https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/73157
DC 欄位 | 值 | 語言 |
---|---|---|
dc.contributor | 楊哲人 | en |
dc.contributor | 臺灣大學:材料科學與工程學研究所 | zh_TW |
dc.contributor.author | 林品伸 | zh |
dc.contributor.author | Lin, Pin-Shen | en |
dc.creator | 林品伸 | zh |
dc.creator | Lin, Pin-Shen | en |
dc.date | 2006 | en |
dc.date.accessioned | 2007-11-26T17:59:41Z | - |
dc.date.accessioned | 2018-06-28T21:37:19Z | - |
dc.date.available | 2007-11-26T17:59:41Z | - |
dc.date.available | 2018-06-28T21:37:19Z | - |
dc.date.issued | 2006 | - |
dc.identifier | zh-TW | en |
dc.identifier.uri | http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/55236 | - |
dc.description.abstract | A572Gr.65合金結構鋼為一種重要的核能結構材料,當其作為工程的結構時,必須經過銲接接合的過程,但在銲接後時常發生龜裂現像。銲接接合時產生所謂的熱影響區,便是造成破壞的根源,為了提升材料在使用上的安全性,須對銲接所造成的熱影響區多加注意。本實驗將針對銲接熱影響區的顯微組織相變態及其與衝擊韌性之關係做一研究。實驗步驟為將取得的A572Gr.65利用熱膨脹儀施以10kJ/cm、20kJ/cm及30kJ/cm的銲接入熱量模擬,並使用光學顯微鏡及穿透式顯微鏡觀察各個顯微組織,藉此瞭解銲接入熱量對顯微組織之影響。接著再將不同銲接入熱量(10kJ/cm、20kJ/cm及30kJ/cm)後所得之試片,分別施以300℃後熱10min、30min和60min,瞭解不同時間的後熱對其顯微結構之影響。最後將不同銲接入熱量(10KJ/cm、20KJ/cm及30KJ/cm)所得之試片,施以300℃後熱30min後,分別再施以590℃銲後熱處理30min、60min和180min,藉此步驟探討在不同時間的銲後熱處理對其顯微結構之影響。接著將經過不同銲後熱處理時間的試片,施以衝擊試驗,藉此觀察顯微結構與衝擊韌性之間的關係,並找出較佳的銲後熱處理條件。 | en |
dc.description.abstract | For the purpose of investigating the phase transformation of ASTM A572 grade 65 steel plates during the welding process, simulated heat affected zone (HAZ) experiments with heat inputs of 10, 20 and 30kJ/cm have been carried out by dilatometer. Furthermore, the evolutions of microstructure after post heat (at 300℃) and post weld heat (at 590℃) treatment within different soak time were also be concerned as well. The results indicate that the phase transformation temperature (Bainite starting temperature, Bs) of the steel plate would change with different heat inputs, and that the simulated HAZ microstructure gives large amount of lower bainite. Under the TEM (Transmission electron microscope) observation, it was found that with heat input of 10kJ/cm the significant amounts of auto-tempered martensite were obtained in the bainite matrix. Upper bainite became dominant while the simulated welding condition was changed to be 30kJ/cm. In order to investigate the tend of toughness versus variation of microstructual constituent for A572Gr.65, the thermal simulation for charpy impact test samples was carried out on a Gleeble machine. The result shows that specimens, which were experienced the heat input of 20kJ/cm, then held at 300℃ for 30min postheat treatment and at 590℃ for 180 min post-weld heat treatment, have higher toughness than those obtained from other heat treatment