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合金分成鐵合金與非鐵合金
一、鐵合金
鐵 合金（Ferrous alloys）係以鐵為主要成分的合金材料，其產量比任何其它金屬多，且常作為工程結構用材料。它們能廣泛的被使用，可由三個因素來解釋：(1)含鐵之化 合物在地殼內蘊藏豐富；(2)鐵和鋼合金的提煉、精煉、以及製造技術十分成熟；(3)鐵合金之機械性質優異。
（一）鋼（Steels）
鋼 即是鐵－碳合金，除了含有碳元素外，亦可進一步包含微量其它合金元素。較常見鋼鐵分類係根據碳濃度的高低分別區分為低碳、中碳和高碳型式。平碳鋼 （plain carbon steel）除了碳和少量錳外只含殘留濃度的不純物。對合金鋼（alloy steel）而言，不同功效的合金元素將以不同濃度加入鋼中，以改善剛的各項性能。
Ⅰ、低碳鋼
所有鋼種中，最大產量係落在低碳這一類的範圍內。其含碳量通常少於0.25wt%，因此對於形成麻田散鐵的熱處理是無反應的，其鋼才的強化主要是靠冷加工來完成。其顯微結構包括肥粒鐵和波來鐵。
低 碳鋼的另一群是高強度低合金鋼（HSLA）。它們包含其它合金元素諸如銅、釩、鈦、鈮、鈷和硼等元素，添加濃度有通常小於5﹪wt，甚至更低。強化機構是 藉高溫熱加工時產生析出物，因此具有析出硬化及晶粒細化等功效，故其強化比低碳平碳鋼強度高。在一般大氣中，HSLA鋼比平碳鋼具有更佳耐蝕性，在結構強 度重要的很多應用中，它們已經代替了平碳鋼。
Ⅱ、中碳鋼
中碳鋼其碳濃度約介於0.25wt﹪至0.60wt%之間，。這些鋼材可藉著沃斯 田鐵化，淬火然後回火等熱處理改善機械其性質。它們最常以回火狀態使用，其顯微結構是回火麻田散鐵。代表性的鋼材為添加鉻、鎳、鉬等元素的合金鋼，鉻、鎳 和鉬的添加可改善這些合金熱處理的能力，使其可獲得強度及延展性極佳的組合。這些熱處理合金鋼比低碳鋼強度高，但會犧牲延展性和韌性。此類鋼材應用包括鐵 路車輪、軌道、齒輪、曲柄軸和其它切削零件以及要求高強度、耐磨耗和高韌性的結構零件上。
Ⅲ、高碳鐵
高碳鋼通常具有碳含量介於 0.6wt﹪至1.4wt%之間的鋼材，是碳鋼中最硬最強，而延展性最低者，其中工具模具鋼為代表。它們幾乎總是以硬化和回火狀況使用，如此特別是在耐磨 耗的工件上使用，通常含有鉻、釩、鎢和鉬合金。這些合金元素易與碳結合形成很硬和耐磨耗碳化物之化合物（如Cr23C6，V4C3 , Mo2C和WC等）。
Ⅳ、不銹鋼
不銹鋼（stainless steels）具有良好的抗蝕性（生銹），尤其是在大氣中。主要添加的合金元素是鉻，其濃度至少需11wt%鉻以上，此外藉著添加鎳、鉬或銅可強化抗蝕 性。不銹鋼依據顯微結構主要可分成三類，包括麻田散鐵型、肥粒鐵和沃斯田鐵型。麻田散鐵型不銹鋼能藉熱處理使其內部產生麻田散鐵，因此具較高的機械強度。 沃斯田鐵型和肥粒鐵型不銹鋼只能藉著冷加工來硬化和強化材質，因為它們是無法熱處理的。沃斯田鐵型不銹鐵因為高鉻含量和鎳的添加，其耐蝕性最好;而其產量 也是最大的。
（二）鑄鐵
通常鑄鐵（cast iron）是鐵合金的加上高達3.0 wt﹪至4.5wt%之碳，而稱之，其與碳鋼一般，均可再添加其他合金元素，已進一步強化鑄鐵的各項機械性能。對大部份鑄鐵而言，碳係以石墨形式存在。最常見鑄鐵包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵、白鑄鐵和展性鑄鐵等。
Ⅰ、灰鑄鐵（Gray Iron）
灰 鑄鐵（gray cast iron）中碳與矽含量分別介於2.5wt﹪和4.0wt%之間以及1.0wt﹪和3.0wt%之間。對大部份灰鑄鐵而言，石墨是以片狀形式存在於基地 內，典型灰鑄鐵顯微組織片狀石墨，其破裂表面出現灰色狀，因而稱之為灰鑄鐵，其在工業上的用量極大。
Ⅱ、延性（或球墨）鑄鐵
在鑄造之前加 入少量鎂和鑲，或鎂或鑲到灰鑄鐵中會產生不一樣顯微結構及機械性質。石墨仍然形成，但是以球狀顆粒代替原先的片狀。此結果的合金稱球墨或延性鑄鐵。此種鑄 件比灰鑄鐵更強並且更有延性，其機械性質的比較如表12.5所示。此類材料典型應用包括閥、泵體、曲柄虹、齒輪，以及其它自動如切削零件。
Ⅲ、白鑄鐵和展性鑄鐵
對低矽（含量少於1.0wt%矽）和快冷卻速率的鑄鐵而言，大部份碳是以雪明碳鐵代替石墨方式存在，此類合金的破壞表面呈白色外觀，因此被稱為白鑄鐵（White cast iron）。
將白鑄鐵於800到900℃（1470到1650℉）之間在中性氣體（避免氧化）長時間加熱將造成雪明碳鐵分解，形成石墨，石墨係以聚集或薔薇形式存在而被肥粒鐵或波來鐵基地包圍，形成肥粒鐵展性鑄鐵。代表性應用包括聯結桿、傳動齒輪、閥零件、輪船及其它重機使用上。

