晶粒度對析出硬化型不銹鋼強度的影響

Effects of Grain Size on the Mechanical Strength of the Precipitated-Harden Stainless Steel

藍元孝

晶粒大小 ； 析岀硬化型 ； 機械性質 ； grain size ； precipitated-harden ； mechanical properties

屏東科技大學機械工程系所學位論文

2016年

碩士

趙志燁

繁體中文

高爾夫球球道木桿頭，在沒有特徵時間(CT)的限制下，設計皆朝向薄化(材料的極限)，因此，高溫熱處理的變異量，影響甚大。目前商用高爾夫球球道木桿頭，以455、465、17-4析岀硬化型不銹鋼為大宗，本文主要目的為探討455、465、17-4析岀硬化型在高溫熱處理晶粒大小對機械性質的影響，基本的顯微結構是麻田散鐵；且晶粒越大，與抗拉強度、降伏強度成反比、與硬度及延伸率無明顯差異，高溫熱處理溫度介於850-1050℃結果如下所示： 1. 455不銹鋼經不同高溫熱處理後，其抗拉強度、降伏強度與延伸率，分別介於140-164ksi、130-149ksi、10.7-11.5%之間。機械性質與晶粒大小之關係為，σY=125.4+101.6D-1/2，其中晶粒大小介於12.7至59.2μm之間。 2. 465不銹鋼經不同高溫熱處理後，其抗拉強度、降伏強度與延伸率，分別介於145-155ksi、140-143ksi、11.7-12.4%之間。機械性質與晶粒大小之關係為，σY=139.5+310D-1/2，其中晶粒大小介於44.5至50.4μm之間；另可觀察到晶粒大小變化不大，受來料(未熱處理)晶粒過大影響，顯示晶粒大小有上限。 3. 17-4PH不銹鋼經不同高溫熱處理後，其抗拉強度、降伏強度與延伸率，分別介於157-165ksi、142-150ksi、40-16%之間。機械性質與晶粒大小之關係為，σY=141.6+73.4D-1/2，其中晶粒大小介於14.0至38.9μm之間。 4. 以上結果符合Hall-Petch方程式，同時觀察，1770低合金鋼經不同高溫熱處理後，其抗拉強度、降伏強度與延伸率，分別介於151-158ksi、140-150ksi、11.0-11.2%之間。機械性質與晶粒大小之關係為，σY=139.2+46.4D-1/2，其中晶粒大小介於12.5至35.4μm之間，亦與上述結果相似。

The characteristic time (CT) of Fairway wood is not restriction resulting to thinning design. In addition, the Fairway wood would be usually producted by use of the pecipitated-harden stainless steel such as Custom 455, Custom 465 and 17-4PH. However, the grain sizes of the alloys would play an improtant role on the thinning design, of which being various high- temperature heated treatment. Therefore, the purposes of the present studies are focused on the effects of Grain Size on the Mechanical Strength of the Precipitated-Harden Stainless Steel. Some results are described as following: 1. The tensile strength, yield strength and elongation of Custom 455 stainless steel are between 140 to 164ksi, 130 to 149ksi and 10.7 to 11.5% respectively after heat treatment in different temperature. The relationship between Mechanical properties and grain size is σY = 125.4 + 101.6D-1/2, and the grain size is between 12.7 to 59.2μm. 2. The tensile strength, yield strength and elongation of Custom 456 stainless steel are between 145 to 155ksi, 140 to 143ksi and 11.7 to 12.4% respectively after heat treatment in different temperature. The relationship between Mechanical properties and grain size is σY = 139.5 + 310D-1/2, and the grain size is between 44.5 to 50.μm. Incidentally, Grain size can be observed just little change. Because grain size is too large impact (no heat treatment ), it has an upper limit. 3. The tensile strength, yield strength and elongation of Custom 456 stainless steel are between 157 to 165ksi, 142 to 150ksi and 40 to 16% respectively. The relationship between Mechanical properties and grain size is σY = 141.6 + 73.4D-1/2, and the grain size is between 14.0 to 38.9.μm. 4. These results are in compliance with Hall-Petch equation, and we observe the tensile strength, yield strength and elongation of 1770 low-alloy steel are between 151 to 158ksi, 140 to 150ksi and 11.0 to 11.2% respectively after heat treatment in different temperature. The relationship between Mechanical properties and grain size is σY = 125.4 + 101.6D-1/2, and the grain size is between 12.7 to 59.2μm. The result is the same.

