制造一种将材料成型转换成产品的过程

製造：一種將材料成型轉換成產品的過程，其包含產品設計及生產方式，和技術的研發製造過程整合須符合下列要求：1.產品須完全符合設計要求與規格。2.產品須由最經濟的加工方法完成。3.品質控制須包含在每一加工程序中。4.保持高度競爭能力，製造方法須具有高度彈性（彈性製造系統），以利於及時反映市場需求，變化產品，製造比例、數量及交貨期限。5.整體製造程序為一大系統，每一單元加工程序彼此關連。可以模型分析來研究關於市場變化，產品設計，材料費用，和製造方法等對產品質的成本之影響。6.高度產能的追求材料、機器、能源、資金、即技術的最佳化使用。,一、Introduction,Detritionofproductneedmarketinginformationmaybenewproductorrevisedproducts.Conceptualdesignandevaluation;feasibilitystudy.Designanalysis;codes/seandedIncluding：reviewphysicalandanalyticalforces，stresserdeflectionmodels.，andoptimalpartshape.Prototypeproduction;Computer-aidedeastingandevaluationDesign(CAD),產品定義及市場調查,產品概念設計及可行性評估,設計分析（產品分析模型及實體模型）（,Prototype原型製作與測試評估,產品設計及製造流程,Pilotproduction,PackagingmarketandSalesliterature,Cualitycontroleitheratthisslageorperiodicallyduringproduction.TheseisanimportantaspectofProductdrawings；Instructionmanualsproductmanut.(betterwaycontrolthroughoutthemanufacturingprocess)（修正產品的設計，材料選用or製造方法）,Production,InspectionandqualityAssurance,Computer-aidedmanufacturingandprocessplanning.(CAMandCAPP),Computer-intermanufacturing.(CIM),Productdrawings；Instructionmanuals,Materialspecification；processandequipmentselection；safetyreview,Product,1.改變材料形狀的加工：casting，coldforming，hotforming，rolling，forging，extrusion，drawing，powermetallurgy，injectionmolding.2.按尺寸切削加工：a.turning，boring（搪），drilling，milling，grinding，hobbing，routing（切槽）b.非傳統：ultrasonic（超音波），electricaldischarge（放電加工），opticallasers（雷射切割），eolectroarcrasive-jetmaching（磨料噴射切削），3.Joint（聯結）：a.welding（熔接），b.soldering（軟焊），c.brazing（硬焊），d.sintering（燒結），e.pressing（壓接），f.riveting（鉚接），g.screwfastening（螺絲接），h.adhesivejoining（黏接）.4.Finishingoperation（表面加工）：polishing（磨光），honing（搪磨），lapping（研磨），surfacetreatingcoating.,製造程序的分類,二、Casting,鑄造：傳統鑄造法，現代鑄造。鑄造程序：製模熔融金屬澆注（入模）冷卻鑄件清洗回收鑄模。,2.1砂模鑄造SandCasting：砂模種類（依pattern來分）1.可取出模：用模砂包覆於模型的四周，然後自砂中取出模型，以融化的金屬來填補所產生的鑄穴。2.可消失模：用聚苯乙烯所製埋入砂中不取出，當熔化金屬注入鑄模時，聚苯乙烯被汽化而從砂之孔隙逸出模化。