最補充非鐵合金的資料，詳細內容網站內有，因為太多了，所以只選取摘要。
二、非鐵合金
1.銅及其合金
2.鋁及其合金
3.鎂及其合金
4.鈦及其合金
5.耐高溫金屬
6.超合金
7.貴重金屬

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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退火得到的是肥粒鐵加波來鐵
阿淬火得到的是什麼相ㄋ?
阿碳含量不一樣像會不一樣嗎?
我是做S45C、S65C、SCM440
可以跟我說一下這3種材料經過淬火後得到的相是什麼嗎?
我找書找了很久只知道會得到麻田散鐵和殘留沃斯田鐵
這會應為碳含量不一樣有所改變嗎?
還有回火的部分阿 書上面是寫說 淬火的產物會變成雪明碳鐵 然後基地是肥粒鐵可是要變成肥粒鐵是在500-600度左右，但是我們的回火溫度是在350度，這會觀察到什麼相，請各位大大救救我吧。

最佳解答

找 一下工程材料裡面熱處理的部分，你可以看到CCT曲線，一般淬火主要有油淬和水淬，水淬的話多半得到的相為麻田散鐵相，油淬就得看淬冷的效率而定，一般多 為混和的複雜淬冷組織(麻田散鐵+上下變韌鐵+少量肥粒鐵或波來鐵)。如果不是那麼計較的話，多半淬火組織是認為是麻田散鐵組織。

如同 你說的，碳含量不一樣，相就不太一樣。麻田散鐵形成的多或少是與碳含量有很大的關係，碳含量低的，不易淬出麻田散鐵，高碳量的較容易，但過高的含碳量的碳 鋼(過共析鋼)，反而也是不好的，因為容易淬火形成富碳的沃斯田鐵殘留到室溫下。不過一般熱處理進行多半是先看碳含量，再來就看一些能增加硬化能的合金元 素含量來判斷材料是否有好的熱處理性質。

你說的這三種材料含碳量不低，淬火的結果麻田散鐵是絕對有的。殘留沃斯田鐵就得看你的MS或M90的溫度有多高。這個需要 去看CCT曲線先做個判斷。主要差別還是承上所說的，含碳量及其他合金含量。

假設淬火後為全麻田散鐵相。那在淬火之後，碳及其他合金是完全固溶在基地之中。而麻田散鐵相變化指的是沒有溶質擴散的相變化。所以淬火之後，你看不到什麼相，甚至要看到整個是麻田散鐵的試片也幾乎沒辦法。除非施以回火， 讓一些碳做擴散，這樣子才有辦法觀察出組織。麻田散鐵回火之後稱之為回火麻田散鐵(這還有所謂的麻淬火、麻回火及業界常用的淬火回火等等)。回火麻田散鐵 因為回火溫度不高，所以讓碳的擴散只能短距離擴散，因此會觀察到小顆粒狀的雪明碳鐵(大小約1μm或略大一些)散佈在肥粒鐵相上面，整個的組織稱之為回火 麻田散鐵。你會想說怎麼回火溫度不高，但基地卻是肥粒鐵是吧，這邊的話就要想到說淬火後的材料算是過飽和的材料，回火之後會讓過飽和而不安定的相偏向於安 定的相。如果以鐵碳平衡圖來說明的話，溫度恒溫時間長時，可以把雪明碳鐵分解為石墨。同理，在這邊淬火組織是不安定的，短時間、低溫的回火可以讓碳做短距 離擴散，讓材料趨於安定的相，因此會擴散為小顆粒雪明碳鐵和肥粒鐵組織。而如果說你的溫度再持續下去，這小顆粒雪明碳鐵就會再擴散或是球狀化，也就是人家 說的球化處理。如果還是再持續下去， 這球化後的雪明碳鐵會再分解為碳與鐵，而游離碳會棸集形成石墨(這邊可以參考所謂的可鍛鑄鐵的由來)

回火350度，大概30~120分，應該可以看到回火麻田散鐵組織，就承上所謂，細小顆粒狀的雪明碳鐵散佈在肥粒鐵之上。不過因為 雪明碳鐵超多且細，用光學顯微鏡觀 察，你只會看到黑黑一片。感覺不出有什麼東西(不過用Nital腐蝕時你會發現比麻田散鐵要容易腐蝕得多，因為Nital吃肥粒鐵)。需要用SEM來觀 察，通常需放大到2000倍以上才 真正看得出回火麻田散鐵組織形貌。這邊看能不能先跟別人要一下回火麻田散鐵SEM的照片(如果有需要你再用知識家寫信給我，記得給我你的mail，我寄一張給你參考)

參考看看

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（1）淬火常見問題與解決技巧

※Ms點隨C%的增加而降低

淬火時，過冷沃斯田體開始變態為麻田散體的溫度稱之為Ms點，變態完成之溫度稱之為Mf點。%C含量愈高，Ms點溫度愈降低。0.4%C碳鋼的Ms溫度約為350℃左右，而0.8%C碳鋼就降低至約200℃左右。

※淬火液可添加適當的添加劑

（1）水中加入食鹽可使冷卻速率加倍：鹽水淬火之冷卻速率快，且不會有淬裂及淬火不均勻之現象，可稱是最理想之淬硬用冷卻劑。食鹽的添加比例以重量百分比10%為宜。

（2）水中有雜質比純水更適合當淬火液：水中加入固體微粒，有助於工件表面之洗淨作用，破壞蒸氣膜作用，使得冷卻速度增加，可防止淬火斑點的發生。因此淬火處理，不用純水而用混合水之淬火技術是很重要的觀念。

