摘要

 以三維拓撲幾何探討波來鐵組織球化機構

王元聰、黃慶淵

中鋼公司- 鋼鐵研究發展處- 鋼鐵產品發展組

摘　要

　　本研究利用聚焦離子束電子顯微鏡(FIBSEM)，並結合三維電腦輔助軟體，以重建SK85 高碳工具鋼，經700°C 靜態退火後其波來鐵組織球化之立體影像，並藉由碳化物表面高斯／平均曲率變化，探討波來鐵組織之幾何形貌與拓撲特性演進， 以釐清促使片狀雪明碳鐵形成完全球狀化機制的關鍵因素。由重建三維組織顯示，本質存在於雪明碳鐵中的孔洞，對引發波來鐵起始分解及後續形成球狀化之發展皆扮演一個非常重要的角色，主因於孔洞邊緣與其臨近表面之平均曲率差異所致。此外，孔洞間之孔洞結合及成長，不僅造成碳化物三維形態演化，亦影響其拓撲特性。結果顯示，球化初期因雪明碳鐵中之孔洞相互結合及成長，使原為長片狀之雪明碳鐵被分解，形成許多小長寬比之帶狀碳化物形態，使拓撲特性值(gv) 降低；球化中後期，因帶狀碳化物表面能及其邊緣之曲率較鄰近平面高，促成其進一步轉變形成球狀化，或甚至最後粗大化，而使碳化物數目減少及拓撲特性值(gv) 增加。本研究經由對波來鐵球化機構之掌控，使高碳工具鋼能落實生產，所開發產品並已被廣泛應用於園藝工具、鋸片、刀具及捲尺等高品級產品上。