光學(xué)顯微鏡(OM)觀測熱加工金屬相微結(jié)構(gòu)改變

以感應(yīng)線圈加熱法在射出筒內(nèi)面制作鎳基金屬粉末熔合涂層之微結(jié)構(gòu)分析

在雙金屬料管的感應(yīng)加熱制程中，料管內(nèi)面之合金層易因加熱功率、最高溫度、持溫時間的選用不當，
造成大量孔洞缺陷的問題。

將針對最高溫度、高溫保持時間對鎳基合金層的顯微組織、孔洞缺陷的影響進行探討。

實驗將分兩部分進行，其一為利用模擬實驗法，系將鎳基合金粉末放入AISI 4140 鋼試片中，
于真空中利用高週波爐分別在最高溫度(920℃~1180℃)下熔解鎳基合金粉末

并于溫度達到后，分別持溫(0~10分鐘)，之后爐冷至700℃再空冷到室溫。

利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)，分析鎳基合金層、鎳基合金層與鋼材界面處之顯微結(jié)構(gòu)、成份分析、孔洞缺陷及界面擴散情形。

實驗結(jié)果顯示，當最高溫度為920℃~1050℃時，不論持溫與否，鎳基合金層皆含有γ-Ni、CrB、Cr7C3等相。
從金相觀察可發(fā)現(xiàn)，隨著最高溫度與持溫時間的增加CrB與Cr7C3等相有粗化與含量減少的趨勢。
另外，隨著最高溫度與持溫時間的增加，合金層與鋼材界面所生成之白層即擴散區(qū)有變寬的趨勢。

其二為現(xiàn)場實驗法，系利用感應(yīng)線圈在不同加熱功率(200~285KW)、最高溫度(1020~1040℃)、
持溫時間(10、30、50sec)、回轉(zhuǎn)速(1000~1300rpm) 等條件下，
對內(nèi)層含有鎳基合金粉末之料管進行加熱。從實驗中發(fā)現(xiàn)持溫時間不足時，
合金層表層因溫度較低，所形成之液體量無法充分填滿孔隙，而形成蠕蟲狀之孔洞缺陷；
持溫時間太長時，合金層容易生成粗大的樹枝狀晶，阻礙了液體的流動，促進凝固縮孔的生成。

從顯微組織觀察得知，隨著最高溫度與持溫時間的增加，有利樹枝狀晶的生成，且樹枝狀晶的生成，
會使合金層中CrB，和Cr7C3等硬化相分佈不均，使合金層硬度降低。樹枝狀晶，

一般由界面往合金層表面生長。另外，合金層經(jīng)X光繞射分析(XRD)，
合金層主要含有γ-Ni、Ni3B、Ni3Si、CrB、Cr7C3等相。其中CrB和Cr7C3是主要的硬化相，
也是造成合金層擁有高硬度的主因。

隨著最高溫度與持溫時間的增加，合金層界面生成之白層即擴散區(qū)，
因來自基材(即料管)的元素擴散越快，在界面形成的金屬間化合物層也就越寬。
當750~1030℃加熱時間高于800sec后，鐵元素之擴散已經(jīng)遍及整個合金層，
當最高溫度與持溫時間增加時，在界面與界面附近之硬化相有粗化與含量減少的趨勢