材料的加工與接合

以鑄造與熱鍛造分別製作相同形狀的碳鋼零件時,一般而言鍛造件的韌性與疲勞強度較優。其原因何者正確?

  1. A鑄造組織被破壞而晶粒變細,內部小空隙被壓合,並形成沿形狀的鍛流線
  2. B熱鍛造時不發生回復與再結晶,殘留大量加工硬化,硬度達到鑄造件的數倍
  3. C鍛造的大應變使沃斯田鐵穩定,碳鋼的晶體結構以FCC狀態一直保留到室溫
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正確答案:A. 鑄造組織被破壞而晶粒變細,內部小空隙被壓合,並形成沿形狀的鍛流線

熱鍛造時,粗大的柱狀晶或樹枝狀晶等鑄造組織因大變形與再結晶而被破壞,成為細小的等軸晶粒。內部的小縮孔與氣孔,只要不與表面相通,也會被壓合而消失。此外,夾雜物與偏析沿變形方向被拉長,形成沿零件形狀的條紋狀鍛流線(纖維流),沿此方向的韌性與疲勞強度變高(橫越流線的方向反而較低,因此會設計模具使流線沿著形狀)。熱加工時加工中會發生回復與再結晶,幾乎不會殘留加工硬化,因此認為殘留大量加工硬化的選項錯誤。即使鍛造,碳鋼也不會以FCC的沃斯田鐵狀態保留到室溫,因此認為保持FCC的選項也錯誤。

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