（3）聚合物可與水調配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度調配出由水到油之冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無火災、污染及其他公害之虞，頗具前瞻性。

（4）乾冰加乙醇可用於深冷處理容液：將乾冰加入乙醇中可產生-76℃之均勻溫度，是很實用的低溫冷卻液。

※硬度與淬火速度之關聯性

只 要改變鋼材淬火冷卻速率，就會獲得不同的硬度值，主要原因是鋼材內部生成的組織不同。當冷卻速度較慢時而經過鋼材的Ps曲線，此時沃斯田體變態溫度較高， 沃斯田體會生成波來體，變態開始點為Ps點，變態終結點為Pf點，波來體的硬度較小。若冷卻速度加快，冷卻曲線不會切過Ps曲線時，則沃斯田體會變態成硬 度較高的麻田散體。麻田散體的硬度與固溶的碳含量有關，因此麻田散體的硬度會隨著%C含量之增加而變大，但超過0.77%C後，麻田散體內的碳固溶量已無 明顯增加，其硬度變化亦趨於緩和。

※淬火與回火冷卻方法之區別

淬火常見的冷卻方式有三種，分別是： （1）連續冷卻；（2）恆溫冷卻及（3）階段冷卻。為求淬火過程降低淬裂的發生，臨界區域溫度以上，可使用高於臨界冷卻速率的急速冷卻為宜；進入危險區域 時，使用緩慢冷卻是極為重要的關鍵技術。因此，此類冷卻方式施行時，使用階段冷卻或恆溫冷卻（麻回火）是最適宜的。

回火處理常見的冷卻方式包括急冷和徐冷兩種冷卻方法，其中合金鋼一般使用急冷；工具鋼則以徐冷方式為宜。工具鋼自回火溫度急冷時，因殘留沃斯田體變態的緣故而易產生裂痕，稱之為回火裂痕；相同的，合金鋼若採用徐冷的冷卻方式，易導致回火脆性。

※淬火後，殘留沃斯田體的所扮演的角色

淬 火後的工件內常存在麻田散體與殘留沃斯田體，在常溫放置一段長久時間易引起裂痕的發生，此乃因殘留沃斯田體產生變態、引起膨脹所導致，此現象尤其再冬天寒 冷的氣候下最容易產生。此外，殘留沃斯田體另一個大缺點為硬度太低，使得工具的切削性劣化。可使用深冷處理促使麻田散體變態生成，讓殘留沃斯田體即使進一 步冷卻也無法再產生變態；或以外力加工的方式，使不安定的殘留沃斯田體變態成麻田散體，降低殘留沃斯田體對鋼材特性之影響。

※淬火處理後硬度不足的原因

淬 火的目的在使鋼材表面獲得滿意的硬度，若硬度值不理想，則可能是下列因素所造成：（1）淬火溫度或沃斯田體化溫度不夠；（2）可能是冷卻速率不足所致； （3）工件表面若熱處理前就發生脫碳現象，則工件表面硬化的效果就會大打折扣；（4）工件表面有銹皮或黑皮時，該處的硬度就會明顯不足，因此宜先使用珠擊 法將工件表面清除乾淨後，再施以淬火處理。

※淬裂發生的原因

會影響淬 裂的主要原因包括：工件的大小與形狀、碳含量高低、冷卻方式及前處理方法等。鋼鐵熱處理會產生淬裂，導因於淬火過程會產生變態應力，而這個變態應力與麻田 散體變態的過程有關，通常鋼材並非一開始產生麻田散體變態即發生破裂，而是在麻田散體變態進行約50%時（此時溫度約150℃左右），亦即淬火即將結束前 發生。因此淬火過程，在高溫時要急速冷卻，而低溫時要緩慢冷卻，若能掌握『先快後緩』的關鍵，可將淬火裂痕的情況降至最低。

※過熱容易產生淬火裂痕

加 熱超過是當的淬火溫度100℃以上，稱之為過熱。過熱時，沃斯田體之結晶顆粒變得粗大化，導致淬火後生成粗大的麻田散體而脆化，易使針狀麻田散體之主幹出 現橫裂痕（此稱為麻田散體裂痕），此裂痕極易發展成淬火裂痕。因此，當您的工件在沃斯田體化溫度時產生過熱現象時，後續的淬火、冷卻均無法阻止淬裂的產 生，故有人把『過熱』稱為發生淬火裂痕的元兇。

※淬火前的組織會影響淬火裂痕？

淬火前的組織當然會影 響淬火的成敗。最正常的前組織應該是正常化組織或退火組織（波來體結構），若淬火前組織為過熱組織、球狀化組織均會有不同的結果。過熱組織易產生淬火裂 痕，球狀化組織則可以均勻淬硬而避免淬裂及淬彎，因此工具鋼或高碳鋼在淬火前，可施行球狀化處理已是淬火重要技術之一。此時可施以球狀化退火或調質球狀化 處理以獲得球狀碳化物。碳化物若以網狀組織存在，則容易由該處發生淬火裂痕。

※淬火零件因常溫放置引起之瑕疵

淬 火後的零件，若長時間放置在室溫，可能發生擱置裂痕及擱置變形兩種缺陷。擱置裂痕又稱為時效裂痕，尤其在冬天寒冷的夜晚，隨溫度之下降導致殘留沃斯田體變 態為麻田散體，使裂痕因此而產生，又稱之為夜泣裂痕。擱置變形又稱之為時效變形，乃淬火工件放置於室溫引起尺寸形狀變化之現象，大多導因於回火處理不完全 所致。為防止擱置變形，需讓鋼材組織安定化，因此首先要消除不安定之殘留沃斯田體（實施深冷處理）。接著實施200℃~250℃的回火處理使麻田散體安定 化。

