# [工材]第十二週筆記

-> 我只是個margin。這裡什麼都沒有ob'_'ov

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安安 恭喜你找到秘密>////<

(未滿十八不要點進去)

https://0xff07.github.io/PPPP/

我把所有西斯版的照片都放在那裡了！

偷偷來這裡廣告一下～這禮拜五下午3:30，在博雅101有一門通識期末發表會：

https://www.facebook.com/events/1852049421740303/

我應該會在上面簡短發表我一時好玩寫的網站

(其實只是個自動把Dcard西斯版照片過濾出來放的上面的網站>///<)

(其實也有自動把他們全部下載下來的程式)(有時間的話會講解自動載片的程式)(*如果有時間的話*)

歡迎大家一起來看～～

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# 工具鋼(續)

> 以下為上周複習

* 工具鋼
* 碳工具鋼
* 合金工具鋼
* 高速鋼
* 18-4-1鋼：$W$系、$Mn$系(1% $Mn$ = 2%$W$)
* 熱處理：淬火溫度要高(為了高硬度)淬火要注意之事項、淬火後之組織、回火次數至少要兩次以上(為了韌性，又不會要過度回火)
* 工具用硬質合金
* 鑄造合金：stellite($Co-Cr-W-C$合金)
* 燒結硬質合金：$WC + Co$, $Wc + TiC + W$
* 軸承用鋼(Bearing Steels)
* 彈簧鋼(Spring Steels)

## 軸承用鋼

代號SUJ。

軸承是大概像這樣的東西：


因為會放東西在上面，所以**抗拉強度**最好要好一點。再來是這個東西因會一直轉轉轉，所以還要**能夠抗疲勞**，要求很多。


## 彈簧鋼

就是用來做彈簧的鋼，代號SUP。因為彈簧沒看過也算過就不附圖惹
。

既然要用來做彈簧，那麼當然**彈性限**要好(不然虎克定律就掛了)、耐衝擊(可能會壓他)、不容易產生永久變形(廢話)。

加Si可以讓彈性限增加。

做法是跟熱機處理類似，只是熱機處理是先拉再降溫，做++彈簧鋼是先降溫再拉(就是Patening)++，拉完之後要做「藍化處理」(就是對他噴火，讓表面產生一層$Mn$的氧化物)。

這裡有[藍化處理](https://www.youtube.com/watch?v=_seoF8ISxAM)的影片。

然後看吳杯杯化的重點。


## 不鏽鋼

不鏽鋼
* $Cr$系不鏽鋼：**4XX**
* 肥粒鐵系：17%$Cr$
* 麻田散鐵系：13%$Cr$
* $Ni-Cr$系不鏽鋼：**3XX**
* 沃斯田鐵系：**粒間腐蝕**(原因及防治方法)
* $\gamma-Fe$ + $\alpha-Fe$系
* 析出硬化型(PH)
* 630(17-7)：麻田散鐵系：$Ni-Cu$析出物
* 631(17-7)：沃斯田鐵系：$Ni-Al$
* 不鏽鋼之主要用途

不鏽鋼的重點是**不准產生Carbite**，因為Carbite會加速生鏽(提供電位更低的反應途徑)，所以絕對不能讓他有Carbite。

一開始是發現鐵加鉻可以抗鏽蝕，但是還不夠好。後來就加入了$Ni$改良，產生一堆不鏽鋼的品種。


加入鉻鎳有什麼神奇的地方？看看腐蝕量跟加入鉻鎳的關係：


首先看鉻。加入大約13%鉻左右之後就可以抵抗硝酸，那是因為++會產生緻密的鉻氧化物++。但是對硫酸的抵抗力會變差，因為鉻氧化物對硫酸來說比鐵好腐蝕，所以氧化物越多反而會不利硫酸。

這時候就知道要看另外一張鎳的圖了。

加入鎳可以顯著抵抗幾乎所有的酸，所以再加入鎳，就把硫酸的弱點補起來了。不過對氟酸來說還是沒輒，所以又要再加其他金屬。

然後為什麼不直接加鎳就好了？++因為鎳他媽的超貴啊啊啊啊啊啊++。

不鏽鋼的系列大概有下面這幾種：


代號的話，$Cr$系是4XX，$Cr-Ni$系是3XX

先來看看$Cr$系不鏽鋼：

### 鉻系




為什麼有分兩種？想解答這個問題要先看看$Fe-Cr$平衡圖：


> 可以發現加入$Cr$可以促成肥粒鐵生成。$\alpha$鐵的範圍較本來的鐵碳平衡圖擴張很多。

* 麻田散鐵是$\gamma$鐵淬火得到的，所以如果要麻田散鐵系，就要從$\gamma$鐵開始往下淬火，看相圖知道這時候$Cr$約需要11％左右。但是實際上，++因為不能去除全部的C，所以要多留一點點$Cr$++，$Cr$會加稍微多一點點。另外，不鏽鋼的淬火溫度比較高(九百多度。看相圖就可以知道)。

