■梧濟工業/ 技術經理 張光智 博士
公司介紹
梧濟工業股份有限公司，成立於1988 年，模具鋼經銷(BÖHLER, BUDERUS, Crucible CPM)、真空熱處理、裁切中心、銑六研六加工等為我司主要營業項目。備有碳鋼、塑膠模具鋼、熱作工具鋼、冷作工具鋼、 粉末工具鋼、高速鋼、粉末高速鋼等各類產品來滿足與因應客戶廣泛之需求。秉持著誠信、創新、團隊精神、永續經營之經營理念，透過尺寸齊全的庫存、QR-Code 品質追踪管理、完善的配送、堅強的銷售團隊及技術能力、強大裁切能力、精準加工及高品質熱處理來為客戶創造價值與支持各製造工業之發展。
前言
綜觀二十年來產業的發展，鑄造業充分扮演著忠實支持者的角色。鋁、鎂、鋅、銅等合金輕金屬的壓鑄成型，應用於汽機車零件、引擎、馬達外殼、電機閥體、氣動電動工具組件、光學零件、自行車零件、電腦設備、手機相機外殼等各方面的製造更是耳熟能詳。為了提高壓鑄品質，業者普遍採用歐日進口高精度壓鑄機，如Toshiba、Toyo、Frech、Bulher 等。除了採用高速高壓注射於金屬模具腔中之壓鑄，尚有為改善卷氣、提昇機械強度等問題而發展之真空壓鑄法、低速壓鑄法。
亦有將金屬液泥漿化後，在固液態共存領域進行射出充填之半固態壓鑄法。大大降低鑄孔、凝固收縮孔、偏析等缺陷。隨著高端精密鑄造的需求，使得壓鑄用模具鋼材之高韌性、耐磨性、抗熱裂性的提升更是不可或缺。傳統上，AISI H11 (DIN 1.2443)、AISI H13(DIN 1.2344) 之熱作工具鋼普遍通用在壓鑄模具相關組合構件單元。而H13 於高溫抗磨耗性更是良好。現在透過重熔品質技術的改良，如a.( 首圖) 氮氣加壓電渣重熔精煉(Protective Gas ESR, PESR)[1]、b.( 圖1)真空電弧重熔精煉(Vacuum Arc Remelting , VAR) ，
- 合金成分的調整( 降低硫、矽等含量及其它成分含量調整)，大幅提升鋼材的品質。
藉由PESR 氮氣加壓製程改變鋼材組織強化機制、透過VAR 做到高清淨度與均質度的要求，實現了低雜質、高韌性的水準。優質PESR、VAR 之壓鑄用模具鋼材將是各種問題最佳的解決方案。透過 ( 圖2) 比較Böhler VAR 製程與ESR 製程，VAR製程擁有DIN50602 K0-Value: 2 的清淨度，顯示鋼材內部純淨程度已更上一層。 W403VAR 比較一般同級成分DIN1.2367 熱作鋼組織( 圖3)，可觀察到均質碳化物分佈於肥粒鐵基底組織[2]，也因此如( 圖4) 所示，VAR 精煉製程之韌性遠優於一般製程。再觀察5%CrMoV 系列熱作鋼之韌性與耐回火抵抗。W350PESR 比較 W302ESR (H13 ESR), W403VAR，由於氮氣加壓固溶之效果，具有更好回火抗性與大工件硬化能。
由H13 熱處理連續冷卻CCT 曲線圖[3] 可知若運用於大型肉厚工件，將會由於芯部與表面冷速不同的差異，芯部組織轉變進入變韌鐵生成區域的機會變高。致使得到不是均質淬火後的麻田散鐵組織是必須要注意的，而W350PESR 正可以解決此一不足。 ( 圖5)為壓鑄模具常見之熱龜裂與橫向開裂。選擇具高溫韌性的鋼材是主要考量方向。從( 圖6) 可知W400VAR 比1.2343 (H11) 有低的熱裂密度。 W403VAR 硬度在高硬度下，仍具有比W400VAR 更低的熱裂密度。
迎接產業智慧製造時代的來臨，壓鑄產業、3D 模流分析、製造智動化作業系統等技術的整合提升，絕對要有比一般型H11, H13 具有更高效能熱作模具鋼做為基柱，方能發揮最大之功效，製作引領國際水準之壓鑄產品。
參考資料
1.Hot Work Tool Steels FY, Böhler, 2018.
2.梧濟工業公司材料檢驗室, 2018.
3.George Rober ts, George Krauss, Richard Kennedy, Tool Steels 4th Edition, ASM International, 1998, pp. 219-233.
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圖２：Böhler ESR 精煉製程對鋼材清淨度之影響[1] 
圖3：W403VAR 與一般同級成分 DIN1.2367 熱作鋼鋼材組織之差異性[2] 
圖4：VAR 精煉製程之韌性與高溫抵抗遠優於一般製程[1]
圖5：壓鑄模具常見之熱龜裂與橫向開裂[1]
圖6：VAR 精煉製程對熱裂抵抗 ( 熱裂密度) 之影響[1]