,MoldingPatternmaking、Coremaking、Gatemaking,鑄造程序圖,SandMold,MeltingofPouringintoCastingHeattreatmentCleaningInspection,metalmold&finishing,DefectsFurnaceSolidificationshakeoutAdditionalheatpressureRemovalofriserstreatment.tightnessandgates.dimensions,造模程序、模型、模砂、砂心、機械設備、金屬，和澆注以及鑄件的清洗。2.2TypeOfSandMolds,1.GreenSandMolds：themostcommonmoldmaterial，whichismixedofsand、（leastexpensive）clay，andwater.由溼模砂所製成，其為砂、黏土及水（溼砂模）的組成，顏色為深棕色或黑色。（未曬乾之砂）2.SkinDriedMolds：一般常用有二種。（表面乾砂模）A.在模型外圍四周堆上一層厚約12吋（約12.7mm）的一種混合黏結劑之模砂，當乾燥後，會在模型上留一層硬的表面，而模型內部的砂仍填以溼砂。B.整個模型皆用溼砂製成，而以噴霧劑或噴液劑來塗敷表面，然後加熱以硬化之。所用之噴料：亞麻子油、糖蜜水、膠化澱粉等。優點：a.Generallyusedforlargecastingbytheirhigherstrength.b.Strongerthengreensandmoldsandimpartbetterdimensionalaccuracyandsurfacefinishtothecasting.缺點：a.Distortionofmoldisgreater.b.Productionrateisslower.3.DrySandMolds：完全由粗模砂及黏結劑相混合而得，此砂模在鑄造前（乾砂模）須先在爐中烘乾，所以砂箱須是金屬製成。優點：澆鑄時不易變形，且不會發生有害汽泡。,製造優良鑄件的重要因素,2.3MajorcomponentsofsandmoldsGatingsystem（澆口系統）：使熔化金屬進入模穴的通道，通常由豎澆池，豎澆口或垂直通路和一澆口所組成。Pouringbasinorpouringcup：熔化金屬入口Sprue（豎澆口道）：熔化金屬流入之通道（downward）Riser（冒口）：有二種openriserandblindriser.供應額外熔化金屬得以進入鑄件模穴中，以補償鑄件之收縮，其剖面應大，以便熔化時間儘可能加長，且位置應靠近厚剖面的地方，以補償較大的收縮，若位於頂部，重力會幫助金屬進入鑄件的適當地方。Blindriser：鐘頂形冒口，位於上砂箱，通常是直接置於澆口上方，即金屬進入模穴處，如此在澆鑄時，該處金屬進入時間較模穴內晚，溫度較高。Cores（砂心）：由模砂製，置入模穴中，以產生中空區。Vents（通汽口）：藉以帶走當熔融金屬進入和砂模接觸時所產生的氣體，及原在模內的氣體。,a.金屬流入砂模內時，擾流應愈少愈好。澆鑄小鑄件時，澆口應在模穴的底部或靠近底部的地方。b.藉控制金屬流動或使用乾砂心的方式來避免沖蝕通道或模穴表面。c.金屬進入模內，使之具方向性的凝固，由模子表面向最熱的金屬處進行，以保持都有熔化金屬來補償鑄件的收縮。d.防止熔渣或其他外物進入模內，通往模子的澆口須稍加限，以使有時間讓顆粒浮起，進入撇渣器，澆池也可作成以烘乾的砂或陶瓷材料做成的過濾器，以過濾金屬液及控制金屬流動。,澆口系統設計應考慮之因素,2.4製造砂模過程：置模型於造模板上（moldingboard），且將下砂箱置於此板上。2.放面砂（乾分模砂，partingsand，細晶粒的乾細砂，沒有強度，防止相黏）3.堆砂：（模砂經篩選後覆於模型上，並壓實，須完全填滿下砂箱）（如搥擊不實，在搬運或以澆入熔鐵產生衝擊時，模型會分裂，若過緊，則水汽和汽體無法逸出）4.加底板，並翻轉下砂箱，除去造模板，並加上一上砂箱。5.置模型，並於二模型間加一些分離砂。6.將一錐形豎澆口銷（spruepin），直立置於離模型約1吋（25m）處，以便能留一直立豎澆口。7.如製造下砂箱之方法填砂，搥擊，並於模型四周刺穿若干透氣孔。8.抽出豎澆銷，並於頂部漏斗形開口，以便澆注金屬。9.分離上、下砂箱，取出模型。10.切出模穴和豎澆口間的通道，Gate(runner)(由深入淺，由寬而窄，與模穴相接處截面最小，以便金屬澆入後，可在澆口處，敲斷通道的金屬。11.復合上、下砂箱。12.開冒口。13.