如果要更硬，就會加一些碳，不過老樣子要++用比理論值還多一些的$Cr$把碳中和，避免讓鉻的濃度低於能夠抵抗腐蝕的最低溫度++。

* 如果要$\alpha$鐵系，看相圖就會知道要加到超過16左右才會得到$\alpha$鐵，不過老樣子會需要多一點點$Cr$來中和一下多的$C$。

然後$Cr$系會有磁性。工廠實習的時候焊工的師父有拿磁鐵出來示範。

種類有如下：


430, 403, 410是標準型。

### 鉻鎳系

再來看看$Cr-Ni$系：


加入$Ni$可以抵抗更多物質的腐蝕，還會++把$\gamma$態的變態溫度降到常溫以下++，所以++除了本來的$\alpha-Fe$系、麻田散鐵系，還多了沃斯田鐵系++、$\gamma-Fe$ + $\alpha-Fe$系。

沃斯田鐵系是因為變成合金之後，抑制變態溫度，被壓到常溫以下，導致他在常溫時還是沃斯田鐵，就是沃斯田鐵系的鋼(18-8不鏽鋼)。因為是沃斯田鐵，所以++沒有磁性++。

然後要讓$Cr-Ni$系的強化方式不是淬火，而是++直接把他加工，讓他加工硬化++，他就會變硬了。

然後他有一個弱點：


這個東西叫做「敏化」(Sensitized Condition)，因為附近$Cr_{x}C_{y}$++在500~900度時在晶界析出之後，就會降低晶界附近的$Cr$含量++，然後晶界附近的$Cr$++濃度就會低於抵抗酸所需要的最低濃度++，就會沿著晶界附近裂掉(就是上面講到的粒間腐蝕)。

要注意的是，焊接時，周遭金屬的溫度有可能會落在這個溫度內，焊完之後有可能變得脆弱。日本人叫做Weld Decay。有圖有真相：


那要怎麼避開？


這裡提到三種解法：

* 降低含碳量：是根本，就像全世界都回到石器時代的生活就不會有污染，不過這樣有講跟沒講一樣。
* 或是如第二點，加入金屬，他們會比$Cr$更先去跟$C$結合。但是，++他們得碳化物會析出在晶粒內部，而不是在晶界++，就可以解決了。
* 最後一種解法是**淬火韌化**:


(跟時效硬化有87%像。不過吳說過鋁業喜歡另外幫同樣的東西取名字嘛～)

所以幫$Ni-Cr$系的不鏽鋼做個~~技能樹~~型號圖，大概如下：


其中302, 304, 316, 304L, 316L是比較常用的

* 302：經典款18-8鋼的代號
* 304：後面可以衍伸一堆抵抗粒間腐蝕的版本(比如上面第二點「加入金屬」的就是347)
* 316：上面第三點中，加$Mo$的版本。

最後來看$\gamma-Fe$ + $\alpha-Fe$系


把鉻量提升，加鎳使$\gamma$區域往下延伸，就會產生$\gamma-Fe$跟$\alpha-Fe$共存的相

### 析出硬化型(PH)

~~龐克哈薩德~~析出硬化型


這裡介紹兩種：

* 630(17-4)：麻田散鐵系：$Ni-Cu$析出物
* 631(17-7)：沃斯田鐵系：$Ni-Al$

不鏽鋼的用途很多(廢話)。主要的用途課本列了張表：



## 耐熱鋼

是不鏽鋼的兄弟。因為希望在高溫的時候，也可以保持不鏽鋼優良性質，所以作出的改量！


來看$Cr$系：



不過高於500度的時候，建議使用$Ni-Cr$系：


如果需要更高溫，就要用課本417頁的$Ni$基超(耐熱)合金了：


## 磁氣用鋼
白話文就是用鐵的永久磁性做磁鐵。不過，因為這樣做出來的磁鐵磁性實在是太弱了，所以現在不太使用。

### 軟磁鋼

其實是**矽鋼片**。就是鐵裡面加矽。

還記得小時候學過「如果電磁鐵線圈中間插磁鐵，電磁鐵強度會變強」嘛？中間插的磁鐵就是軟磁鋼。


### 硬磁鋼

就是永久磁鐵。現在不用惹～～～

# 鑄鐵(Cast Iron)

* 鑄鐵的溶解法：融鐵爐(Cupola)
* 鑄鐵的組織：
* 白鑄鐵(white cast iron)
* 班鑄鐵(motted cast iron)
* 灰鑄鐵(gray cast iron)