黃坤祥臺灣大學：材料科學與工程學研究所莊凱翔2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/55220金屬粉末射出成形316L不銹鋼，已廣泛地用來製造形狀複雜與抗腐蝕之零件，然而不銹鋼材料加工硬化速率高、熱傳導係數低與熱膨脹係數大之特性，大大地降低了不銹鋼的切削性，並且粉末燒結之零件含有孔隙，會在切削過程當中造成刀具之振動而加速刀具之磨耗，影響刀具壽命；MnS常被用來添加於不銹鋼中來改善切削性，但是MnS的添加卻會造成不銹鋼的抗腐蝕性降低，有鑑於傳統粉末冶金業界以316LSC與304LSC系不銹鋼來改善切削性與抗腐蝕性，其化學組成含有2wt% Cu與1wt% Sn，但射出成形原料供應商卻尚未提供此類合金粉末，因此本實驗嘗試添加MnS、Cu、Bronze粉於射出成形316L不銹鋼中以比較其切削性，並且觀察其抗腐蝕性。 實驗結果得知添加Cu於316L不銹鋼中可以降低切削力，而以3wt%的添加量為最佳；以裂解氨氣氛燒結之316L不銹鋼也可降低切削力，但抗腐蝕性較差；Cu添加於316L不銹鋼中可減少碳化鉻與氮化鉻的生成，因而能提升不銹鋼的抗腐蝕性。添加Bronze時切削性佳卻弱於添加3wt% Cu之效果，但抗腐蝕性較佳，這是因為Bronze含有Sn的成分，Sn可有效地阻止氮與鉻的結合而減少氮化鉻的生成。The metal injection molded 316L stainless steels are good in corrosion resistance but they are faced with many difficulties in machining compared with carbon steel. The reason is that work-hardening speed is high and thermal conductive is low. In this research, we improve the machinability of stainless steel by add Cu, MnS, Bronze element. The experimental result shows that adding Cu can reduce the cutting force of the 316L stainless steel, and the best adding amount is 3wt%Cu. The associated ammonia sintering atmosphere can reduce the cutting force, but it is relatively bad corrosion resistance. The best corrosion resistance is bronze alloyed stainless steel because tin provides a barrier to both nitrogen and chromium diffusion.第1章 緒論 1 第2章 文獻回顧 2 2.1 不銹鋼之種類及特性 2 2.1.1 肥粒鐵系不銹鋼 (Ferritic Stainless Steel)： 3 2.1.2 沃斯田鐵系不銹鋼 (Austenitic Stainless Steel)： 3 2.1.3 麻田散鐵系不銹鋼 (Martensitic Stainless Steel)： 4 2.1.4 析出硬化型不銹鋼 (Precipitation-Hardening Stainless Steel)：….. 4 2.2 合金元素對不銹鋼的影響 5 2.2.1 鉻對不銹鋼的影響 5 2.2.2 鎳對不銹鋼的影響 7 2.2.3 鉬對不銹鋼的影響 8 2.3 粉末射出成形製程 8 2.4 燒結製程對不銹鋼緻密化之因素 12 2.4.1 燒結溫度之影響 13 2.4.2 升溫速率之影響 13 2.4.3 添加物之影響 13 2.4.4 燒結氣氛之影響 14 2.5 金屬切削(Metal Cutting)的原理與機制 14 2.6 切屑的形成與形態 15 2.7 粉末冶金不銹鋼之切削性(Machinability) 19 2.8 不銹鋼抗腐蝕性 25 2.8.1 氮對抗腐蝕性的影響 25 2.8.2 碳對抗腐蝕性的影響 27 2.8.3 氧對抗腐蝕性的影響 27 2.8.4 錫對抗腐蝕性的影響 28 第3章 實驗步驟 30 3.1 實驗目的 30 3.2 粉末特性： 30 3.2.1 不銹鋼粉 31 3.2.2 銅粉 32 3.2.3 硫化錳 33 3.2.4 青銅粉 34 3.3 混合 35 3.4 混練 35 3.5 射出 35 3.6 溶劑脫脂 39 3.7 熱脫 40 3.8 燒結 40 3.9 金相製備 41 3.10 切削實驗 43 3.11 表面粗度 45 3.12 腐蝕實驗 45 3.12.1 FeCl3腐蝕實驗 45 3.12.2 晶界間隙腐蝕 46 3.13 實驗儀器 47 第4章 實驗結果 48 4.1 熱脫製程後之碳、硫、氧、氮含量 48 4.2 燒結製程後之碳、硫、氧、氮含量 49 4.2.1 氫氣燒結 49 4.2.2 裂解氨燒結 49 4.3 燒結密度 51 4.3.1 氫氣燒結後密度 51 4.3.2 裂解氨燒結後密度 52 4.4 燒結硬度 53 4.5 金相組織 54 4.6 不銹鋼切削性測試 63 4.6.1 銅含量對切削力的影響 63 4.6.2 MnS對切削力的影響 65 4.6.3 青銅對切削力之影響 66 4.6.4 銅與硫化錳對切削力之影響 66 4.7 切削面之表面粗度 67 4.8 切削面積屑的情形 70 4.9 銅對316L不銹鋼加工硬化的影響 73 4.10 切屑的觀察 75 4.11 抗腐蝕性測試 76 4.11.1 氯化亞鐵腐蝕 76 4.11.2 晶粒間隙腐蝕 80 第5章 結論 82 參考文獻 848118561 bytesapplication/pdfen-US金屬射出成形切削性不銹鋼316LCuMetal Injection MoldingStainless SteelMachinabilitythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/55220/1/ntu-94-R92527025-1.pdf