（2）回火常見問題與解決技巧

※100℃熱水回火之優點

低 溫回火常使用180℃至200℃左右來回火，使用油煮回火。其實若使用100℃的熱水來進行回火，會有許多優點，包括：（1）100℃的回火可以減少磨裂 的發生；（2）100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；（3）100℃的熱水回火可降低急速加熱所產生裂痕的機會；（4）進行深冷處理時，降低工件發 生深冷裂痕的機率，對殘留沃斯田體有緩衝作用，增加材料強韌性；（5）工件表面不會產生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會產生油煮過熱乾燒之 現象。

※二次硬化之高溫回火處理

對於工具鋼而言，殘留應力與殘留沃斯田體均對鋼材有著不良的影響，浴 消除之就要進行高溫回火處理或低溫回火。高溫回火處理會有二次硬化現象，以SKD11而言，530℃回火所得鋼材硬度較200℃低溫回火稍低，但耐熱性 佳，不會產生時效變形，且能改善鋼材耐熱性，更可防止放電加工之加工變形，益處甚多。

※在300℃左右進行回火處理，為何會產生脆化現象？

部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時，會因殘留沃斯田體的分解，而在結晶粒邊界上析出碳化物，導致回火脆性。二次硬化工具鋼當加熱至500℃~600℃之間時才會引起分解，在300℃並不會引起殘留沃斯田體的分解，故無300℃脆化的現象產生。

※回火產生之回火裂痕

以 淬火之鋼鐵材料經回火處理時，因急冷、急熱或組織變化之故而產生之裂痕，稱之為回火裂痕。常見之高速鋼、SKD11模具鋼等回火硬化鋼在高溫回火後急冷也 會產生。此類鋼材在第一次淬火時產生第一次麻田散體變態，回火時因淬火產生第二次麻田散體變態（殘留沃斯田體變態成麻田散體），而產生裂痕。因此要防止回 火裂痕，最好是自回火溫度作徐徐冷卻，同時淬火再回火的作業中，亦應避免提早提出回火再急冷的熱處理方式。

※回火產生之回火脆性

可 分為300℃脆性及回火徐冷脆性兩種。所謂300℃脆性係指部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時，會因殘留沃斯田體的分解，而在結晶粒邊界 上析出碳化物，導致回火脆性。所謂回火徐冷脆性係指自回火溫度（500℃~600℃）徐冷時出現之脆性，Ni-Cr鋼頗為顯著。回火徐冷脆性，可自回火溫 度急冷加以防止，根據多種實驗結果顯示，機械構造用合金鋼材，自回火溫度施行空冷，以10℃/min以上的冷卻速率，就不會產生回火徐冷脆性。

※高週波淬火常見之問題

高 週波淬火處理常見的缺陷有淬火裂痕、軟點及剝離三項。高週波淬火最忌諱加熱不均勻而產生局部區域的過熱現象，諸如工件銳角部位、鍵槽部位、孔之周圍等均十 分容易引起過熱，而導致淬火裂痕的發生，上述情形可藉由填充銅片加以降低淬火裂痕發生的可能性。另外高週波淬火工件在淬火過程不均勻，會引起工件表面硬度 低的缺點，稱之為軟點，此現象係由於高週波淬火溫度不均勻、噴水孔阻塞或孔的大小與數目不當所致。第三種會產生的缺失是表面剝離現象，主要原因為截面的硬 度變化量大或硬化層太淺，因此常用預熱的方式來加深硬化層，可有效防止剝離現象。

※不銹鋼為何不能在500℃至650℃間進行回火處理？

大 部分的不銹鋼在固溶化處理後，若在475℃至500℃之間長時間持溫時，會產生硬度加大、脆性亦大增的現象，此稱之為475℃脆化，主要原因有多種說法， 包括相分解、晶界上有含鉻碳化物的析出及Fe-Cr化合物形成等，使得常溫韌性大減，且耐蝕性亦甚差，一般不銹鋼的熱處理應避免常時間持溫在這個溫度範 圍。另外在600℃至700℃之間長時間持溫，會產生s相的析出，此s相是Fe-Cr金屬間化合物，不但質地硬且脆，還會將鋼材內部的鉻元素大量耗盡，使 不銹鋼的耐蝕性與韌性均降低。

※為何會產生回火變形？

會產生回火變形的主要原因為回火淬火之際產生的 殘留硬力或組織變化導致，亦即因回火使張應力消除而收縮、壓應力的消除而膨脹，包括回火初期析出e碳化物會有若干收縮、雪明碳鐵凝聚過程會大量收縮、殘留 沃斯田鐵變態成麻田散鐵會膨脹、殘留沃斯田鐵變態成變韌鐵會膨脹等，導致回火後工件的變形。防止的方法包括：（1）實施加壓回火處理；（2）利用熱浴或空 氣淬火等減少殘留應力；（3）用機械加工方式矯正及（4）預留變形量等方式。

※回火淬性的種類

（1）270℃~350℃脆化：又稱為低溫回火淬性，大多發生在碳鋼及低合金鋼。

（2）400℃~550℃脆化：通常構造用合金鋼再此溫度範圍易產生脆化現象。

（3）475℃脆化：特別指Cr含量超過13%的肥粒鐵系不銹鋼，在400℃至550℃間施以回火處理時，產生硬度增加而脆化的現象，在475℃左右特別顯著。

（4）500℃~570℃脆化：常見於加工工具鋼、高速鋼等材料，在此溫度會析出碳化物，造成二次硬化，但也會導致脆性的提高。

（3）退火常見問題與解決技巧

※工件如何獲得性能優異之微細波來體結構？

退 火處理會使鋼材變軟，淬火處理會使鋼材變硬，相比較之下，如施以『正常化』處理，則可獲得層狀波來鐵組織，可有效改善鋼材的切削性及耐磨性，同時又兼具不 會產生裂痕、變形量少與操作方便等優點。然而正常化處理是比較難的一種熱處理技術，因為它採用空冷的方式冷卻，會受到許多因素而影響空冷效果，例如夏天和 冬天之冷卻效果不同、工件大小對空冷速率有別、甚至風吹也會影響冷卻速率。因此正常化處理要使用各種方法來維持均一性，可利用遮陽、圍幕、坑洞、風扇等。