澆注後敲掉多餘的部份，打掉即成型。,.取木模時，先以毛筆沾水，將模型周圍的砂弄溼，使模型邊緣可以牢固，鬆動模型前，以起模釘，釘入模型中，並在各方輕敲此釘，而後垂直取出模型。.欲澆注前，取鐵塊置於砂箱上，以避免澆後會浮起來。.除作一riser生口外，應作cavities排氣用。.模型製作時需加一裕度，以防止熱脹冷縮。收縮比例通常不必一一計算，可用縮尺來量各種材料。(shrinkrule),MaterialShrinkageallowance,Castiron18inft8mmm,Caststeel14inft14mmm,Al532,Brass316,2.5模型：可由木材、塑膠，或金屬製成，材料的選用乃依據鑄造工件大小、形狀、尺寸精度，鑄件量多寡及鑄造方法而定。由鑄件形狀來決定模型的製作一般可分為單件模型（one-piecepattern）及分離式模型（splitpatterns）。Splitpatternsareusedforthecastinghavingthecomplicatedshape.,應付鑄造過程中收縮、起模、加工、變形和搖動，所造成工作尺寸的不精確，模型製作上須預留裕度。Shrink收縮發生於：1.由液態金屬冷卻至固態成型前。2.相變化。（液固）3.在固態時由高溫至室溫時。Draft.起模：於砂模中取出模型時，置一起模斜度，以避免與模型接觸的砂模邊緣會有撕裂的情形。模型由於起模而留下的外部尺寸為1814inft(1.04%2.08%)內孔的起模約34inft。加工裕度finish：鑄件切削所需的尺寸，通常以加工符號標示於鑄造零件的細部圖上。Distortion.變形裕度(18in)generallyfor小型和普通尺寸Onlyhappenincoolingprocess.(U形鑄件)Shake.搖動：取模型時，沿各方向輕敲，以擴大模穴而便於起模，一般可忽略。But大型鑄件或不切削加工，即與其他工作配合者，需考慮之。可藉稍為縮小模型尺寸來處理。,2.5.1PatternAllowances模型裕度,尖銳的內角作成圓角以清除因金屬收縮而引起的裂痕。（凹入連接表面or兩相交平面交角處）圓角和內圓角實際上是幫助取模型時，不會使得模型砂脫落。有突出物或外伸件時，可利用製作模型鬆動件以利於取模。,（鳩尾滑塊的嵌條塊鑄件）,砂心製造：乾砂心（表面光滑度較佳）及溼砂心二種。製作砂心盒（corebox）作砂心烘烤置於砂模內Chaplets(金屬、低熔點、額外的支持)，可用於大或複雜形狀的砂心。（但不可太多，以免不易熔化）,SqueezermachineJoltMachineJerticalflasklesmoldingSandslinjersImpactmoldingVacummmolding,2.6Sand-moldingMachine,MetallicProject：金屬毛邊，膨脹，粗糙表面。Catities：收縮造成的空洞orgases產生。Discontinuities：裂縫crack，coldorhot造成的撕裂。由於金屬被constrainted因為收縮（shrinkagefreely）d.Defectivesurface：surfacefolds，laps，scars，oxidescale.e.Incompletecosting，suchasmisnur，prematuresolification.f.Incorrectdimensions：owingtwofactorssuchees，impwpershrinkageallowance，Patternmouastingenor，irreqularcontraction，deformedpattern，castingwarped.g.inclusions：formdwringmeeting，solidification，andmolding.非金屬的大多有毒，or熔融金屬和氧所生之氧化物or在熔鍋所呈的化學反應。礦渣Reactionbw金屬和砂模材料。（承b）在thickerregion，由於contraction，在suface會產生”多孔”povous.收縮產生的cavitiey，可以chills來改善之，即放至金屬在thickerregion來增冷卻速率。共分二種：externalandinternal(和熔融金屬同材質但會有熔代問題）,2.7Defects(7種basiccateqoriesofcastingdefects),2.8砂模製造法：OriginalMold（原形造模）SweepingMold（旋刮造模）鍋，盆，車輪。