又 d正比於 (GR)-1/2 而當銲接的走速相同的情況， R 可視為相同而忽略， dendrite arm spacing 的縮短可視為 G降低，因此而減少熔池凝固時的偏析，進而得到均勻的銲道組織。

同步振盪銲接對同步振盪銲接對 304304 顯微結構之影響顯微結構之影響郭哲瑋郭哲瑋 ,, 吳威德吳威德

國立中興大學材料工程學系國立中興大學材料工程學系

δ-ferrite 的出現受到成分與溫度梯度的影響，在同步振盪銲接時，因熔池受到擾動，降低溫度梯度，進而減少成分上的差異，降低液體中的偏析而使殘留 δ-ferrite 的含量減少，一般 304 銲件內 δ-ferrite 含量高達將近 10% ，但是在適當的振盪頻率可以降低到 1.86% 。

39.4Hz 振盪銲接 EBSD Mapping

amplitude

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

左圖是系統頻譜分佈圖，振幅在 43.4Hz 達到最大，為整個系統共振頻， 39.4 則為系統的次共振頻。

系統的頻譜分佈圖

圖左為無振盪銲接的 SEM 縱剖面圖， δ-ferrite 則呈現骨骼狀凸起，而其與 austenite 成分上的差異在於鉻鎳含量，一般而言 304 不銹鋼銲道內 Cr 約在 20-23 % ， Ni 8-10 % ，因此 δ-ferrite 的含量減少也代表著偏析量降低。

上圖左為 color key 顯示顏色所代表的結晶方位。上圖右則是 EBSD Mapping ，並無呈現特定顏色，而是各占一部分，說明了經過振盪後，銲道結晶不再有特定方向的成長而呈現無方向性的排列。

無振盪銲接銲道頂端結構 δ-ferrite EDS 光譜圖

δ-ferrite (222) 繞射峰

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 39.4 40.3 60Frequency (Hz)

δ-fe

rrite

135 136 137 138 139 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Model: Gauss Chi^2 = 140.88777R^2 = 0.89193 y0 40.82653 ±1.11723xc1 138.08629 ±0.02793w1 0.7993 ±0.04805A1 101.4449 ±6.70747

CP

S

2θ

δ-ferrite 含量

上圖左以 Gauss 函數為 δ-ferrite (222) 繞射峰 curve fitting ，以其面積估計 δ-ferrite 含量，如右圖，其中以 39.4Hz 振盪銲接含量最低，僅 1.86% ，其次為高頻 60Hz ，3.15% 。

d: dendrite arm spacing G: temperature gradient R: cooling rate

TransducerFor measuring the

amplitude of the system.

AISI 304stainless

steel

WeldingDirection

Travel speed : 96 mm/min

SpecimenFixture

Electrode

VibratoryMuffler

VibratoryMuffler

Vibrator

Vibrator

Welding current : 60 AArc Voltage : 9V

VibratorThe specimens were weld and appliedwith 0, 20(low frequency), 39.4(sub-resonant), 43.3 (resonant), 60Hz(highfrequency) vibration.

70

mm

25mm

3m

m

Bonal TechnologiesMeta-Lax System

同步振盪銲接系統架設

backscattered Kikuchi diffraction pattern （左圖）經比對資料庫後繪出極圖，（右圖）

Color key

Residual δ-ferrite

無振盪銲接銲道頂端結構 39.4Hz 振盪銲接的金相組織

無振盪銲道頂端結構，主要由 δ-ferrite ( 白色部分 ) primaryδ-ferrite+γ-austenite( 藍色 ) 與 γ-austenite( 橘色 ) 構成， residual δ-ferrite 佈滿了銲道頂端，圖右則為 39.4Hz 同步振盪銲接，可以發現到其白色與藍色部分非常稀少，且 dendrite armspacing 非常細小，

系統振幅量測

同步振盪銲接

LB1以 腐蝕試片

&SEM&EDS金相觀察 EBSD結晶排列 X-ray Diffraction測定δ -ferrite含量

利用振幅感測器連接YOKOGAWAMV100自動化記錄器繪出

使用GTAW銲接於304不銹鋼，電流60A、電弧電壓9V

頻率：0、20、39.4、43.3、60Hz

LB1（0.5g K2S2O5 + 20g NH44F‧ HF 調配成100ml水溶液）於70~80℃之間腐蝕

JEOL 6400electron backscattered diffraction System

對銲道作結晶方位分析

δ掃瞄 相（222）於135～140°，間隔0.02°，每degree 持續10秒以收集足夠強度，再利用Gauss function算出繞射

δ峰面積，代表 -ferrite含量。

實驗步驟

結果與討論