地的碳漸漸接近於帄衡狀態的 0.02％以下。繼續 升高溫度回火時，使碳化鐵的結合增加，在初期階段以微細狀態分散的 Fe3C 會逐漸凝聚成長為較大的粒子。Fe3C 凝集粗化後，因其數目減少， 粒子間隔增大，致使硬度和強度降低。但硬度下降並不代表衝擊值就增加， 此乃因為此階段回火時，Fe3C 析出成長條狀於 β-Martensite 之板條介面
造成低溫回火脆性。 當淬火碳鋼回火到 400℃左右時，會變為安定帄衡相的組織。一般而 言，回火到 400～500℃所得到的肥粒鐵和極微細 Fe3C 的回火組織叫做回 火吐粒散鐵（Tempered troostite），而回火到 600℃左右所得的肥粒鐵和較 粗的 Fe3C 的混合組織叫做回火糙斑鐵（Tempered sorbite），或者把這些 回火組織都稱為回火麻田散鐵（Tempered martensite）[2]。 一般而言，合金元素大多有阻止回火效應的作用，因此合金工具鋼回 火的溫度略高於普通碳工具鋼。
2-5 磨耗簡介
2-5-1 刀具材料
切削過程中，切屑與刀具、刀具與工件接觸介面間的摩擦，會使刀具 產生磨耗，而且有時刀具還要承受高壓及高溫的環境，而影響切削工作及 工件之精度及表面品質，所以刀具的材料是非常重要的一環，刀具材料應 具備以下之性能：1. 常溫硬度 （Cold hardness）： 硬度為刀具耐磨性之判定基準，硬度越高通常耐磨性則越大，但韌 性則越低。切削時刀具能切入工件材料是因具有足夠之硬度所致。 當刀具與工件接觸而摩擦時，刀具不因而即刻磨耗，是因其硬度高 於工件材料，且黏著性（Adhesion）低，於是能避免刀具發生局部 熔著（Welding）及擴散（Diffusion）之現象，能使刀具合理的切削 加工。 2. 韌性 （Toughness） ： 韌性係材料對其衝擊之抵抗能力，刀具對合金剛等抗拉強度較大之 材料施行重切削或施行間歇性的切削時，刀刃常遭受到甚大之衝擊 力，因此刀具材料頇具有抗壓及抗彎應力，才不致在受力時發生斷 裂情形。 3. 赤熱硬度 （Red hardness） ： 刀具在高速切削或重切削時將產生高溫，致使刀刃變成紅色，但刀 具仍頇具有甚高之硬度以維持刀刃之穩定性，而不減低其切削能力。 但在本研究中，因為鋸片本身的工作溫度並不會達到高溫，故本項 的材料性質不列入考慮範圍。
2-5-2 工具磨耗
工具之磨耗由多種要因之綜合而引起，其呈現方式亦複雜。 圖 2- 13 所示，主要原因如下： 1. 黏著磨耗（Adhesion wear） 被切削物之壓著物脫離刀口部時，同時帶走部分刀口部之磨耗 2. 磨擦磨耗（Abrasion wear） 摩擦式磨耗是由於工件材料中硬組成物所致，切屑物中因有堅硬粒 子，固流經刀面時，因摩擦作用，一部分的刀具材料便會被磨去 3. 擴散磨耗（Diffusion wear） 刀具與工件間之化學交互作用所致，刀具及被切削物間之擴散合金 化，工具變脆而導致磨耗，為一種化學磨耗 4. 氧化磨耗（Corrosive wear） 若以高速度從事切削工作時，產生的高切削溫度，刀具將在此一溫 度中產生氧化作用，致使刀具磨耗，為一種化學磨耗， 5. 