1. [2] 許勝安，「高爾夫球頭材質探究」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2014
   連結：
2. [3] 施聖瑋，「17-4PH和455不銹鋼焊接性分析」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2009
   連結：
3. [8] 曾秀鳳，「現今高爾夫球桿基本概念」，大學高爾夫學刊編輯委員會。
   連結：
4. [14] 戴廷諭，涂瑞洪，「高爾夫球推桿介紹」，屏東大學體育第十二期。
   連結：
5. [15] 郭癸賓、趙志燁、何維華，「高爾夫桿頭合金材料機械性質之探討」，國立屏東科技大學、臺北市立大學運動器材科技研究所，華人運動生物力學期刊，第11期，第34-40頁，2014年10月。
   連結：
6. [23] 郭癸賓、趙志燁，國立屏東科技大學，「高爾夫球桿頭擊球面厚度與特徵時間關係之探討」，嘉大體育健康休閒期刊第十三卷二期，158-168頁，2014年8月。
   連結：
7. [28] 梁祐銘，「高強度、高導電度粉末冶金銅工件之研究」，碩士論文，國立臺灣大學，材料科學與工程學研究所，2011年7月。
   連結：
8. [30] G.P. Zhang ,“Length-scale-controlled fatigue mechanisms in thin copper films”, Acta Materialia, Volume 54, Issue 11, Pages 3127–3139, June 2006
   連結：
9. [31] ASM Handbook – Vol 03 - Alloy Phase Diagrams
   連結：
10. [32] 陳碧亭，「雙向區沃斯回火延性鑄鐵之顯微結構研究」，碩士論文，國立台北科技大學，材料科學與工程研究所，2011年6月。
    連結：
11. [1] Donnald R. Askeland‧Pradeep P.phule，「Essentials of Materials Science and Engineering」，學銘圖書有限公司‧歐亞書局有限公司，2012年9月
12. [4] 謝佩娟，「密度7.5g/cm3鐵基不銹鋼高爾夫球頭材質開發」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2014
13. [5] 徐文光，「鐵-11鉻-8.5鈷-8鎳-5鉬-1.25鋁合金相變化與性質分析」，碩士論文，國立屏東科技大學，機械工程研究所，2007。
14. [6] 陳瑞凱，詹益愷，「不銹鋼種類與材質磁性的關係」，國立清華大學奈微與材料科技中心。紀翔瀛，高爾夫球頭，金屬工業研究發展中心ITIS 計畫
15. [7] 紀翔瀛，高爾夫球頭，金屬工業研究發展中心ITIS計畫
16. [9] 蔡顯榮，高爾夫球小百科，靈活文化，台北，第7-9頁，2005。
17. [10] 材田敏郎，高爾夫球教室初級篇，聯廣圖書，台北，第72頁，2001。
18. [11] Malcolm Campbell，高爾夫學習百科，邦城文化，台北，第32-37頁，2003。
19. [12] Gary Player，Chris Whales，Duncan Cruickshank，高爾夫全書，商周，台北，第48-55頁，2001。
20. [13] 周奕戎，涂瑞洪，王金成，吳季龍，「不同型式高爾夫推桿對推桿距離影響之探討」，第四屆運動科學暨休閒遊憩管理學術研討會論文集，2011。
21. [16] 褚高宇，「新型高爾夫球頭鐵桿頭材料開發」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2015
22. [17] 謝欣哲，「鐵-25鉻-5鋁合金相變化」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2015
23. [18] Kang Chen，GOLF SHAFT FLEX高爾夫球 球桿身的軟硬度，網址：http://kangchen.blogspot.tw/2008/08/golf-shaft-attributes-flex.html，2008
24. [19] 曾義松，「球桿握把概述」，網址：http://www.golfa.tw/grip.htm
25. [20] 李雨農，認識高爾夫，網址：http://mail.tku.edu.tw/002574/class-1.htm，2008
26. [21] The United States Golf Association and R&A Rules Limited, pp.147-158,2012
27. [22] R&A,2014,Rules of Golf, R&A, Available at: http://www.randa.org
28. [24] ISRAEL.PUERTO RICO,“Carpenter Stainless Grades”,Taipei Taiwan Carpenter Technology(Taiwan)Ltd,1999
29. [25] High Temp Metals, Inc: http://www.hightempmetals.com/techdata/hitempAM355data.php
30. [26] NISSHIN STEEL CO,http://products.nisshin-steel.co.jp/catalogue/stainless/nss_1770/index.shtml,2011
31. [27] 李勝隆，「熱處理-金屬材料原理與應用」，第90頁，全華圖書股份有限公司，2014年8月
32. [29] 黃振賢，機械材料，新文京開發出版股份有限公司，修訂二版，2007。
33. [33] 顧凱仁，「鐵-12鉻-11鎳-1.5鈦-1鉬合金相變化」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，2008年7月。