鐵錳鋁鉻碳合金相變化與抗腐蝕

Abstract

本論文利用掃描式電子顯微鏡，穿透式電子顯微鏡與X光能量散佈分析儀等，觀察研究單一沃斯田鐵以及(肥粒鐵 + 沃斯田鐵)雙相 FeMnAlCrC 合金之顯微結構及抗腐蝕性。依據實驗結果，本論文所得到的具體研究結果如下： (一)、在淬火狀態下，Fe-30wt.%Mn-9wt.%Al-5wt.%Cr-0.7wt.%C 合金的顯微結構為單一沃斯田鐵相。當此合金在 550 到 750℃ 時效處理後，細微的 (Fe,Mn)3AlC 碳化物 (k′ 碳化物) 會在沃斯田鐵相基地內形成。此外，隨著時效溫度的上昇，在晶界上的顯微結構變化依序為：(M7C3 碳化物 ＋ D03) → (M7C3 碳化物 ＋ B2) → (M7C3 碳化物 ＋ α)。此現象至今從未被其他學者在 FeMnAlC 以及 FeMnAlCrC 合金系統中發現過。 (二)、在淬火狀態下，Fe-30wt.%Mn-7wt.%Al-xwt.%Cr-1wt.%C alloys (x=0, 3, 6 和 9) 合金的顯微結構為單一沃斯田鐵相。經過電化學腐蝕測試的研究發現，除了不含鉻的合金之外，其餘合金都能發現有明顯的鈍化區。在鉻的添加不超過 6 wt.% 時, 腐蝕電位及孔蝕電位皆會隨著鉻含量的增加而明顯的上昇。但是當鉻含量增加到 9 wt.% 時，腐蝕電位及孔蝕電位皆會下降。造成此抗腐蝕性質變差的原因是由於在沃斯田鐵基地內和晶界上有 (Fe,Mn,Cr)7C3 碳化物析出。對於高鉻含量 (Cr≥3wt.%) FeMnAlCrC 的抗腐蝕性質研究從未在以前的文獻中被發表過。 (三)、在淬火狀態下，Fe-30wt.%Mn-10wt.%Al-4st.%Cr-0.45wt.%C 合金的顯微結構為(肥粒鐵 + 沃斯田鐵)之混合相。當此合金在 550℃ 做時效處理後，Hägg 碳化物 (M5C2-type 碳化物) 會在D03 區域的 a/2〈100〉反向晶界上析出。此種 Hägg 碳化物至今從未被其他學者在FeMnAlC 以及 FeMnAlCrC 合金系統中發現過。利用穿透式電子顯微鏡以及擇區繞射技術，Hägg 碳化物與 D03 基地之間的方向關係為： M5C2 // D03 以及 M5C2 // D03。Hägg 碳化物和α-type (α, D03, B2) 相間的方向關係也從未被其他學者中發現過。 (四)、Fe-30wt.%Mn-10wt.%Al-4st.%Cr-0.45wt.%C 合金在固溶處理並急速淬火後，其顯微結構為(肥粒鐵 + 沃斯田鐵)之混合相。當此合金經過 650℃ 時效處理後，細微的 (Fe,Mn)3AlC 碳化物 (k′ 碳化物) 會在沃斯田鐵相基地內形成。此外，隨著時效時間的延長，在肥粒鐵基地內的顯微結構之變化依序為：(B2 + Hägg 碳化物) → (B2 + Hägg 碳化物 + β-Mn) → (B2 + Hägg 碳化物 + β-Mn + M23C6 碳化物)。此種顯微結構之變化至今從未被其他學者在FeMnAlC 以及 FeMnAlCrC 合金系統中發現過。