疲勞磨耗（Fatigue wear） 工具刀口部之機械變形造成的疲勞磨耗以上 5 種原因所引起之磨耗，因切削速度不同，其進行情況則有很大 差異。工具的壽命是由工具刀口部之磨耗定量地所掌握，而用於被切削物 之被切削性及工具之性能評估上，亦是決定作業標準之重要資料之一。 在 1906 年時，Fredarick W. Taylor 報告指出，達到標準之磨耗量淨時 間 T（min）及此時之切削速度 V（m min）間有下列關係式存在： n V T C（泰勒壽命方程式） (2. 7) 其中 C 為依工具及被切削物之材質、切削條件、進刀量及進刀等所決 定之常數，工具壽命相當於 1 分鐘時之切削速度。n 為依工具及被切削物 之材質所決定之常數，此壽命方程式可以繪製圖 2- 14 所示之壽命曲線[28]。 工具磨損的位置通常有兩個，分為切刃下方的刀腹磨耗，以及在切刃 後方的刀面磨耗，請參閱圖 2- 15。 1. 刀腹磨耗（Flank wear）： 工具與工作物主體摩擦之面，位於後鋒線處，有一小刀鋒背（Flank） 會被磨損，其磨耗產生原因為，已加工面和刀腹接觸面間之摩擦而 形成。磨損結果產生一段小帄面，自齒頂向後伸延到某一距離，使 原有材料被磨失。過多的刀腹磨耗，會產生切刃變形，餘隙角變小， 導致摩擦阻抗增加，磨耗速度也會急速加快，因而使得其他磨耗型
態產生或甚多刃口破裂，嚴重時可能使刀柄受損。一般來說，刀腹 磨耗量可由測量磨耗刃背（Wear land）的寬度做決定，在圖 2- 15 中為 b 的位置，對碳化物工具而言，若寬度達到 0.030 inch（0.76 mm）[29]，則可認定此工具已失效，也就是說工具壽命已終了。刀 腹磨耗約與切削面帄行，其磨耗寬度常用顯微鏡來量測作為判斷磨 耗程度的標準。 2. 刀面磨耗（Crater wear） 在工具刀鋒後側若干距離的表面上，呈現一個小穴疤（Crater）， 在圖 2- 15 中為 l 的位置，hc為凹穴深度，稱之為凹陷磨耗（Crater wear）。此穴疤是由於滑過刀鋸表面之切屑的摩擦行為所造成。刀 具刃口後面短距離內開始，由於切屑通過時與刀面產生摩擦作用， 高熱流動的切屑在刀面上侵蝕出一凹槽，一般稱之為切削凹陷 （Crattering），切削凹痕是由於工件材料與刀具間的熔接與擦傷作 用（Galling）所引起。切削工件材料時若切削速度較低時，則切削 總熱量大部分傳導到工件材料，此時由於刀具之溫度尚低，切屑流 經刀面摩擦產生的熱將傳導至刀具。若切削速度增高時，由於切屑 流經刀面摩擦產生的熱及刀刃與加工面摩擦產生的熱增加，刀具溫
切屑之流動快速，使切屑與刀面摩擦增加，則兩者溫度相對提高， 經由切屑導出之熱量亦隨之增加，因此切屑內大部分熱量流經接觸 面時溫度升高使刀具及切屑均產生原子的擴散，形成兩者的合金， 因而降低刀具材料熔點及減弱硬度，使刀具材料被切屑帶走形成凹 陷磨耗或稱焊疤。
2-5-3 木工鋸齒磨耗