StrikingMold（平刮造模）生成鐵水：燃料、焦碳。,2.生鐵洗鐵廢鑄鐵：由澆水，昇口回收。,3.石灰石（Linestonl）當熔劑：能將水中的灰份Ash結成slag浮於表面，但不可過多，否則會侵蝕爐壁，投入量為生鐵的4.Ferro-silicon：矽精。5.Mno.石灰石用途：使鐵水增加流動性。,2.9FluidFlowAndHeatTransferSuccessfulcostingrequirescarefuldesignandcontrolofthesolidificationofthemoltenmetaltoensuretheadequatefluidflowinthesystem.Gooddesignofgatingsystemfortrappingcontaminates.2.9.1Bernoullistheoryhpgvv2gconstant豎口銷的crosssection須decrease,astheheightislower.否則會出現liquidlosescontactwithmoldwall而導致aspiration的產生,2.9.2ContinuityQA1V1A2V2,2.9.3ReynoldsnumberReD,2.9.4Heattransfer.,A.金屬模中的鑄造法。Methodofcastinginmetallicmolds.B.離心鑄造法。Centrifugalcasting.C.精密or包模鑄造。Precisionorinvestmentcasting.D.連續鑄造。Continuouscasting.3.1ShellMold：能providegoodtolerancesandgoodsurfacefinishedatlowcost.1.將金屬製（鐵or鉛）的pattern加熱1753702.丟入dumpbox，其內含細乾砂混合酚樹酯去coattheheatedmetalpattern.(510mm)3.放入oven中forshortperiodtocureit（使結實）4.製作另一patternlyfallowthesamemanner5.bondedordampedtogether6.裝入模箱中，相互支撐or以砂粒墊底7.澆鑄,三、現代鑄造法,advantage：需較少的製模技術，砂的用量少（5），容易自動化，清理成本低，表面光滑。disadvantage：金屬樣模製造or加熱成本貴，但可大量製作，依然便宜。用findsand，有lowerpermeabilityApplications：Gearhousing，Cylinderhead，connectingrods.,3.2Sodium-silicateProcess(CO2moldhardeningprocess)利用CO2即矽酸鈉荃黏劑(1.56)來硬化模型。將矽酸鈉和模砂混合，塗於pattern上，then吹入CO2來硬化之。hardeningtimeisabout1530seconds.3.3EvaporativePatternCasting（可消失）模法or（蒸發）模法鋁模注入合成樹脂polystyrene取出樹脂模patterniscoatedwithwater-basedslurrydryit置入砂模澆注,優點：1.簡單process2.cheapflaskcandoit3.型模easy且easyforcomplexpattern4.easycleaningandfinishing5.forlongrunitisveryeconomicalmajorfactoristhe“costforproducingthedie”6.processcanbeautomated,優點:1.accuratcdimension2.battersurface3.通常用於高溫合金（如黃銅），高溫時金屬模壽命相當短，石膏只使用一次，nothingtoworryabout4.plasterhaslowthermalconductivity，andcastingcoolslowlyandmoreuniformgrainstructure，casting較少摺曲worpagePrecisioncasting：plastercasting，ceramic-moldandinvestmentcasting.,3.4Plaster-MoldCasting(haveverylow穿透性)石膏製模，會加silicaflowtoimprovestrugttr石膏粉矽粉水塗覆於pattern(halves)上15minremovepatterndrywith120260(去水分)合併石膏模得模穴moldcavity澆注pouringlow穿透性，氣體無法釋放，澆注需在vacuum下orunderpressure,改善穿透性:1.