校名 / 系所 : 南台科技大學 / 機械工程所 指導教授 : 戴子堯教授 報告者：吳涵玉 指導員：郭致均 日期 :2010/9/15

GH2009 模套應用之熱處理

條件選用探討

1

大綱

一、工作目的及規劃 --GH2009 產品規格及應用 --Eight-blocker 二、實驗流程規劃三、實驗結果四、結論

2

熱作工具鋼 (CrMoV系 )

1. 耐高溫軟化性：由於含有中等成份之 Cr（ 3～ 6 ％）及添加碳

2. 耐高溫衝蝕性：添加 V

4. 較高的衝擊值 : 使用壽命高，較其他熱作工具鋼壽命長

化物形成元素

鋁擠型模、壓鑄模具、鍛造模具、心軸、塑膠模具鋼等…

鋼種分類

材料應用

鋼種特性

3. 高溫硬度：添加 Mo

GH2009 產品規格

3

成份鋼種 C Si Mn P S Cr Mo V W Al

GH2009

成份規格0.30

0.40

0.20

0.25

0.30

0.50

max

0.020

max

0.005

4.50

5.50

1.30

1.50

0.38

0.45

max

0.5

0.01

0.025

SKD61

成份規格0.32

0.42

0.80

1.20

max

0.50

max

0.030

max

0.030

4.50

5.50

1.00

1.50

0.55

0.65- -

H13

成份規格0.32

0.45

0.80

1.25

0.20

0.60

max

0.030

max

0.030

4.75

5.50

1.10

1.75

0.55

0.65-- --

成份規格

Si ：良好的溫度穩定性，高耐熱性，高溫抗氧化性。

Mo ：高溫強度、高溫硬度增加，韌性好，防止回火脆性。

V ：強化及細化晶粒的效果，增加硬化能，耐磨性。4

專案名稱 :

現況問題陳述 :

專案目的 /目標 :

指導人 :

單位 /主管 :

與公司大 Y掛勾 :

任務簡述 :

專案限制 :

1.2344與 GH2009 有相類似化性與機械性質，如今客戶端使用新鋼種 GH2009製作模具時，於成形過程相較於 1.2344鋼種可承受負載有所差異。

建立 GH2009 回火曲線圖與機械性質之 date base

將 GH2009 利用不同回火溫度，分析不同回火溫度產生不同之機械性質，並探討 GH2009與 1.2344 之差異性。

材料： GH2009回火溫度： 570oC， 585oC， 600oC ， 615

oC， 630oC

GH2009 模套應用之熱處理條件選用探討

開發課 郭致均課員

開發課 侯文星課長

新鋼種開發

5

專案名稱 :

時程安排 :

重點提示 /注意事項 :

參考文獻 /資源取得 :

預估效益 :

瞭解熱處理的特性 7/5

實驗設計 7/8

建立實驗 DATA 7/27結果分析探討 8/1 結案報告 8/5

日期

風險 /應變計劃 :

注意實驗時所使用的試驗機的安全

回火溫度選擇

1.

2.

1. 機台使用時間不確定性

GH2009 模套應用之熱處理條件選用探討

金屬工業研究中心 - 鍛造模具設計手冊

上半年總計出貨 100 噸 *73元 / 公斤=7,300,000 元

預估毛利可提高 2%預估效益 7300000*2%=146,000

與現場人員溝通6

試片製備流程

進料 配料 EAF 熔煉

LHF+VD 精煉 電極棒澆注

脫模應力消除電極棒備置ESR 電渣重熔應力消除

鍛造 應力消除 滾軋 台車式退火 矯直機

削皮機壓光成品

試片取樣

7

試片加工

淬火

金相分析 拉伸試驗

數據整理

實驗流程規劃

一次回火

二次回火

材料 試片編號 淬火 第一次回火 第二次回火A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10

570oC 120分鐘空冷

實驗組 GH2009

570oC 120分鐘，空冷

585oC 120分鐘，空冷

1030oC 30分鐘油冷

600oC 120分鐘，空冷

615oC 120分鐘，空冷

630oC 120分鐘，空冷

　 材料 淬火 一次回火 二次回火

客戶規範

1.2344

1030oC 30分鐘油冷

600oC 120分鐘 空冷

570oC 120分鐘 空冷

8

報告彙整

驗證成果

建立關係特性

data

base

金相試片製備

試片取樣及加工

蒐集規格與相關資料

相關資料彙整

實驗流程規劃

結案報告

熱處理

瞭解熱處理特性 實驗執行 實驗分析與建立 專案結果發表

建立 GH2009 機械性質之 data base

拉伸試驗、硬度測

試金相分析

吳涵玉

郭致均

郭致均

吳涵玉

吳涵玉

吳涵玉

蔡忠君

吳涵玉

郭致均

吳涵玉

郭致均

吳涵玉

郭致均

郭致均

吳涵玉

吳涵玉

工作結構展開圖 (WBS)

