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鋸齒形晶界對鉻鎳鐵合金
的抗潛變性質影響
碩延機械一甲 MA110111 邱奕善
摘要
• 鋸齒形晶界對鉻鎳鐵合金的潛變之研究，並觀察
熱處理後的晶界狀態。(XRD，DSC，SEM和TEM)
Table1 鉻鎳鐵合金718（重量％）成分。
實驗步驟
1. 製作標準試片
•
SE標準試片與NS標準試片的製作。
2. 洛氏硬度試驗。
3. 拍攝晶相組織圖。
4. 潛變測試。
SE試片的熱處理週期圖
Fig.1. SE樣本熱處理週期
爐冷
產生鋸齒晶界。
SE試片製作在1095°C做固溶
熱處理-1hr，於850°C時進行
爐冷-4hr，完成的SE試片有
鋸齒形的晶界。
NS試片的熱處理週期圖
Fig.2. NS樣本熱處理週期
NS的試片製作在850°C做固
溶熱處理-4hr，完成的試片
無鋸齒形晶界。
未產生鋸齒晶界。
• Fig.8. SE試片、NS試片進行的 X光繞射分析，
具有相同的成分。
SE鋸齒狀晶界
Fig.3. 鋸齒晶界
• SE試片的晶粒組織圖，
(光學顯微鏡圖像)
可以觀察圖中的晶界較粗，
而且呈現鋸齒狀。
NS無鋸齒狀晶界
Fig.4. 無鋸齒晶界
• NS試片的晶粒組織圖，
(光學顯微鏡圖像)
可以觀察圖中的晶界細小，
但晶界無鋸齒(直)。
圖中析出物與鋸齒形晶界
• 進行熱處理的SE，於爐冷時會在δ相產生析出物，
並延著晶體做緊密堆積，讓晶界變成鋸齒形。
• 由於NS的δ相析出物非常小，幾乎不會對晶界產生
影響，所以NS不會產生鋸齒形晶界。
Fig.7. δ相在晶粒邊界的析出物。
Fig.5. SE樣本
• SE試片的組織圖，
(掃描電子圖像)
圖中的晶界處，有一些δ相
的析出物。
Fig.6. NS樣本
• NS試片的組織圖，
(掃描電子圖像)
圖中的晶界處，能看到有
一些δ相析出物，非常細小。
Table2
SE平均晶粒120.77µm < NS平均晶粒165.18µm
因為SE在熱處理的時候，晶界的移動會受到晶界上的
析出物阻擋，阻礙了晶粒的成長。
潛變試驗
• SE 於 1600hr 斷 裂 ， 比
NS於1200hr斷裂還要多
出400hr。
• 所以鋸齒形晶界能夠增
強鉻鎳鐵合金的抗潛變
特性。
Fig.10. SE與NS的潛變曲線
• 潛變曲線於300hr時，
SE與NS都達到最小的
潛變應變率。
(第一階段潛變)
• 放大上張潛變的曲線圖，
Fig.10. SE與NS的潛變曲線
顯 示 300hr ， SE 與 NE
開始偏離，雖然不影響
第一、二階段潛變，但
會對第三階段潛變造成
引響。
• SE的鋸齒形晶界會阻礙晶界本身的移動，
能夠延長材料進入第三階段潛變的時間，
因此增加材料的抗潛變性。
整理
硬度
• Table2中 SE的硬度(42.44HRC) 比起NS的硬度(39.7HRC)
稍高，是因為SE的晶粒比NS還小。
• 通常，較小的晶粒一般會更快發生潛變，以及更明顯的晶界
滑移。但SE卻比NE更能抵抗潛變。是因為鋸齒形晶界能夠
延後第三階段潛變，使較小晶粒的SE能夠抵抗潛變。
• 雖然鋸齒形晶界能夠提高潛變特性，但之前的潛變曲線圖卻
暗示著材料不適合長時間放在700°C的環境。
• 通常，較小的晶粒一般會更快發生潛變，以及更明顯的晶界
滑移。但SE卻比NE更能抵抗潛變。是因為鋸齒形晶界能夠
延後第三階段潛變，使較小晶粒的SE能夠抵抗潛變。
• 雖然鋸齒形晶界能夠提高潛變特性，但之前的潛變曲線圖卻
暗示著材料不適合長時間放在700°C的環境。
• (到第三階段潛變)
結論
1. 在熱處理過程中，鉻鎳鐵合金的δ相會
析出並生長形成鋸齒形晶界。
2. 鋸齒形晶界不影響第一、二階段潛變行為；
但能延後第三階段潛變，降低應變速率。
3. (稍微)能在固溶熱處理中促使形成鋸齒型
晶界讓鉻鎳鐵合金增加30%壽命。
(潛變斷裂)