Schaeffler 狀態圖 (Constitution Diagram)
Schaeffler 狀態圖是預測不鏽鋼焊道金屬微觀組織的經典工具，以鉻當量 (Cr_eq) 為 X 軸、鎳當量 (Ni_eq) 為 Y 軸，將焊道組成映射至奧氏體 (A)、鐵素體 (F)、馬氏體 (M) 等相區。
當量計算公式
Cr_eq = %Cr + %Mo + 1.5×%Si + 0.5×%Nb
Ni_eq = %Ni + 30×%C + 0.5×%Mn
圖表上的五個關鍵點
- 母材 A — 母材 A 的化學成分經由 Cr_eq / Ni_eq 公式換算後，在 Schaeffler 圖上的定位點。代表若焊道全部由母材 A 熔化形成時的微觀組織。
- 母材 B — 與母材 A 同理，代表母材 B 在圖上的定位。異材焊接中，A、B 兩點的距離越遠，代表成分差異越大，焊道組織越難控制。
- 混合點 M — A、B 兩母材以 50:50 比例混合後的等效成分點（位於 A–B 連線的中點）。此點反映「若無外加焊材、僅融合母材」時的焊道成分。
- 焊材 F — 所選焊條/焊絲自身化學成分在圖上的定位。焊材設計者通常會刻意讓此點落在 A+F 區（δ-Ferrite 5–15%），以確保焊道兼顧抗裂性與韌性。
- 焊縫 W — 最終焊道的實際成分點，由混合點 M、焊材點 F 和稀釋率 D 共同決定。計算公式：W = D × M + (1−D) × F。此點在 M–F 連線上，距離 F 越近代表稀釋率越低（焊材成分主導），距離 M 越近代表稀釋率越高（母材成分主導）。此點落在哪個相區，決定了焊道的微觀組織與風險等級。
台灣建築結構鋼材與耐震規格 (CNS 13812 / CNS 2947)
- SN 耐震鋼系列 (SN400B/C, SN490B/C)：台灣耐震設計核心鋼種，嚴格規定降伏比上限 (Y/T ≤ 0.80)、降伏強度上下限、衝擊韌性 (0°C ≥ 27J) 與極低磷硫限制 (P ≤ 0.030%, S ≤ 0.015%)，確保梁柱塑鉸區具備穩定應力重分配與消能能力。
- SN-C 級與層狀撕裂 (Lamellar Tearing)：梁柱接頭處柱板承受梁翼板面外（Z 向）拉應力，板厚 ≥ 25mm 之箱型柱柱板應指定具厚度方向斷面縮減率限制 (RA_Z ≥ 15%~25%) 之 SN400C/SN490C，避免產生層狀撕裂。
- 高入熱量電熱熔渣銲 (ESW) 與 SM570MC HW：組合箱型柱內隔板採用 ESW 銲接時入熱量高達數百 kJ/cm，熱影響區 (HAZ) 易晶粒粗化。4.2 tf/cm² 級鋼柱建議採用 SM570MC HW (TMCP 鋼材，容許入熱量 ≤ 880 kJ/cm，-5°C 衝擊值 ≥ 15J)。
- 柱梁強度配對原則：同棟結構中柱之鋼材強度等級不可小於大梁，確保強柱弱梁機制及梁柱接頭銲道強度。
碳當量 (CE) 與預熱溫度判定 (《鋼結構施工規範》4.2.4 表 1)
CE_IIW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
Pcm = C + Si/30 + (Mn+Cu+Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10
預熱溫度由鋼材種類（碳當量）與工件板厚拘束度綜合決定。當母材溫度低於 0°C 時，施工前母材必須先預熱到至少 21°C，銲接過程中至少保持在 21°C 以上。
稀釋率計算
焊道金屬成分 W = D × M_base + (1-D) × F_filler，其中 D 為稀釋率，M_base 為兩母材混合成分。
⚠️ 免責聲明
本工具之推薦僅供參考。實際選材應依據工程規範（AWS D1.1, ASME Section IX, 內政部《鋼結構設計與施工規範》等）、母材具體成分及使用環境進行專業評估，並執行焊接工藝評定 (WPS/PQR) 以確保安全。