9

編號 處理事項 2009 年七月

1建立 GH2009 機械性質之 data base

7/5~8/5

2 第一階段 : 蒐集資料與閱讀 7/5~7/7 　 　 　 　 　 　 　 　

3 熱處理分析之詳讀 7/5

　 　 　 　 　 　 　 　 　

4 實驗規劃 　 7/7

　 　 　 　 　 　 　 　

5 第二階段 : 實驗執行 　 　 7/8~7/25 　 　 　 　

6 試片加工 　 　 7/8

　 　 　 　 　 　 　

7 熱處理製程 　 　 　 7/10

　 　 　 　 　 　

8 拉伸試驗 　 　 　 　 7/18

　 　 　 　 　

9 金相分析與觀察 　 　 　 　 　 7/26

　 　 　 　

10 第三階段 : 數據整理 　 　 　 　 　 7/27~8/3 　 　

11 實驗結果分析與建立 data base 　 　 　 　 　 　 8/1

　 　 　

12 結果與討論 　 　 　 　 　 　 　 8/3

　 　

13 第四階段 : 專案結果發表 　 　 　 　 　 　 　 　 8/4~8/5

14 資料整理彙整 　 　 　 　 　 　 　 　 8/4

　

15 結果發表 　 　 　 　 　 　 　 　 　 8/5

甘特圖

10

實驗結果

11

1

21

11

1

11

1

11

1

2

1

21

2

1

2121

1

21

2

22

1

1122

22

2

22

21

21

1

21

2

1

212

干涉量公式

σY1： GH2009 降伏強度

σY2： SKD61 降伏強度

1ע ： GH2009 蒲松氏比

2ע ： SKD61 蒲松氏比

K： K1·K2

K1： r1/r0 K2： r2/r1

E1： GH2009 彈性係數

E2： SKD61 彈性係數

補強環GH2009

12

抗拉強度是指材料在拉伸斷裂前所能夠承受地最大拉應力 , 由圖中可看出 , 隨著 GH2009 回火溫度升高 , 抗拉強度會隨之而降低。

抗拉強度

/回火溫度抗拉強度曲線圖

16301800 1740

1640 15551420

0200

400600

80010001200

14001600

18002000

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(N/m

m抗拉強度

2 )

13

降伏強度

降伏強度是指材料不發生塑性變形所能承受的最大應力，由圖中可看出 GH2009 隨著回火溫度升高，降伏強度也隨之降低。

/0.02%回火溫度 降伏強度曲線圖

1125 1123 1117

1091

1067

1016

960

980

1000

1020

1040

1060

1080

1100

1120

1140

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(N/m

m降伏強度

2 )

/0.2%回火溫度 降伏強度曲線圖

1390 1485 1455 1385 13201195

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(N/m

m降伏強度

2 )

14

伸長率是指拉伸試驗前後試桿上標點的距離，圖中可看出 GH2009 隨著回火溫度升高，伸長率也會變的更好。

伸長率

/回火溫度伸長率曲線圖

1416 15.5 15.4 15.8 16.7

0

5

10

15

20

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(%)

伸長率

15

斷面縮率

斷面縮率是指拉身試桿斷裂處在拉伸試驗前後之截面積的變化，由圖中可看出 GH2009 相較 1.2344 有較好的韌性

斷面縮率＝ %1000

0

A

AA f 其中 A0及 Af 分別表示為試驗前及破斷時面積

/回火溫度斷面縮率曲線圖

51.560.5 60.4 59.4 56 59.7

0

20

40

60

80

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(%)

斷面縮率

16

由圖中可看出，材料隨著回火溫度越高則材料的強度、硬度越低，相對地延性、韌性 ( 衝擊值 ) 則越高。

回火硬度

回火硬度

47.6

49.6

47.2

45.1

42.6

48.1

50.849.9

48.2

45.7

43.1

50.6

38

40

42

44

46

48

50

52

600(1.2344) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(H硬度

RC)

一次回火硬度二次回火硬度

17

金相分析

1.2344(600oC) 570oC 585oC

600oC 615oC 630oC

18

結論

1.2344(600oC)

570oC 585oC 600oC 615oC 630oC

0.112532

0.111969

0.112755

0.114195

0.11412

0.119012

0%-

0.50%0.20% 1.48%

1.41%

5.76%

/溫度干涉量曲線圖

0.112532 0.111969 0.1127550.114195 0.11412

0.119012

0.108

0.11

0.112

0.114

0.116

0.118

0.12

1.2344(600) 570 585 600 615 630

(回火溫度 oC)

(mm

)干涉量

由表格可看出， 1.2344 的干涉

量為 0.112532 ，而 GH2009只

有在 570℃和 585℃ 的回火溫

度的計算出來的干涉量是最接

近 1.2344 的干涉量，因此在客

戶不想改變鋼種和模組的狀態

下，我們提供給客戶最佳的干

涉量是回火溫度為 580℃ 的熱

處理方式。19

Thanks for your attention

20