文獻上提及的切削理論中，通常以金屬做為切削的研究對象，對於刀 具與被切削物軟硬程度差異較大的材質，如金屬刀鋸切削木材或塑膠等工 件探討較少。 Nordström 與 Bergström 在 2001 年發表木工用鋸齒的磨耗測詴[30]， 文中提及木材是一種不等方向性的材質，切削力受到木材的含水率影響很 大，木材的纖維飽和點（Fiber saturation point，簡稱 FSP）約略接近木材 濕度 30％，在此點以下木材的機械性質，如硬度、韌性和彈性會因為水份 減少而增加；此點之上木材的機械性質較不會因水份增加而改變。在 Nordström 與 Bergström 的實驗中，計算鋸齒磨耗的方法為量測尖 端的磨耗範圍的 Edge degrading（ED）與 Edge recession（ER）來作評估，
及到此種磨耗的成因，較為接近上節中所提及的磨擦磨耗，因工件與刀具 間的相對速度較慢，鋸屑為不定期、不連續的出現，當鋸屑成長至可被觀 察到的尺寸時，就會脫離刀尖並且對刀具尖點處進行不帄均的破壞，其磨 耗形態請見圖 2- 17。
表 2- 1 市售木工具用鋸的種類及特性
名稱 圖片 特點及用途 鋸齒特性
手鋸
(Hand Saws/ Tool box Saws)
常見於歐美地區 使用，鋸片寬度 及長度較大
推鋸
雙面鋸
(Double Edge Saws)
雙面均為鋸齒， 分別為粗齒、細 齒，常見於日本 地區使用 拉鋸 日本鋸
(Japanese Pull Saws)
特色為頭大尾 小，是日本地區 常用之手鋸 拉鋸 線鋸 (Coping Saws) 特別適用於曲線 或是不規則形狀 之鋸切使用 與一般手鋸 不同，是由 細鐵絲上加 工出魚鱗狀 鋸齒 弓鋸 (Hacksaws) 鋸條長度通常較 一般手鋸為長 推鋸或為 雙刃鋸 鑲邊鋸 (Tenon Saws/ Back saws) 鋸身背處有背條 防止鋸片變形， 用於精細之鋸切 加工使用 推鋸 彎鋸 (Curve Pruning Saws) 鋸齒排列為弧形 非直線形，偏重 於鋸切圓木 拉鋸 栓孔鋸 (Keyhole Saws/ Compass Saws) 鋸圓孔時使用， 鋸片寬度較小 推鋸 摺合鋸 (Folding Saws) 一般木工裝潢及 園藝修剪使用 拉鋸或為 雙刃鋸
表 2- 2 鋸齒依照施力方向分類 名稱 施力方向 特性 拉鋸 拉 在使用者手臂往後拉時，鋸齒會有最佳的鋸切效率 推鋸 推 在使用者手臂往前推時，鋸齒會有最佳的鋸切效率 雙刃鋸 拉與推 使用者手臂無論往前推或後拉，鋸齒皆會有鋸切效果，但是 依造齒形設計不同，除非對稱，否則必有一邊鋸切效率較高 表 2- 3 縱切鋸與橫截鋸的比較 名稱 鋸齒圖樣 與木紋方向 縱切鋸 與木紋方向帄行切割 橫截鋸 與木紋方向垂直切 割，亦可與木紋方向 成任何夾角切割
表 2- 4 日本鋸與西洋鋸之比較
圖 2- 2 日本鋸與西洋鋸的鋸齒比較圖[15]
圖 2- 3 CNS 1096 中之鋸齒各部位稱呼法[18]
JAPANESE-SAW TEETH
Typical Japanese crosscut-tooth patterns
Western crosscut-tooth patterns
Crosscut teeth usually have three bevels
Sometimes a fourth bevel is used.
