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#4月團
【臺大學術卓越系列報導—工學院先進鋼鐵組織控制研究中心之超強奈米鋼之研發】
楊哲人教授
「材料科與工程學」之教學與研究在臺灣首先發源於本校工學院機械系金屬材料組。本校第二任校長陸志鴻教授於1950年代即在工學院講授「材料結構與缺陷」課程，並極力推動「工程材料」的研究，並且於1971年獲得美國國際基金會專款補助，購置全台第一部材料結構分析研究用的穿透式電子顯微鏡 (型號JEOL 100U，本儀器現保存於工學院工綜館一樓展示廳， 如圖一所示)，奠定材料顯微結構研究與其分析技術之基礎，相關的鋼鐵與金屬材料研究歷經了47年的歲月，材料已擁有 六部 穿透式電子顯微鏡(TEM)，均為當年該階段的先進穿透式電子顯微鏡(如圖二所示)，這些TEM設備培育不少材料結構研究人才，也使得臺大材料系在國際上發光發熱。
2011年材料系在巴西CBMM公司(世界第一大的鈮礦公司) 與中鋼公司之贊助成立先進鋼鐵組織控制工程研究中心， 由材料系楊哲人教授擔任中心主任，成員教授共五人，分別研究鋼鐵合金設計、製程加工、組織分析、機械性質及腐蝕防冶。中心的主要目標在開發先進節能減碳的超高強度汽車鋼板。為了節省能源消耗與兼顧乘車安全，汽車用鋼材使用的強度等級愈來愈高。高強度鋼通常採用麻田散鐵或變韌鐵為主要顯微組織的相變態強化設計，然而此類鋼材加工成形性不佳，為了得到優良強化與成形性組合，本研究團隊採用鈦-鉬(鈦-釩或鈦-鈮)複合添加之合金設計，配合熱軋軋延參數之精緻控制，利用肥粒鐵晶粒細化及奈米碳化物析出複合強化機制來產製高強度熱軋汽車用鋼。傳統析出強化型鋼板由於析出物之體積分率不足，其整體抗拉強度僅可達到590MPa。本中心團隊以界面析出奈米碳化物技術開發出抗拉強度980MPa等級之析出強化型超高強度熱軋鋼板，其伸長率可達18%的水準，鋼材中具有高密度的奈米碳化物散佈於肥粒鐵基地中 (列陣式排列的奈米碳化物佈散於肥粒鐵基地，如圖三所示)，以大量奈米碳化物的析出強化機制來達到超高強度之目標。此奈米碳化物強化的鋼材具有極高強度與良好加工成形性，已被廣泛應用於卡車之大樑、汽車之防撞鋼樑、安全汽囊零件等汽車部件。
本中心最近亦致力於新型奈米變韌鐵合金鋼之研發，應用於新型防彈鋼板。經由合金設計及適當低溫恆溫處理，此種大量新型奈米變韌鐵組織可以被巧妙地控制生成在大型的板材中，本中心對奈米變韌鐵抗彈鋼板材料，己完成極快速撞擊實驗(split Hopkinson bar)，應變率達103s-1以上，已證實本類奈米鋼材有超高強度(高於2000MPa)與極佳延展性 (延伸率大於40%)，本項研究已引起歐美與日本先進國家之注目。本項成果將應用於防彈車及裝甲車等裝備。
楊哲人教授多年來使用電子顯微鏡在鋼鐵奈米組織之研究，其貢獻已獲得國際相關學術單位的肯定，於2017年11月韓國顯微鏡學會50週年慶，獲得第一屆韓國顯微鏡學會會士榮銜 (如圖四)。
#便當心情－我要買不銹鋼便當盒（1）
好吧～我承認我真的很愛買！找到機會就想買！
實在有點不捨讓女兒用一個超過二十年的老便當盒，
又想到一個好的不鏽鋼便當盒可以用很多年，而且買了天天都用得到，
所以．最後．還是．決定要買個新的便當盒，就當是送給女兒上國中的禮物吧！(謎之音：根本就是在讓自己愛買的行為合理化。切～)
買便當盒就買便當盒！這張怪怪圖跟便當盒有什麼關係呢？
哈～哈～因為我很阿花＋臭屁啊～
因想買304不銹鋼材質的便當盒，也要展顯本人材料工程的修習，
一時心血來潮，突然覺得應該要來溫習一下：奧斯田鐵 (Austenite) 不銹鋼，是在FeC合金相圖裡的哪個位置？
一看到這相圖，整個青春歲月的回憶都湧上心頭了...... (謎之音：這難道是初老的症頭？！)
相信我親愛的老同學們，一定也會對這圖相當有感情！也充滿了回憶吧！嘻嘻......