可藉Antiochprocess：在高壓汽爐內10hrs去水，12hrrehydrated使石膏粒狀化，具透氣性2.使用foamedplaster，（即加入泡沫劑），使得到較佳的透氣性,3.6InvestmentCasting（包模製造）or失臘法(lostwax)原為16thcentury藝術家採用的方法1.pressingwaxintoasplitmold（鋼orbrass做成欲鑄零件之複製品，再做成鉍or鉛的對合鑄模）2.Patterngatedtogethertoformaclusterpattern（可將n個帶有澆口，冒口的樣模組合起來）3.Metalflaskisplacedoutsideofpattern4.(Refractorymoldslurryispoured)Dipthepatternintheslurryseveraltimeuntilacoatisbuiltup.5.meltoutthewax(90175)(then，加熱651050for4hrs，dependingonthemetaltobecast)6.pouringmoltenmetal7.shakeout*包模程序相當昂貴，適合高熔化溫度合金及需要goodsurfacefinishandclosetolerance者,優點：1.可鑄造complex形狀的工件2.可得沒有分離線的極光滑表面3.尺寸準確性佳4.無法切削的零件，可鑄成預設之零件形狀,3.5Ceramic-MoldCasting陶瓷模類似石膏模，差別在於其選用耐高溫的模材slurryisamixtureof細鋯石氧化鋁熔融矽程序:熔融slurry覆於pattern上分離mold乾燥除去揮發物質結合上下mold澆注,3.7VacuumCasting3.8Permanent-MoldCasting（適用於低熔點金屬ex：Al，Mg，copperalloy，grayiron）利用gravity來澆注。Mold由耐火材料製成，如castiron，brone，graphiteorrefractorymetalalloys可得goodsurface，closetoleranceuniformandgoodmechanicalpropertiescastingsathighproductionrate.常見產品為活塞頭連桿（太複雜的形狀，則取件不易，但可配合sandcore來做)3.9Diecasting壓鑄法developedin1900S(pressurediecasting在Europ稱)permanent-moldcasting的一種。可分為Hot-chamberprocessandcold-chamberprocess二種。約於0.7700Mpa(0.1100K$I)壓力下，將MoltenMetal鑄入金屬模內。,3.9.2ColdchamberProcess(2070Mpa)Injectionchamberisnotheated.Moltenmetalispouredintotheinjetioncylinder(shotchamber)高壓，通常以鎖模時的壓力來模子和心型可重覆使用，可精密控制尺寸，幾乎不須再加工，澆口、橫澆道和造模口均可再熔化，廢料損失少，可避免鑽孔及螺紋類的加工，Highproductionratewithgoodstrength，亦可得薄壁。缺點：1.設備及模子成本高，對少量生產有所限制。2.某此情況若沒有維持高溫，金屬鑄件可能發生不良的冷激影響(chillingeffect)，模型無法跟著casting收縮收縮係數高的金屬應儘快自模型中取出。,3.9.1HotchamberProcess(30Mpaand15Mpa)熔解室裝置於機器內，注射缸浸泡於熔化金屬內，（液壓or氣壓）將金屬壓入模子內，而得鑄件。拉鍊齒，低熔點合金(900shots/hr),藉由模子做高速旋轉所產生的離心力而使鑄件定位模型中。鑄件表面可得更細緻，緊密的金屬結構，具有更佳的物理性質，（尤適合對稱性的鑄件）。