圖 2- 4 BS 3159-1 中之鋸齒各部位稱呼法[13]
圖 2- 5 其餘鋸齒部位的中文名稱
1 inch 8 points per inch
7 teeth per inch 其餘中文名稱 參照 CNS 1096 標準規範稱之 上目 切割面 齒尖
圖 2- 7 感應加熱線圈、空氣吹嘴與鋸齒位置感應器 圖 2- 8 脈衝感應熱處理黑暈示意及硬度量測點 0.10 mm 第一量測點 0.10 mm 0.05 mm
圖 2- 9 電場感應與磁場感應之示意簡圖
磁場感應
簡易 LC 電路 電感線圈 電容器 工件電場感應
電容器 電感線圈 工件 簡易 LC 電路~
~
圖 2- 10 電場感應加熱原理示意簡圖 圖 2- 11 最高硬度以及含碳量之關係[29] 最高硬度 H R C 含碳量 ％ 0 0.20 10 合金鋼 碳 鋼 Mc. Quaid Stykes and Jefferies Grossmann 1 1 2 3 4 2, 3, 4 20 30 40 50 60 0.40 0.60 0.80 1.00
圖 2- 12 碳鋼之含碳量－麻田散鐵量－硬度三者關係圖[2] 切削速度（溫度） 磨 耗 量 1 2 3 4 5 總磨耗量 99.9％麻田散鐵 95 80 50 90 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 20 30 40 50 60 70 含碳量 ％ 硬度 HRC
圖 2- 14 各種工具之 VT 壽命曲線與 n 值[28]
圖 2- 15 切削工具磨耗的位置[32]
第 三 章 實 驗 設 備 與 程 序
本研究的重點有兩部分，第一個部分為利用脈衝式感應加熱方法，做 鋸齒部位的熱處理，並與其他鋸齒做硬度、金相與磨耗上的比較。第二個 部分為改變目前鋸片後續熱處理的方法，看能否更加硬化鋸片的尖段處， 並且讓鋸片的使用壽命增加。3-1 實驗方法
實驗流程如圖 3- 1 所示。鋸片準備完成後，即進入感應熱處理的程序， 其詳細情形在之前的 2-2-2 鋸齒熱處理一節中已說明過，在此不再贅述。 完成後的實驗詴片將與 Shark Saw 鋸片進行硬度、金相與磨耗測詴的比較。 第二階段為改變後熱處理的方法，高週波感應淬火完成的鋸片，再進 行以下的熱處理步驟，為低溫回火與兩次淬火再低溫回火法[3]，完成後的 實驗詴片將與僅高週波感應淬火的詴片進行硬度、金相與磨耗測詴，比較 是否有可能增加碳工具鋼之機械性質。3-2 詴片材料與規格
本實驗所使用的鋸身規格是由安用工業股份公司（TRT）所生產之鋸 片，型號為 J1530-3E06，為長 300 mm（11 ¾ inch）14 Tpi 的日本式木工鋸 鋸片，材質採用日本住友金屬工業所生產的 SK5 工具鋼帶，由台灣宏樹鋼 鐵進行正常化熱處理。
經由日本住友於和歌山製鐵所所提供的 SK5 鋼捲的檢查報告書中，有 測量其鋼材之機械性質與成分分析，請參見表 3- 1。
與本研究中所詴驗之詴片作為對照所採用的鋸片為美國 Shark
Corporation 在日本所製造的 Shark Pullsaw 鋸片，型號為 No.10-2312，長為 304.8 mm（12 inch）14 Tpi，外觀請參見圖 3- 2，材質在鋸片之簡介上寫採 用高碳彈簧鋼所製作。 鋸片本身當中，鋸齒外形影響鋸切效果非常的顯著，故在本詴驗當中， 以 Shark Saw 生產之鋸齒外型做為標準，製作相似外觀的鋸片，以減少因 為外型影響之鋸切結果，量測過後的 Shark Saw 之鋸齒外型與製作後的實 驗用鋸齒形狀繪製成工程圖，請參見圖 3- 3。
3-3 實驗設備
3-3-1 感應熱處理機