processes. | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄 目錄 i 第一章 前言 1 第二章 文獻回顧 3 2.1 高強度低合金鋼(HSLA)之簡介 3 2.1.1 高強度低合金鋼的發展與性質 4 2.1.2 HSLA的晶粒細化 5 2.1.3 HSLA的析出強化及其他的強化機構 8 2.2 TMCP鋼板之簡介 8 2.2.1 加速冷卻處理之強化機構 9 2.2.2 TMCP鋼板的銲接性能 11 2.2.3 TMCP鋼板銲接之熱影響區 11 2.3 多重銲接的熱影響區 14 2.4 合金元素對銲接熱影響區的影響 15 2.5 銲接熱影響區的溫度曲線 18 2.6 HAZ中的顯微組織 21 2.6.1 高溫肥粒鐵(Allotriomorphic Ferrite) 21 2.6.2 費德曼肥粒鐵(Widmanstätten Ferrite) 22 2.6.3 麻田散鐵相變化 25 2.6.4 殘留沃斯田鐵 32 2.6.5 變韌鐵相變態 33 第三章 實驗步驟與方法 52 3.1實驗步驟 52 3.2 實驗方法 53 3.2.1 銲接熱模擬 53 3.2.2 金相製作及觀察 54 3.2.3 TEM 試片製作及觀察 55 3.2.4 硬度測量 55 3.2.5 Charpy V-notch 衝擊試驗 56 第四章 結果與討論 67 4.1不同銲接入熱量之影響 68 4.1.1 顯微組織觀察 69 4.1.2 硬度試驗結果 72 4.2 不同300℃後熱處理時間對材料之影響 73 4.2.1 顯微組織觀察 74 4.2.2 硬度試驗結果 76 4.3 不同590℃銲後熱處理時間對材料之影響 77 4.3.1 顯微組織觀察 78 4.3.2 硬度試驗結果 80 4.3 M/A相形態之觀察 81 4.5 衝擊試驗 82 4.5.1 不同入熱量對衝擊性質的影響 83 4.5.2 不同後熱持溫時間對衝擊性質的影響 84 4.5.3 不同銲後熱處理時間對衝擊性質的影響 85 第五章 結論 132 第六章 未來研究工作 135 參考文獻 136 圖目錄 圖2.1 銲接時溫度的分佈情形。 41 圖2.2 HAZ各區域內的溫度曲線示意圖,1、2、3、4、5所表之位置對照圖2.1所標示。 42 圖2.3 HAZ中各區域分佈情形。 43 圖2.4 多重銲道的組織與熱循環示意圖。 44 圖2.5 銲接時熱傳分析中,直角座標上各變數是意圖。 45 圖2.6 在不同入熱量下,板厚與∆t之關係圖。 45 圖2.7 擴散型及剪切型相變態之示意圖。 46 圖2.8 母相與麻田散鐵相的自由能關係示意圖。 46 圖2.9 (a)、(b) 為麻田散鐵相隨著冷卻溫度下降之生長狀況。 47 圖2.10 麻田散鐵板片之剪切變形與表面傾斜之示意圖。 47 圖2.11 麻田散鐵體心立方晶體之八面體格隙位置。 48 圖2.12 沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的晶格對應 48 圖2.13 束狀結構變韌鐵之成長過程。 49 圖2.14 上變韌鐵與下變韌鐵形成之過程。 49 圖2.15 To 與To’在相圖中之位置,To’為肥粒鐵之自由能再加上相變態之應 50 圖3.1 探討不同銲接入熱量之實驗流程圖與參數設計 57 圖3.2 探討不同時間之後熱熱處理之實驗流程圖與參數設計 58 圖3.3 探討不同時間之銲後熱熱處理之實驗流程圖與參數設計 59 圖3.4 熱膨脹儀 60 圖3.5 模擬不同銲接入熱量試片之實際冷卻曲線 61 圖3.6 銲接入熱量、板厚與ΔT8/5之關係圖 62 圖3.7 Gleeble 1500 63 圖3.8 100keV穿透式電子顯微鏡 64 圖3.9 Charpy試片尺寸及開曹位置與壓延方向之關係 65 圖4.1 三種不同銲接入熱量之程式示意圖。 86 圖4.2 三種不同後熱時效處理之流程示意圖。 86 圖4.3 三種不同銲後熱時效處理之流程示意圖。 87 圖4.4 熱膨脹儀實際測得之相變態溫度冷卻曲線。 88 圖4.5(a)&(b) 為不同倍率下未熱處理之原材。圖(b)中黑色A代表M/A相;白色B代表ferrite。 89 圖4.6(a) 為入熱量10kJ/cm的顯微組織;(b)為入熱量20kJ/cm的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm的顯微組織。 90 圖4.7 為入熱量10kJ/cm的TEM顯微組織;圖中左半部為下變韌鐵(A),右半部有為麻田散鐵(B)。 91 圖4.8 入熱量20kJ/cm的TEM顯微組織;圖中幾乎全為下變韌鐵。 92 圖4.9 入熱量20kJ/cm的下變韌鐵組織(a)明視野(b)暗視野(c)電子繞射圖。 93 圖4.10 入熱量30kJ/cm的TEM顯微組織;圖中可觀測到上變韌鐵。 94 圖4.11 入熱量30kJ/cm的上變韌鐵組織(a)明視野(b)為a.中的A處放大明視野(c)為b.的暗視野(d)電子繞射圖。 95 圖4.12 不同銲接入熱量的硬度値 96 圖4.13 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫10min的顯微組織;(b) 為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫10min的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm,經300℃持溫10min的顯微組織。 97 圖4.14 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱10min的TEM顯微組織;圖中可看到回火麻田散鐵和析出在晶界上的碳化物。 98 圖4.15 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱10min的TEM顯微組織;圖中下變韌鐵中析出的碳化物變多又變粗。 99 圖4.16 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱10min的TEM顯微組織;可觀察到更多碳被排至沃斯田鐵中,使得其殘留沃斯田鐵的寬度增加。 