※正常化處理與退火處理之差異

正常化處理維加熱至A3點或Acm點以上40~60℃保持一段時間，使鋼材組 織變成均勻的沃斯田體結構後，在靜止的空氣中冷卻至室溫的熱處理程序。對亞共析鋼而言，可獲得晶粒細化的目的而擁有好的強度與韌性；對過共析鋼而言，則可 防止雪明碳鐵在沃斯田鐵晶粒邊界上形成網狀析出，以降低材料的韌性。

完全退火處理主要目的是要軟化鋼材、改善鋼材之切削性，其熱處理程 序為加熱至A3點以上20~30℃（亞共析鋼）或A1點以上30~50℃持溫一段時間，使形成完全沃斯田體組織後（或沃斯田體加雪明碳體組織），在A1點 下方50℃使充分發生波來體變態，獲至軟化的鋼材。另外應力消除退火則是在變態點以下450~650℃加熱一段時間後徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內部在切 削、沖壓、鑄造、熔接過程所產生的殘留應力。

※如何消除工件之殘留應力？

應力消除退火則是在變態點以 下450~650℃加熱一段時間後徐徐冷卻至室溫，可消除鋼材內部在切削、沖壓、鑄造、熔接過程所產生的殘留應力。對碳鋼而言，參考的加熱溫度為 625±25℃；對合金鋼而言，參考的加熱溫度為700±25℃。持溫時間亦會有所差異，對碳鋼而言，保持時間為每25mm厚度持溫1小時；對合金鋼而 言，保持時間為每25mm厚度持溫2小時，冷卻速率為每後25mm以275℃/小時以下的冷卻速率冷卻之。

※如何預防加熱變形？

預 防加熱變形的發生，最好是緩慢加熱，並實施預熱處理。一般鋼材在選擇預熱溫度時，可依下列準則來選定預熱溫度：（1）以變態點以下作為預熱溫度，例如普通 鋼約在650~700℃，高速鋼則在800~850℃左右。（2）以500℃左右作為預熱溫度。（3）二段式預熱，先在500℃左右作第一段預熱，保持一 段時間充分預熱後，在將預熱溫度調高至A1變態點以下。（4）三段式預熱，針對含有高含量合金之大型鋼材，例如高速鋼，有時需要在1000~1050℃作 第三段預熱。

（4）滲碳氮化常見問題與解決技巧

※氮化表面硬度或深度不夠

（1）可能是鋼料化學成分不適合作氮化處理

（2）可能是氮化處理前的組織不適合

（3）可能是氮化溫度過高或太低

（4）爐中之溫度或流氣不均勻

（5）氨氣的流量不足

（6）滲氮的時間不夠長

※氮化工件彎曲很厲害

（1）氮化前的弛力退火處理沒有做好

（2）工件幾何曲線設計不良，例如不對稱、厚薄變化太大等因素

（3）氮化中被處理的工件放置方法不對

（4）被處理工件表面性質不均勻，例如清洗不均或表面溫度不均等因素

※氮化工件發生龜裂剝離現象

（1）氨的分解率超過85%，可能發生此現象

（2）滲氮處理前工件表面存在脫碳層

（3）工件設計有明顯的銳角存在

（4）白層太厚時

※氮化工件的白層過厚

（1）滲氮處理的溫度太低

（2）氨的分解率低於15%時，可能發生此現象

（3）在冷卻過程不恰當

※氮化處理時之氨分解率不穩定

（1）分解率測定器管路漏氣

（2）滲氮處理時裝入爐內的工件太少

（3）爐中壓力變化導致氨氣流量改變

（4）觸媒作用不當

※工件需進行機械加工處如何防止滲碳？

（1）鍍銅法，鍍上厚度20mm以上的銅層

（2）塗敷塗敷劑後乾燥，可使用水玻璃溶液中懸浮銅粉

（3）塗敷防碳塗敷劑後乾燥，主要使用硼砂和有機溶劑為主

（4）氧化鐵和黏土混合物塗敷法

（5）利用套筒或套螺絲

※滲碳後工件硬度不足

（1）冷卻速度不足，可利用噴水冷卻或鹽水冷卻

（2）滲碳不足，可使用強力滲碳劑

（3）淬火溫度不足

（4）淬火時加熱發生之脫碳現象所導致，可使用鹽浴爐直接淬火

※滲碳層剝離現象

（1）含碳量之濃度坡度太大，應施以擴散退火

（2）不存在中間層，應緩和滲碳的速率

（3）過滲碳現象，可考慮研磨前次之滲碳層

（4）反覆滲碳亦可能產生滲碳層剝離的現象

此工法路徑產生方式與直線投影相同，但投影機準線為使用參考線來完成。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲線法向加工。

參考線

樣式－定義加工方式，提供了三種選擇。

線性－以平行線的方式產生路徑。

圓形－以中心為基準最環形圓狀的路徑，與點投影亦同。

螺旋狀－以中心為基準設定順時針或逆時針的螺旋路徑，與點投影亦同。

路徑順序

單向：一提刀高度移動至下一路徑單節。

雙向連結：刀具路徑間距為直接連結不提刀。

方位角－定義XY平面的角度範圍。

刀間距(度)若選擇參考方式為線性，以此值為路徑刀間距，單位為度。若選擇參考方式為圓形或螺旋狀，此處刀間距為每層下刀距離。

參考線範圍－將限制數目選項勾選後，即可對參考線的投影區域設定限制。

起始Start與結束End－範圍為0～1，參考線全長為1。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例cjannels.dgk