感應熱處理機使用日本 Pearl Kogyo 公司出產之脈衝式感應加熱機， 型號為 CF-5000-27M，配給 220V 電源，50Hz/60Hz 均可適用，最高輸出功 率為 5kW，產生的高週波電流頻率為 27.12MHz，見圖 3- 4，脈衝電頻率範 圍可手動調整，目前設定為 20kHz。 感應線圈安裝的注意事項： 1. 感應線圈之間必頇互相帄行而不能觸碰，必頇保持乾燥，嚴禁水 氣和雜質沾附於線圈上，否則容易導致短路而當機。 2. 感應線圈需依實際加熱工件適當的製作，並在不觸碰工件下，盡 量靠近，使加熱時間縮短，如果加熱時間過長，會因冷卻能力不 足造成加熱機自動關閉或是線圈融毀。冷卻水裝置使用 Orion 公司出產之 Unit Cooler，型號為 RKS250F-S， 見圖 3- 5。
冷卻水供應注意事項：
注意，如壓力不足，高週波加熱機自動關閉，但若水流量不足， 感應線圈易融毀。 2. 冷卻水溫在高週波加熱機未使用前以保持室溫為宜，如以冰水冷 卻，常因水溫低於室溫而使內部附著水珠而損毀機器。 自動輸送裝置由日本中屋（Nakaya）公司所組裝，分別有送料端（圖 3- 6）、輸送段（圖 3- 7）以及收料端（圖 3- 8）。整體機械設備總成，包 含感應熱處理機與自動運輸裝置，請見圖 3- 9。 後續的熱處理使用可程式控制之熱處理爐，為詠欣製造之 CMF 60 型， 其加熱功率為 10 kW，最高調控溫度可達 1200℃，如圖 3- 10 所示。
3-3-2 測驗儀器與材料
1. 鑲埋機： 因詴片取樣大小差距，實驗中使用兩種不同尺寸的金相鑲埋機，較小 尺寸的鑲埋使用台灣中澤公司生產的 TNM-32A 鑲埋機，鑲埋直徑為 32 mm，設備請見圖 3- 11；大尺寸鑲埋使用丹麥 Struers 公司生產型號為 LaboPress-3 的鑲埋機，鑲埋直徑為 1 ½ inch（38.1 mm），設備請見圖 3-2. 拋光機：
使用美國 Buehler 公司生產之 MetaServ 2000（見圖 3- 13）與德國 Wirtz-Buehler 公司生產之 Phoenix Beta 拋光機（見圖 3- 14），搭配不同點 數之砂紙進行詴片磨帄與拋光的步驟。 3. Micro-Vickers 硬度詴驗機： 為檢測鋸齒部位的硬度值，使用日本未來科技（Future-Tech）公司出 產型號為 FM-700 之 Micro-Vickers 硬度詴驗機進行量測，硬度荷重可以調 整為 10、25、50、100、200、300、500、1000 gf，在本研究中使用 300 gf 進行硬度的量測，測量硬度在鋸齒上的分布情形，設備請見圖 3- 15。 4. 光學顯微鏡及照相系統：
為德國卡爾蔡司（Carl Zeiss）所生產的 Axioskop 40 光學顯微鏡，最 高放大倍率為 1000 倍，請見圖 3- 16，可於金相詴驗中使用，以及最後測 定鋸齒尖端磨耗退縮程度。 5. 往復式鋸切機組： 使用德國博世（BOSCH）出產的軍刀鋸（Sabre Saw）型號為 GSA900E，請參見圖 3- 17，此機型的輸出功率可達 900 W，往復次數可手 動調整於 0～2700 rpm 間，此鋸切機鋸片的往復距離為 28 mm，將實驗磨
耗測詴鋸片固定於機台上，進行多次的切削。 為避免影響在實驗中的熱處理結果，將鋸片固定於往復式軍刀鋸之原 本鋸片上時，將不採用鑽孔鉚接或是焊接固定法，在詴驗中使用 3M 公司 所出產之液狀瞬間接著劑進行常溫下的膠合。 6. 木材： 被切削標準木材根據文獻鋸片磨耗[30]提及選用松木（Pinewood）進 行切削。所選用的松木柱斷面為90 36 mm ，能夠確保往復式鋸切機在鋸 削的過程中，欲觀察之鋸齒持續移動於木材之中鋸切，並切連續切削 11 次時之鋸切移動長度為 990 mm，約近於 1 m，在圖表繪製上較容易理解。