100 圖4.17 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫30min的顯微組織;(b)為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫30min的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm,經300℃持溫30min的顯微組織。 101 圖4.18 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱30min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵(A),其次平板介面的析出物為殘留沃斯田鐵(B)。 102 圖4.19 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱30min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵。 103 圖4.20 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱30min的TEM顯微組織;圖中析出的碳化物變多又變粗,幾乎皆為上變韌鐵組織。 104 圖4.21 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫60min的顯微組織;(b)為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫60min的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm,經300℃持溫60min的顯微組織。 105 圖4.22 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱60min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵(A)、麻田散鐵(B)。 106 圖4.23 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱60min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵,且其碳化物有粗化現象。 107 圖4.24 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱60min的TEM顯微組織;圖中為上變韌鐵。 108 圖4.25 不同後熱時效處理的硬度値 109 圖4.26 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理30min的顯微組織;(b)為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理30min的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理30min的顯微組織。 110 圖4.27 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱30min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵(A)和小部份麻田散鐵(B),在晶界(C)上的殘留沃斯田鐵有粗化的現象。 111 圖4.28 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱30min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵、碳化物粗化。 112 圖4.29 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱30min的TEM顯微組織;圖中為上變韌鐵。 113 圖4.30 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理60min的顯微組織;(b)為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理60min的顯微組織;(c)為入熱量30kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理60min的顯微組織。 114 圖4.31 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱60min的TEM顯微組織;圖中左邊為下變韌鐵,其碳化物粗化。右邊為麻田散鐵。 115 圖4.32 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱60min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵,其中碳化物粗化。 116 圖4.33 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱60min的TEM顯微組織;圖中為下變韌鐵和上變韌鐵混合組織、碳化物粗化。 117 圖4.34 (a)為入熱量10kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理180min的顯微組織;(b)為銲接入熱量20kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理180min的顯微組織;(c)為銲接入熱量30kJ/cm,經300℃持溫30min、590℃銲後熱處理180min的顯微組織。 