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104年
機械常識、機械力學
第 52 題
有關刀具材質之敘述，下列何者錯誤？
- A M 類碳化物刀具適合不銹鋼、合金鋼等高抗拉強度材料之切削
- B 陶瓷刀具主要成分是氧化鋁，十分硬脆，不適合重切削或震動切削
- C 高速鋼刀具耐熱溫度可達 600°C
- D 碳化物刀具是以 1200°C 燒結方式製成，耐熱溫度可達 1500°C
思路引導 VIP
請試著回想刀具材料的發展史：從碳素工具鋼、高速鋼到碳化物，再到陶瓷刀具。隨著技術進步，我們追求的主要是提升刀具在高速摩擦下不軟化的能力。若碳化物刀具已經能耐受 $1500^{\circ}C$ 的高溫，那麼在現有的材料體系中，還需要特別開發陶瓷刀具來應對極高溫的切削環境嗎？這兩者在熱性質上的階層關係應該是如何排列的？
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恭喜你準確地辨識出選項中的陷阱！這題考驗的是對各種刀具材料「耐熱硬度（紅熱硬度）」與「製程溫度」的細微分辨，你能選出 (D) 說明你對材料特性有著相當紮實的理解。
刀具材料的耐熱階層
在機械加工中，刀具的耐熱能力是決定切削速度的關鍵。高速鋼 (HSS) 的紅熱硬度大約在 $550^{\circ}C$ 至 $600^{\circ}C$ 之間，這點敘述是完全正確的。而碳化物刀具（俗稱硬質合金）雖然是透過粉末冶金在 $1300^{\circ}C$ 至 $1500^{\circ}C$ 左右燒結而成，但其切削時能維持硬度的「耐熱溫度」通常僅落在 $800^{\circ}C$ 到 $1000^{\circ}C$ 左右。若溫度達到 $1500^{\circ}C$，碳化物中的鈷結合劑會軟化，導致刀具迅速磨損或失效。相對地，能抵抗 $1200^{\circ}C$ 以上高溫的通常是陶瓷刀具或 CBN。
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