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铁－铝－锰合金金相实验目的

铁－铝－锰合金的开发已有多年，其开发主要构想是以铝取代铬，
达到降低合金的密度，并在金属表面形成一层緻密铝氧化层，已获得良好的抗氧化性

﹝1﹞，同时使合金之迭差能提高而增加强度
﹝2﹞。铬为战略物资取得不易，价格又贵。锰的加入可使合金在低温下，仍有沃斯田铁相，而使低温韧性获得改善。早在 1933 年
Koster 与 Tonn
﹝3﹞利用热膨胀仪分析方法，绘製 Fe－Al－Mn 于 1200℃之液态恆温相图，包含有γFe(F.C.C)、αδFe(B.C.C)。建立了铁、铝、锰合
金的部分相图。在 1958 年 Han 与Cairns
﹝4﹞推出34.4锰－10.2铝－0.76 碳之合金钢，并称为“穷人的不锈钢”。在 1960 年 Schmatz
﹝5﹞，
利用 X 光绕射法，分析含 Al(5﹪－20﹪)、Mn(5﹪－67﹪)的合金，经 1040℃保温 24 小时后退火，再于 760℃保
温 24 小时后淬火，确定了βMn(cubic)的范围。其製造出“8 铝－30 锰－1 碳－1.5 硅”含硅之铁－铝－锰不锈
钢，此合金钢在 650℃的高温下，强度仍高于商业化的 340 不锈钢，在 700℃以下有优良的抗氧化性，在 680℃的
抗拉强度仍达 100Ksi ，其结构为沃斯田铁相，具有良好的冷作加工性。D.J.Chakrabarti
﹝6﹞在1977年将50
几种 Fe－Al－Mn 合金，于 1000℃保温7 天后水淬所得之相图，包含有γFe(F.C.C) 、 α δ Fe(B.C.C) 、 βMn(cubic)、γ－黄铜型(He X)、ζ相
(Ortho)、β相(B.C.C)、μ相(He X)。1981 年 Inoue
﹝7﹞，于低碳之 Fe－Al－Mn 合金，发现γ＋α基地中，由γ相会析出 LI 的结构，但 Wayman
﹝8﹞认为是 Fe AIC(K 相)，Taba Ki
﹝9﹞等也发现同样的结构，由γ(沃斯田铁)相中析出的。
﹝10﹞分析其为 LI2 的结构。1985 年万其明教授与刘增丰教授
﹝11－14﹞，发现 Fe－Al－Mn 合金于350℃－410℃经24小时－1200小时之时效处理，在α(肥粒铁)基地内有 Do3(F.C.C)的整合析出。
若于 410℃－520℃的时效处理，会有 A12αMn(cubic)的产生。近年来国内对不锈钢的需求愈来愈大，像早期之铁门、
铁窗均改用为不锈钢，可是其价格昂贵且原料取得不易，政府研究单位希望配合产业界能进入量产。目前于各不同成份
合金铸件，在收缩孔及热裂方面较不易解决，且高温辊轧及模锻常有裂痕发生，而且加工能量比商用钢材高出甚多。
高温加工性的研究探讨是在必行，基于此因素本文以 980℃－1150℃的高温结构变化，加以探讨以期对
铁－铝－锰合金之高温加工有所帮助。

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