可分為三種：Truecentrifugalcasting（真離心）Semicentrifugalcasting（半離心）Centrifugal（離心加壓鑄造法）3.10.1Turecentrifugalcasting(省去core)通用於管子襯套及對稱形製品Moldaremadeofsteel，ironorgraphiteandmaybecoatedwithrefractorymaterial(來增加Mold壽命)圓形鑄件尺寸，由13mm3m(Dia)and長16m由離心力，雜質會分離留於內側亦亦處理。水平軸離心鑄造可分為2種：1.質重且厚的metalmold上塗一層薄的耐火材料，可加速熔化金屬層的開始凝固，由模壁往管內壁進行可的較佳凝固方式雜質會留於壁內。2.於模型何鑄件間置厚的高絕熱砂層，此可避免金屬的直接凝固，（金屬在壁面及管內同時凝固），鑄件壁厚部份中間造成海綿組織，並含有雜質。鑄鐵管製法(shellmold離心鑄造法)1.砂phenolicResin傾入已加熱之圓筒內，製成shellmold2.兩端以蓋子蓋住3.pouring鐵水(rotating)mp：50小口徑375790大口徑3.10.2Semi-centrifugalcasting當模型繞垂直軸旋轉時，內部係完全充滿金屬，並可裝上冒口與心型，casting通常為實心，但此處壓力小，不很密實，且常含雜質，一般中心部份都切去。轉速不如真離心法那麼高。3.10.3Centrifugal(不限於對稱性物體)係藉由離心力將位在中心的金屬熔液填入模子外緣的鑄造孔穴。牙醫使用此法鑄造金質鑲套,3.10CentrifugalCasting離心鑄造法,Definition：將固態金屬加熱及冷卻處理，以改變其物理性質。ex：steelhardentobecutterorsteelsoftentobecutted熱處理可消除內應力，降低晶粒尺寸，增加韌性orinternalisducitileandexternalisharden.通常碳對鋼鐵的物理性質影響很大。合金鋼：除含碳外，尚含鎳、鉻、錳、鉬、鎢、矽、釩、銅討論純碳鋼之一般商業用鋼的熱處理，冷卻速率為主要控制因素，from高臨界溫度範圍迅速冷卻可得硬化effectbutcoolingslowly，則得相反效果。,五、熱處理HeatTreatment,5.1IronIronCarbidePhaseDiagram鐵對碳化鐵平衡圖於FeC平衡圖上1.含碳量c在0.01以下為純鐵(Ferrite)肥粒鐵2.C：0.012.0為鋼steel3.C：2.116.67為鑄鐵4.含C：0.71徐冷至室溫時全部成為Pearlite（波來鐵），稱為共析鋼EntectoidSteel5.0.8碳以下徐冷至常溫為Ferrite肥粒鐵和Pearlite波來鐵混合組織，稱為亞共析鋼(HypoeutectoidSteel)6.0.772.0碳徐冷至常溫時為雪明碳鐵Cementite和波來鐵混合組織稱為過共析鋼(HypoeutectoidSteel)7.含碳量4.3，冷卻至1140時凝固成為沃斯田鐵Austenite和Cementite雪明碳鐵的細密共晶物稱為共晶鑄鐵EutecticCast8.含碳量2.04.3間為亞共晶鑄鐵Hypoeutecticcastiron,肥粒鐵：(bcc)固熔體，即Fe內含有極少量的碳固熔體。Ferritesolidsolutionb：8090軟，強磁，延性大50Cementite雪明碳鐵：Fe中含有固熔度以上的碳，則與Fe成為化合物即Fe3C，硬且脆，Hb：800andup.沃斯田鐵：(Fcc)固熔體，即Fe內熔入1.7以下的碳的固熔Austenite體稱之。波來鐵pearlite：肥粒鐵和雪明碳鐵成層狀交互存在的組織。(motherofpearl)又稱珠母鐵Hb：200250麻田散鐵：鋼從(723)Ac1以上溫度急冷時，波來鐵pearlite變水淬態受阻，可得碳過飽和固熔的固熔體。Hb：600700usuallyneed回火粗班鐵：沃斯田鐵的冷卻速度快，則波來鐵中的肥粒鐵和雪明碳鐵層狀組織變密Hb：270，good延性，韌性最快forsteed.,空氣冷sorbite比Troostite還慢吐粒散鐵：沃斯田鐵的冷卻速度更快些，所得更細密的肥Troostite粒鐵和雪明碳鐵和雪明碳鐵之層狀組織Hb：350400(good延性，油淬),5.2Castiron：FeCSi即包含其他Mn、S等n種百分比較少的合金，通常低熔點較適合castiron1.Graycastiron：斷面灰色的商用鑄鐵，（碳的主要形狀為灰鑄片狀石墨）易切削，抗壓強度高，抗拉強度2000060000psi.