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在镍基合金化学组成不变下，适当的调整熔解条件，应可使镍基合金中相的形状、数量、大小及分佈改变，

进而改变镍基硬面合金的性质。

此外，熔解条件亦应会改变镍基金属/4140钢材界面厚度与相的种类。故本实验针对熔解温度、时间对镍基硬面合金、

镍基硬面合金/4140钢界面的显微组织、硬度的影响进行探讨。同时，亦对熔解条件与扩散层特性的关系进行了解。 

 

将镍基合金粉末( 3.1 B-0.75 C-4.3 Si-14.8 Cr-3.7 Fe-bal.Ni wt % )放入AISI 4140 钢坩埚中，

于真空中利用感应加热，镍基合金粉末受热熔解凝固后，形成镍基硬面合金层。实验中改变熔解温度(917~1180℃)，并于镍基粉末完全熔解后，分别持温0~10分钟，炉冷至700℃后空冷到室温。利用X光绕射分析仪(XRD) 、光学显微镜(OM)、扫描式电子显微镜(SEM)、电子微探分析仪(EPMA)与穿透式电子显微镜(TEM)，分析镍基合金层与镍基金属/钢材界面处之显微结构、化学组成及界面扩散情形，并以微硬度试验机量测镍基合金层与铁镍界面层的硬度值。 

 

实验结果显示，当熔解温度为917℃~1060℃时，不论持温与否，镍基合金层，皆含有γ-Ni、Ni31Si12、Ni3B、CrB、Cr7C3及Ni2.9Cr0.7Fe0.36等相。熔解温度在1120℃持温7.5分钟时，其显微结构转变为γ-Ni、FeNi、富硼、富铬与富铁相及富碳、富铬与富铁相。且由金相观察得知，γ-Ni+Ni31Si12、CrB及Cr7C3相，随着持温时间增加，有粗化的现象。 

不同持温时间下，相硬度值量测结果，γ-Ni+Ni3B相硬度值约Hv947~1202，γ-Ni+ Ni31Si12相硬度值约Hv388~502，而CrB和Cr7C3相硬度值约Hv1486~1913，FeNi相硬度值约为Hv292~310，富硼、富铬与富铁相和富碳、富铬与富铁相相硬度值约为Hv870~1020。 

至于熔解条件对镍基金属/4140钢材界面的部份，利用EPMA分析界面处及镍基合金层，并做比较。可知当熔解温度为917℃~1060℃时，界面处亦含有γ-Ni、富镍及富矽相、富镍及富硼相、富铬和富碳相及富铬和富硼等相；当温度到达1180℃时，且持温2.5、5、7.5及10分钟后，界面的相转变为γ-Ni、C0.12Fe1.88及Fe23(CB)6等相。且由金相观察得知，γ-Ni+富镍及富矽相、富铬和富硼相及富铬和富碳相，随着持温时间增加，有粗化的现象。 

此外，熔解温度在1180℃时，持温与否对镍基合金层之纵向硬度值影响甚大。即未持温时硬度为Hv650~820；但持温2.5、5、7.5及10分钟后硬度值则降为Hv250~380。因此，可预测持温时间增长则镍基合金抗磨性会较差。