(2) 由參考線工具列產生一新參考線，並由開啟檔案方式載入範例Spine.dgk

(3) 定義素材設定最小/最大值。

(4) 定義直徑10mm球刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，短連結設沿曲面連結，長連結設相對值，預設值為相對值。

(7) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的曲線法向加工。

(8) 設定參數如下：

A. 選擇參考線。

B. 設定方向為向外

C. 設定樣式為線性

D. 在刀間距(度)中輸入值10

E. 設定切削方向於順時針

(9) 點選執行。產生結果如下圖。

側銑式加工

選取單一或多個側壁沿著曲線外型邊緣產生輪廓加工路徑。適合曲面及直壁面加工點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲面側銑式加工。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例Swarf_example.dgk。

(2) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的曲面側銑加工。

(3) 定義素材設定最小/最大值。

(4) 定義直徑6mm端銑刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，進退刀設垂直圓弧角度90，半徑0.5，短連結設圓弧，長連結設相對值，安全高設相對值。

(7) 依照頁面參數設定，選取要加工之曲面。

(8) 點選執行。產生加工路徑結果如下：

曲線外型Wireframe Profile Machining

曲線外型加工可以產生3D曲線的左側或右側刀具路徑。此工法與曲線側銑以及2.5D外型加工類似，相異的地方是允許3D空間的曲線以及不需要曲面即可計算刀具路徑。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲線外形。

以下將說明曲線外形工法所需的設定選項。

導引曲線Drive Curve－決定由那個參考線來產生切削移動。

參考線方向Pattern－選取加工的參考線。

曲線邊緣Curve Side－選擇你要加工的補正方向。

圓弧半徑Arc Radius－在轉角處產生圓弧平順化。

切削方向Cut Direction－用於設定刀具路徑切削的方向順銑、逆銑或雙向。

加工順序依Order by－加工順序有兩個選項，區域與Z層別。區域是口袋加工，個別口袋壓工完再換下一口袋。Z層別是同一個高度加工完，再移到下一個高度。

最低位置限制Lower Limit－用於設定刀具路徑最後底部的加工位置。

最低點Base Position－依選項設定刀具路徑最低位置。曲線與模型選項。

曲線Curve－沿3D曲線為最低位置。

模型Model－投影至模型上方。

軸向補正Axial Offset－依刀軸的方向定義軸向直補正加工。

過切保護Gouge Avoidance－定義加工時，不會發生碰撞的問題。

方式Strategy－曲面引起干涉時，決定刀具路徑的加工方式。

提刀Lift－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加工不

到，那該區域上的路徑就不會產生。

沿線連結Trace－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加

工不到，系統就會自動在可加工的區域上提刀到可加工設定。

預留量Thickness－模型公差，當過切保護勾選時用以偵測過切時的公差數值。

可設定單依公差或軸徑向公差。

過切移動值Degouge Tolerance－刀具路徑發生過切時的最大移動距離。

多層次切削Multiple Cuts－允許多層切削加工路徑。

模式Mode－決定產生多層切削加工路徑的方式。

關Off－該設定只有單一路徑產生

往下補正Offset Down－將上部的外型路徑向下補正。

往上補正Offser Up－向上補正底部外型路徑。

兩曲線間Offset Merge－將補正的上部和下部路徑合併成一個路徑。

最大切削深度Maximun Stepdown－每層切削量的距離

切削數量Max Number of Cuts－使用多層次切削，用於定義切削次數。

最高位置限制Upper Limit－用於設定刀具路徑最高的加工位置

類型Type－限制類型，曲線或不限制。

無None－不限制最高位置

曲線Curve－依3D曲線限制最高位置

補正Offset－最高位置設定值，僅適用於曲線類型

平順Smoothing－允許刀具路徑於特定公差內做平順化處理。

上/下軸向UP/Down Axis－平順化設定值。

操作範例說明；

(1) 滑鼠再物件管理列參考線處點右鍵，建立參考線，再插入檔案3D_Curve.dgk

(2) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工，曲線外形加工。

(3) 定義素材設定物件(最大/最小值)，類型參考線，增量值10。

(4) 定義直徑6mm端銑刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，短連結設相對值，長連結設相對值，安全高設相對值。

(7) 依照頁面參數設定，選取要加工之曲面。

(8)點選執行。產生加工路徑結果如下。

此工法路徑產生方式與直線投影相同，但投影機準線為使用參考線來完成。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲線法向加工。

參考線

樣式－定義加工方式，提供了三種選擇。

線性－以平行線的方式產生路徑。

圓形－以中心為基準最環形圓狀的路徑，與點投影亦同。

螺旋狀－以中心為基準設定順時針或逆時針的螺旋路徑，與點投影亦同。

路徑順序

單向：一提刀高度移動至下一路徑單節。

雙向連結：刀具路徑間距為直接連結不提刀。

方位角－定義XY平面的角度範圍。

刀間距(度)若選擇參考方式為線性，以此值為路徑刀間距，單位為度。若選擇參考方式為圓形或螺旋狀，此處刀間距為每層下刀距離。

參考線範圍－將限制數目選項勾選後，即可對參考線的投影區域設定限制。

起始Start與結束End－範圍為0～1，參考線全長為1。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例cjannels.dgk

(2) 由參考線工具列產生一新參考線，並由開啟檔案方式載入範例Spine.dgk

(3) 定義素材設定最小/最大值。

(4) 定義直徑10mm球刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，短連結設沿曲面連結，長連結設相對值，預設值為相對值。