低延性有ferritic，pearlic，andmartensitic三typesferriticgraycastiron(fullgrayiron)：石墨in-Ferriteplarlic：graphiteinmatrixofpearlite(較strong)(stillbrittle)Martensitic：沃斯田鐵化austenitizingapearlitic後加以淬回guenching而得grayirongraphiteinmartensite.2.Malleahlecastiron：由白鑄鐵所製，裝於罐內，並放於退火爐中，退火34天，(15001850=8151010)，經由此處理hand碳化鐵變成回火或分解成純鐵及球狀之石墨，平均分佈於純淨之鐵的基材中，goodin抗震性及切削性。3.Nodulariron(ductileiron)：藉加入少量鎂，於熔融的灰鐵中，球狀鐵、延性鐵而得其含有石墨球形狀的碳.(由graphiteflask)4.Whitecastiron：斷面白色（含graphite少的緣故），硬，抗磨，因有大量Fe3C，可經由對灰鑄鐵的快速冷卻or調低碳及矽含量而得。,5.3HeatTreatment：1.IsothermalTransformationDiagrams(TTT)(Scurne)恒溫變態圖鐵碳平衡圖提供選擇加熱溫度時緩慢冷卻的組織形式，但其不能提供關於冷卻速率效應，時間，晶粒組織的Information.此法為將一定組成的鋼自沃斯田鐵狀態淬火於(727)A1變態點以下某一溫度，維持不變時所產生的變態，亦即將steel從沃斯田鐵狀態，浸浴於underA1變態點以下某一溫度的恆溫液體，至其變態完畢。如冷卻得快則可得麻田散鐵。每一種鋼的總時間溫度變態曲線不同，隨含碳量，合金情況，以及Austenite晶粒大小而變化。大部份合金元素會將曲線右移，如此允許較長時間在完成鋼的完全硬化。對於碳鋼，decrease碳會使曲線左移，同時Ms、Mf溫度也會上升。細晶粒沃斯田鐵之Steel曲線左移，因此較難淬火。粗晶粒Austanite雖易淬火，但易龜裂。粗晶粒Steel韌性較細晶粒鋼為差，且易變形，but切削性較佳及較大的硬化深度。細晶粒較韌，and延展性，heattreatment時不易變形及龜裂。由Ac3點淬火可得細微組織，but緩慢冷卻或從較高溫度冷卻則得較粗顆粒。一般顆粒大小，決定於淬火時Austenite的晶粒大小。,5.3.1硬化能力HardenabilityofFerrousAlloys可經由熱處理而得到之硬度。If成份已知，則refertoFeC平衡圖可知加熱之溫度。If不知成份，則需以實驗決定之。加熱速度很重要，If加熱toofast，則會不均勻。對形狀不規則工件，則緩慢加熱對於避免撓曲及龜裂是需要的。截面愈厚，heating時愈久，evenneedtokeepthetemperatureforawhile.大件通常用油淬，以得快速冷卻但不是太劇烈。所能得到的硬度dependson淬火速度，含碳量及工件大小。For低及中碳的純碳鋼水淬。For高碳鋼則用油淬。（iftoolessC，則硬化效果不好，o.60之前，會增加，ifC）鹽水or水淬能夠rapidlycoolingdown，但內面如still散熱慢，則仍不會得到很好的硬化結果。Quenching目的：使鋼材之硬度提高，改善強度，增加耐磨。方法：鋼件的淬火溫度皆應於A1點以上溫度，再冷卻以得到硬化的組織，可由淬火速度來控制硬度。通常亞共析鋼淬火溫度為A3+(3050)共析鋼及過共析鋼為A1+(3050),if亞共析鋼僅A1A3，則結晶是由Austentite-Ferrite，則Quenching時onlyAustentiteMartensite，-Ferrite沒變。故組織為Martensite硬度，if淬火溫度toolow，ex：亞共析鋼在A1A3間，則組織為Aus-FerritMar-Ferrit硬度變差。if淬火溫度過高，則冷卻後Martensite粗大及殘留Austensite增多，則粗大的麻田散鐵脆性大，且殘留沃斯田鐵增多時硬度減低。淬火溫度過高或過低皆影響其組織，並減低實用性。For過共析鋼及共析鋼，加熱A150組織變為Austenite再熔碳化物（很細），冷卻後Martensite細碳化物可達Hb800度，比麻田散鐵Hb700還硬。if淬火溫度升至Acm點以上，則所有微細碳化物會溶入沃斯田鐵，淬火後成為粗針狀Martensite殘留Austensite硬度就較差（沒有碳化物）淬火液可使用：1.水：可得急冷，經濟效率佳（約在S鼻端附近）2.