ㄟ～我好像離題了！回到主題，
奧斯田鐵系不銹鋼，平時最常看到的304不銹鋼即為此類，其標準成分是18%鉻加8%鎳，就是大家一般所稱的18-8不銹鋼。此類不銹鋼的特性為無磁性、無法藉由熱處理方法來改變其金相組織結構、加工性佳，又因含合金元素-鎳，所以抗蝕性比只含鉻﹝不含鎳﹞的另兩類不銹鋼更優。
之前新聞曾報導過，品質不佳且成分不明的不銹鋼，這種主要是：大陸大量加工生產的201不鏽鋼，此類鋼材含錳防鏽，價格上相當低廉，買不銹鋼器皿時，要盡量避免買到這類材質標示不明的商品。
還有一種含有些許磁性，可讓磁鐵吸附的不銹鋼，其實這也是不銹鋼的一種（肥粒鐵系不銹鋼），就是大家一般所稱的18-0，即430不鏽鋼，其標準化學成份為16~18%鉻，含碳量低。這種不銹鋼製品表面可經由熱處理硬化、增加強度防鏽，用菜瓜布刷洗一段時間，再用廚房紙巾擦試，紙巾會黑黑(鐵)，表面熱處理層掉了之後就易生鏽。此類不銹鋼，因不含鎳所以價格上也比較低廉。坊間有種複合金炒鍋，店家號稱含鐵，熱傳導高，食物較快熟，這鍋用的不鏽鋼層就是430，真不懂為什麼還可以賣的貴３３呢？？？
大家若看不懂FeC合金相圖也沒關係，以上廢話這麼多的結論就是：一分錢一分貨啦～要盡量選購品牌有口碑，材質標示明確清楚的304不銹鋼便當盒就對了！
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天泰銲接教室之銲接用語【雙相不銹鋼(Duplex S.S)】 雙相不銹鋼是種具有沃斯田鐵相及肥粒相的不銹鋼。在凝固點正下方溫度時，為肥粒鐵單相，但溫度隨 ... ... <看更多>
肥粒鐵 在 Re: [問題] 肥粒鐵系不鏽鋼為何無法熱處理? - 看板ChemEng 的推薦與評價
※ 引述《EEEAV (小向)》之銘言：
: 寫研究所考古題碰到的問題
: terrific 和 austenitic系的不鏽鋼無法淬火
: google找的答案只說無法熱處理但都沒有說明,上來求救高手解答
可以參考看看，我也不太確定答案是甚麼。
先想想為什麼要淬火，是為了讓材料變硬，
如何變硬，則是讓材料加熱到沃斯田鐵區，急冷。
為何要急冷則是，理論上讓材料進行【無擴散相變化】，
成為麻田散鐵。
材料如果冷卻速度非常非常慢，因為溫度降低，
鐵對碳溶解度降低，碳就會析出跑來跑去，鐵也會跑來跑去，
結果形成鐵很多的【肥粒鐵】，和碳很多的【雪明碳鐵】。
無法硬化。
所以淬火需要兩個東西
【沃斯田鐵區】越大越好。
【冷卻速度】越快越好。
不銹鋼不會生鏽是因為含鉻。
肥粒鐵型不鏽鋼是高鉻不鏽鋼，因為鉻是【肥粒鐵區穩定元素】，
所以它的【肥粒鐵區】很大很大。但這個區域對淬火沒幫助。
結論一:肥粒鐵型不鏽鋼無法淬火。
沃斯田鐵型不鏽鋼是高鎳不鏽鋼，意思是它含有很多鉻之外也有很多鎳，
鎳是【沃斯田鐵區穩定元素】，所以它的沃斯田鐵區很大很大。
照理說淬火情形應該好棒棒。教科書提到，加熱到480度~860度間，
會有碳化鉻在晶粒邊界析出，鉻與碳結合後，晶粒內的鉻含量就會非常低，
無法抗腐蝕，不鏽鋼就變成生鏽鋼了。
結論二:沃斯田鐵型不鏽鋼無法淬火。
以上是我看書的個人猜測。
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 58.114.161.47
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/ChemEng/M.1423220305.A.A0E.html
沃斯田鐵相變成麻田散鐵時，【體積會膨脹】，因為淬火是由工件表面冷到內部，
外表面會先形成無敵硬麻田散鐵，等冷到內部時，內部的沃斯田鐵，無法順利膨脹
成麻田散鐵，因為外表面把它卡死了，外面被撐開【有殘留張應力】，內部被擠
【有殘留壓應力】，如果工件內部相變成功，工件就會爆汁，表面有【淬火裂痕】。
如果內部相變失敗，就會有常溫的【殘留沃斯田鐵】，以上提到的殘留應力也會保存
下來。
為什麼會講到這個，要比較成功的淬火，課本推薦 marquenching【麻淬火】，
先把工件降溫到開始麻田散鐵相變化的溫度以上一點點【Ms】，然後開始恆溫等待，
等到整個工件溫度一致時，再淬火，讓它溫度更進一步降下去。可以確保整塊工件，
幾乎在同一時間，相變成麻田散鐵。不會有【淬火裂痕】或【殘留沃斯田鐵】。
以下是2.0版猜想:
沃斯田鐵型不鏽鋼，Ms可能在480度~860度之間，如果進行麻淬火，在Ms以上一點點
的溫度保持很長一段時間，大量碳化鉻在晶粒邊界析出，完成淬火後，晶粒內部含鉻
量不足，結果成為生鏽鋼。
※ 編輯: gudon (58.114.161.47), 02/08/2015 18:08:34
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