(7) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的曲線法向加工。

(8) 設定參數如下：

A. 選擇參考線。

B. 設定方向為向外

C. 設定樣式為線性

D. 在刀間距(度)中輸入值10

E. 設定切削方向於順時針

(9) 點選執行。產生結果如下圖。

側銑式加工

選取單一或多個側壁沿著曲線外型邊緣產生輪廓加工路徑。適合曲面及直壁面加工點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲面側銑式加工。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例Swarf_example.dgk。

(2) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的曲面側銑加工。

(3) 定義素材設定最小/最大值。

(4) 定義直徑6mm端銑刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，進退刀設垂直圓弧角度90，半徑0.5，短連結設圓弧，長連結設相對值，安全高設相對值。

(7) 依照頁面參數設定，選取要加工之曲面。

(8) 點選執行。產生加工路徑結果如下：

曲線外型Wireframe Profile Machining

曲線外型加工可以產生3D曲線的左側或右側刀具路徑。此工法與曲線側銑以及2.5D外型加工類似，相異的地方是允許3D空間的曲線以及不需要曲面即可計算刀具路徑。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲線外形。

以下將說明曲線外形工法所需的設定選項。

導引曲線Drive Curve－決定由那個參考線來產生切削移動。

參考線方向Pattern－選取加工的參考線。

曲線邊緣Curve Side－選擇你要加工的補正方向。

圓弧半徑Arc Radius－在轉角處產生圓弧平順化。

切削方向Cut Direction－用於設定刀具路徑切削的方向順銑、逆銑或雙向。

加工順序依Order by－加工順序有兩個選項，區域與Z層別。區域是口袋加工，個別口袋壓工完再換下一口袋。Z層別是同一個高度加工完，再移到下一個高度。

最低位置限制Lower Limit－用於設定刀具路徑最後底部的加工位置。

最低點Base Position－依選項設定刀具路徑最低位置。曲線與模型選項。

曲線Curve－沿3D曲線為最低位置。

模型Model－投影至模型上方。

軸向補正Axial Offset－依刀軸的方向定義軸向直補正加工。

過切保護Gouge Avoidance－定義加工時，不會發生碰撞的問題。

方式Strategy－曲面引起干涉時，決定刀具路徑的加工方式。

提刀Lift－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加工不

到，那該區域上的路徑就不會產生。

沿線連結Trace－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加

工不到，系統就會自動在可加工的區域上提刀到可加工設定。

預留量Thickness－模型公差，當過切保護勾選時用以偵測過切時的公差數值。

可設定單依公差或軸徑向公差。

過切移動值Degouge Tolerance－刀具路徑發生過切時的最大移動距離。

多層次切削Multiple Cuts－允許多層切削加工路徑。

模式Mode－決定產生多層切削加工路徑的方式。

關Off－該設定只有單一路徑產生

往下補正Offset Down－將上部的外型路徑向下補正。

往上補正Offser Up－向上補正底部外型路徑。

兩曲線間Offset Merge－將補正的上部和下部路徑合併成一個路徑。

最大切削深度Maximun Stepdown－每層切削量的距離

切削數量Max Number of Cuts－使用多層次切削，用於定義切削次數。

最高位置限制Upper Limit－用於設定刀具路徑最高的加工位置

類型Type－限制類型，曲線或不限制。

無None－不限制最高位置

曲線Curve－依3D曲線限制最高位置

補正Offset－最高位置設定值，僅適用於曲線類型

平順Smoothing－允許刀具路徑於特定公差內做平順化處理。

上/下軸向UP/Down Axis－平順化設定值。

操作範例說明；

(1) 滑鼠再物件管理列參考線處點右鍵，建立參考線，再插入檔案3D_Curve.dgk

(2) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工，曲線外形加工。

(3) 定義素材設定物件(最大/最小值)，類型參考線，增量值10。

(4) 定義直徑6mm端銑刀。

(5) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(6) 進退刀與連結選單，短連結設相對值，長連結設相對值，安全高設相對值。

(7) 依照頁面參數設定，選取要加工之曲面。

(8)點選執行。產生加工路徑結果如下。

路徑工法與沿面投影類似，但不受鄰邊未選取的模型影響。當使用在5axis加工時，其刀軸軸心會依曲面的UV法線方向產生加公路徑。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取曲面法向投影。

曲面邊界 －判別路徑參考曲面邊界的邊緣內部還是邊緣外部。

曲面加工方式(Surface Units)－用於定義加工曲面計算的方式。

距離(Distance)－依曲面性質產生加工間距(Pitch)

參數(Parametric)－依參數式性質產生加工間距。

標準值(Normalised)－依參數式標準值產生加工間距。

其他參數設定同於沿面投影加工設定方式

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例5_axis_test.dgk

(2) 定義素材設定最小/最大值

(3) 定義直徑6球刀

(4) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高

(5) 進退刀與連結選單，短連結設沿曲面連結，長連結設相對值，預設值設相對值。

(6) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的曲面法向投影

(7) 參數設定如下圖所示：

A、曲面邊界＝外部

B、 曲面加工方式＝距離

C、 參考方向＝U

D、刀間距中輸入值1

E、 選取如下圖曲面：

(8) 點選執行。曲面法向加工無多餘路徑產生，結果如下圖。

外型單刀Profile Machining

選取單一或多個曲面沿著曲面外型邊緣產生輪廓加工。這種加工方式指示用於曲面的選取，並不適用於三角網格(trangle)加工。

點取工法選單 選擇精加工圖形選鈕，選取外型單刀。

在利用該加工策略時，系統會要

求在該工件下選取一個基準面。

如果沒有該基準面，則系統在計

算時就非常困難，就有可能導致

不能產生刀具路徑

導引曲線(Drive Curve)－判別輪廓線是在曲面邊界的邊緣內部還是邊緣外部。如下圖。

徑向補正Radial Offset－刀具和曲面邊界的縫隙。

切削方向Direction－用於設定刀具路徑的切削方向順銑、逆銑或雙向。

最低位置限制Lower Limit－用於設定刀具路徑最後的加工位置。

最低點Base Position－路徑的最低點位置。

自動Automatic－刀具路徑投影到工件上，如下圖示：

如果沒有輔助曲面，也就沒有路徑產生。同時如果沒有該基準平面，一樣也不能產生路徑。如上下圖。

導引曲線Drive Curve － 使用所選取面的邊緣線。

軸向補正Axial offset － 路徑相對於所選取面的高度，因此如果你希望刀具路徑在所選取面上，你就必須給一個高度值。若刀具要接觸工件表面高度為零的話，那麼你就要選擇最低位置限制(Lower Limit)中的導引曲線選向來設定。