油：較水慢，合金鋼，（加熱至適當溫度，黏性變小，效果較佳）3.鹽水：淬火時，鋼材表面蒸發水汽，而產生NaCl結晶，成為汽泡核以提高冷卻速率，Fastethanwater20.淬火所生之內應力：因表面冷卻快（張力），但工件內部材質冷速慢（受壓應力），稱為熱應力。淬火缺陷：1.淬火裂痕防止法：a.零件形狀不要太複雜b.避免內厚急變c.淬火後儘快回火d.減少角隅。2.淬火不均防止法：a.均勻冷卻速度b.均勻化學成份c.均勻淬火溫度。3.硬度不足防止法：a.調整淬火溫度b.減少工件脫碳現象c.保持淬火溫度。4.淬火導致工件變形防止法：a.增加C及合金元素可減少形狀變化b.淬火前充份退火c.物件流線對稱d.防止殘留內應力，可用低溫退火。,Annealing退火由粗晶粒細晶粒(full-annealing)完全退火目的：為軟化高硬度的鋼，以便利機械加工，解除應力集中。方法：通常加熱至臨界溫度3050，然後保持tilltempisuniformlydistributed緩慢的冷卻，使成FerritePearlite組織。forhypoeutecticsteel：FerritePearlite(粗)(higherthanA3)forhypoeutecticsteel：退火溫度較低，(justhigherthanA1)（雪明碳鐵粗波來鐵）usuallytillreachannealingtemp，stellneedstobekeptawhillforuniformlytemperaturedistributen完全退火（相退火）phaseannealing使全相轉換亦為變態退火。purpose：1.改善機械性質。2.改善加工時的切削性。3.改善化學不均勻性。4.改善材料之顯微組織。5.增進延性，減低硬度。6.鬆弛內應力。組織為粗pealite適用於0.6一般經過熱作壓延or鍛造的鋼材組織易呈現不均勻現象，有殘留應力or非充份軟化，難進行機械切削or塑性加工，可用此法。,A.正常化退火(Normalizingannealing)為避免過度軟化，當對於鋼的退火，而將整個冷卻均勻cycle於靜止空氣中完成（加熱至A3orAcm上1040沃斯田鐵）目的：1.晶粒微細化，改善機械性質。2.調整組織中碳化物大小or分佈狀態以利淬火。主要用於低or中碳鋼及合金鋼，以便晶粒組織更均勻，消除內部應力，得到較佳切削性。較高強度、硬度、低延性comparedto完全退火。組織為細波來鐵。B.球狀化退火(Spheroidizingannealing)是使游離的網狀Cementite及層狀Pearlite中的雪明碳鐵呈球狀分佈組織之方法。鋼緩慢的加熱至低於臨界點(A1)，並保持一段時間，以獲得此種組織。亦能以在較高及較低於(A1)範圍之二個溫度間，交替加熱和冷卻來完成此處理。目的：球狀組織可改善鋼的切削性，及機械性質。,C.製程退火(Processannealing)用於板片or電纜加工實施程序間的退火處理。加熱於稍低於臨界範圍，然後緩慢冷卻，程序比球狀化更化。（冷作加工過程中，加熱至A1點以下溫度，後徐冷之）可得一般pearlite組織。退火以重建延性，對於加工硬化的冷作件（消除加工硬化現象），因此，該工件可被繼續加工至最後所需的形狀。D.消除應力退火(Stress-reliefannealing)程序：1.為除去鋼內部應力，在500650保持適當時間後冷卻。2.亦可加溫至較常溫高150以下，經長時間使材料發生潛變而解除應力，此稱為時效處理(Aging)(1280hrs)因鑄造、鍛造、冷加工，而發生內部應力之工件，以此法除之。（內應力因加工溫度，冷卻速度，升溫速度使工件內外不均）,5.4Tempering回火（ordrawing）(調解淬火後工件的材質，ThermalRefining)快速淬火所硬化的鋼呈脆性，並不常用於大部分工？，透過回火，硬度及脆性均可以降低至所要使用的狀況，（一般為加溫至A1以下保持溫度較多）。隨著硬度及脆性decrease，抗拉強度降低，展延性和韌性增加。將淬火硬化鋼，再加熱至低於A1範圍，接著再以各種速率冷卻之。雖然It軟化了鋼，但其和退火不同點為其並非大幅的軟化了鋼精細的控制物理性質。從回火完全硬化鋼所得最終的組織為回火麻田散鐵(temperedmartensite)硬化steel之Martensite並不穩定1.若低溫回火150205C，不會使硬度降低太多，主要為消除內部硬變（淬火之麻田散鐵回火麻田散鐵，並使殘留沃斯田鐵不易發生變化）2.高溫回火(400650)，可得高強度，韌性及衝擊值