118 圖4.35 為入熱量10kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱180min的TEM顯微組織;圖中兩側下變韌鐵的碳化物粗化,中間晶界上的殘留沃斯田鐵球化。 119 圖4.36 為入熱量20kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱180min的TEM顯微組織;圖中大部分為下變韌鐵組織,且碳化物有粗化現象。 120 圖4.37 為入熱量30kJ/cm,經300℃後熱30min、590℃銲後熱180min的TEM顯微組織;圖中有部分上變韌鐵的富碳殘留沃斯田鐵(A)轉變成下變韌鐵(B)。 121 圖4.38 不同銲後熱時效處理的硬度値 122 圖4.39 利用SEM觀察銲接入熱量為20kJ/cm的顯微組織 123 圖4.40 利用SEM觀察銲接入熱量為20kJ/cm經過300℃持溫(a)10min;(b)30min;(c)60min的顯微組織。 124 圖4.41 利用SEM觀察銲接入熱量為20kJ/cm先經300℃30min後,再經590℃持溫(a)30min;(b)60min;(c)180min的顯微組織。 125 圖4.42 (a)為不同熱處理的衝擊値;(b)為入熱量20kJ/cm,經不同時間之後熱處理的衝擊值;(c)為入熱量20kJ/cm,經300℃持溫30min的後熱處理後,在經不同時間之銲後熱處理的衝擊值。 127 圖4.43 為利用SEM觀察衝擊試片的破斷形貌。圖中(a) 為未經熱處理的衝擊試片;(b) 為銲接入熱量為20kJ/cm的衝擊試片。 128 圖4.44 為利用SEM觀察衝擊試片的破斷形貌。圖中(a)、(b)皆為銲接入熱量20kJ/cm且經過後熱處理的衝擊試片。 129 圖4.45 為利用SEM觀察衝擊試片的破斷形貌,其條件為銲接入熱量20kJ/cm且經過300℃後熱處理30min、再經590℃銲後熱處理180min的衝擊試片。 130 表目錄 表3.1 實驗材料之化學成分(核能所提供) 66 表4.1 不同銲接入熱量的變態起始溫度和終止溫度 131 | zh_TW |
dc.format.extent | 18979871 bytes | - |
dc.format.mimetype | application/pdf | - |
dc.language | zh-TW | en |
dc.language.iso | en_US | - |
dc.subject | 銲接熱模擬 | en |
dc.subject | 銲接入熱量 | en |
dc.subject | 高強度低合金剛 | zh_TW |
dc.subject | 變韌鐵 | en |
dc.subject | heat input | en |
dc.subject | welding simulation | en |
dc.subject | HSLA | en |
dc.subject | bainite | en |
dc.title | A572 Gr.65高強度低合金鋼銲接熱模擬顯微組織與機械性質之研究 | zh_TW |
dc.title | Microstructural analysis and mechanical properties of simulated heat affected zone in A572 Gr.65steel plates | en |
dc.type | thesis | en |
dc.identifier.uri.fulltext | http://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/55236/1/ntu-95-R93527030-1.pdf | - |
dc.relation.reference | 參考文獻 1.William. C.Leslie in “The physical Metallurgy of Steel” p.139. 2.Kenneth Eastering in “Intoduction to the physical Metallurgy of Welding” Butterworths and Co Ltd., 1983, p.107. 3.大和久重雄”S曲線”, 王龍祥譯, 正言出版社 p.26 4.R.E.Smallman in “Modern physical Metallurg” Butterworth and Co (Publisher) Ltd, 1985, p.438. 5.R.W.K.Honeycombe in “Steels Microstructure and Properties” 1981, p.167 6.Cohen, Morris and S.S.Hansen “Micon ’78 : optimization of Processing, Properties, and Service Performance Through Microstructural Control” AsTM STP 672, Abrams, Maniar, Nail and Solomon Eds., p.73~104, 1979. 7.W.E.Duckworth, J.D.Baird, JISI 207, 1969, p.854. 8.K. J. Irrine, F. B. Pickering and T. Gladman, ISIJ, Vol. 205, 1967, p.161 9.Y. Onoe, M. Umeno, Y. Sogo & H. Morikawa, Nippon Steel Tech. Rep. 22, 1983, p.1 10.R. W. K. Honneycombe. Met. Trans. Vol. 7, 1976, p.915. 11.J. M. Gary, Met. Trans. Vol.3, 1972, p.1495 12.S. Kanazawa, A. Nakashima, K. okamoto, & K. Kanaya, Trans. 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