選取兩個輔助曲面，以及一基準面即可產生下圖所示刀具路徑(依箭頭Offset值設定)。

過切保護Gouge Avoidance－設定加工曲面輪廓時，不會發生碰撞問題。該這樣需選取最低位置限制(Lower Limit)中導引曲線(Drive Curve)選項才作動。

方式Strategy－另一曲面引起干涉時，決定刀具路徑的加工方式。

提刀Lift－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加工不到，那該區域上的路徑就不會產生，如下圖示：

沿線連結Trace－選取該選項後，系統將會偵測加工的最低點處，如果該區域加工不到，系統就會自動在可加工的區域向上提刀到可加工的區域。提刀的高度在最高點(Upper Limit)選項中設定。如果沒有指定該參數值，則系統就按最大值設定。產生的路徑如下圖所示：

最高位置限制Upper Limit Checkbox－用於設定加工高度 設定後如路徑超出設定值就會被刪除。該選項只在方式(Strategy)中沿線連結(Trace)和過切保護(Gouge Check)選項打勾時才有效。

最高點Upper Limit Value －該參數為加工曲面最高輪廓的距哩，該距離須在最高點限制(Upper Limit Checkbox)被勾選後才有效

多層次切削(Multiple Cuts)－允許多次加工輪廓路徑。

方式(Mode)－決定產生多次加工輪廓路徑的方式。

這些選項模式分別經由下面的圖示顯示他們的區別：

關閉(Off)－該設定只有單一路徑的輪廓產生，如下圖示：

往下補正(Offset Down)－將上布的輪廓路徑向下補正。如下圖示：

往上補正(Offset Up)－向上補正底部輪廓路徑，如下圖所示：

兩曲線間(Offset Merge)－將補正的上部和下部路徑合併成一個路徑如下圖所示：

最大切削深度(Maximum Stepdown)－每層切削量的距離。

切削刀數(Number of Cuts)－在使用多次切削時，用於定義切削次數。選取該項，設定值為3，結果如下圖所示。

負切削(Nefative Clearance)

現在當你使用輪廓加工策略時，你可以設定負切削值。該功能可以允許你在曲面邊界產生路徑。下面的範圍使用了一直徑為20的平底刀做加工，同時也選取了最低位置限制－最低點中的導引曲線功能。如下圖所示：

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選取檔案中範例5axisModel.dgk

(2) 定義素材設定最小/最大值

(3) 定義直徑1端銑刀

(4) 定義提刀高度與起始點，重設安全高度與素材中心安全高。

(5) 進退刀與連結選單，短連結設沿曲面連結，長連結設相對值，安全高設相對值。

(6) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的外型單刀。

(7) 選取如下圖溝槽曲面：

(8) 參數設定如下圖所示：

A. 範圍＝邊界內部。

B. 切削方向＝順銑。

C. 最低點＝導引曲線。

D. 過切保護＞方式＝沿線連結。

E. 多層次切削＞模式＝網上補正

最大切削深度＝0.5

切削刀數＝4

(9) 點選執行。產生結果如下圖溝槽路徑。

第七章 清角精加工 Corner Finishing

說明

插銑清角Stitch Corner Toolpath

此功能會自動依計算之刀具以及選擇欲參考刀具來產生插銑的清角路徑，騎路徑的清角範圍會依據參考刀具與曲面之夾角的參數運算而得知。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取插銑清角。

選項設定的名詞解釋與多刀清角亦同。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選曲檔案中範例 cowling.dgk。

(2) 參數設定與多刀清角操作範例亦同。

(3) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的插銑清角加工 。

參數設定如右下圖所示：

(4) 點選執行，產生結果如下圖。

沿外型清角Along Corner

此功能會自動依計算之刀具以及選擇欲參考刀具來產生沿外形的清角路徑，其路徑的清角範圍會依據參考刀具與曲面之夾角的參數運算而得知。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取沿外型清角。

選項設定的名詞解釋與多刀清角亦同。

＊ 差別在於多刀清角有分離區域，而沿外形沒有

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選曲檔案中範例 cowling.dgk。

(2) 參數設定與多刀清角操作範例亦同。

(3) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的沿外型清角加工 。

參數設定如右下圖所示：

(4) 點選執行，產生結果如下圖。

自動清角Automatic Corner

此功能為一多刀清角功能，依現在的刀具、參考刀具，自動在陡峭的區域使用插銑方式加工，在淺灘的區域用沿外型的方式加工，而陡峭及淺灘的區分角度可依使用者設定。

點取工法選單選擇精加工圖形選鈕，選取自動清角。

選項設定的名詞解釋與多刀清角亦同。

操作範例說明：

(1) 由下拉功能表選曲檔案中範例 cowling.dgk。

(2) 參數設定與多刀清角操作範例亦同。

(3) 點選工法選單圖形鈕，選取精加工的自動清角 。

參數設定如右下圖所示：

(4) 點選執行，產生結果如下圖。

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