光学显微镜(OM)观测热加工金属相微结构改变

光学显微镜(OM)观测热加工金属相微结构改变

以感应线圈加热法在射出筒内面制作镍基金属粉末熔合涂层之微结构分析

在双金属料管的感应加热制程中，料管内面之合金层易因加热功率、最高温度、持温时间的选用不当，
造成大量孔洞缺陷的问题。

将针对最高温度、高温保持时间对镍基合金层的显微组织、孔洞缺陷的影响进行探讨。

实验将分两部分进行，其一为利用模拟实验法，系将镍基合金粉末放入AISI 4140 钢试片中，
于真空中利用高週波炉分别在最高温度(920℃~1180℃)下熔解镍基合金粉末

并于温度达到后，分别持温(0~10分钟)，之后炉冷至700℃再空冷到室温。

利用光学显微镜(OM)、扫描式电子显微镜(SEM)，分析镍基合金层、镍基合金层与钢材界面处之显微结构、成份分析、孔洞缺陷及界面扩散情形。

实验结果显示，当最高温度为920℃~1050℃时，不论持温与否，镍基合金层皆含有γ-Ni、CrB、Cr7C3等相。
从金相观察可发现，随着最高温度与持温时间的增加CrB与Cr7C3等相有粗化与含量减少的趋势。
另外，随着最高温度与持温时间的增加，合金层与钢材界面所生成之白层即扩散区有变宽的趋势。

其二为现场实验法，系利用感应线圈在不同加热功率(200~285KW)、最高温度(1020~1040℃)、
持温时间(10、30、50sec)、回转速(1000~1300rpm) 等条件下，
对内层含有镍基合金粉末之料管进行加热。从实验中发现持温时间不足时，
合金层表层因温度较低，所形成之液体量无法充分填满孔隙，而形成蠕虫状之孔洞缺陷；
持温时间太长时，合金层容易生成粗大的树枝状晶，阻碍了液体的流动，促进凝固缩孔的生成。

从显微组织观察得知，随着最高温度与持温时间的增加，有利树枝状晶的生成，且树枝状晶的生成，
会使合金层中CrB，和Cr7C3等硬化相分佈不均，使合金层硬度降低。树枝状晶，

一般由界面往合金层表面生长。另外，合金层经X光绕射分析(XRD)，
合金层主要含有γ-Ni、Ni3B、Ni3Si、CrB、Cr7C3等相。其中CrB和Cr7C3是主要的硬化相，
也是造成合金层拥有高硬度的主因。

随着最高温度与持温时间的增加，合金层界面生成之白层即扩散区，
因来自基材(即料管)的元素扩散越快，在界面形成的金属间化合物层也就越宽。
当750~1030℃加热时间高于800sec后，铁元素之扩散已经遍及整个合金层，
当最高温度与持温时间增加时，在界面与界面附近之硬化相有粗化与含量减少的趋势