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1、第2章 材料與加工,2-1 材料的分類 2-2 材料的規格 2-3 主要機械材料的加工性 2-4 材料的選用,2-1 材料的分類,2-1.1 材料的分類 材料主要分為金屬材料和非金屬材料;非金屬材料分為陶瓷材料聚合材料、複合材料和電子材料。 1.金屬材料:金屬材料主要分為鐵系金屬和非鐵系金屬。 (1)鋼鐵:鋼鐵材料主要分為碳鋼和合金鋼。鋼鐵以含 碳量低於0.02%者稱為純鐵,含碳量0.02 2%者稱為碳鋼,含碳量26.67%者稱為鑄 鐵。 (2)鋁:純鋁質軟、強度低,活性大,易腐蝕,鋁密度 小只有2.70g/cm),加入其他元素成鋁合金, 可以大幅提升機械性質,施以熱處理提高強 度。表面處理,
2、可以提高耐蝕性,保有質輕的 特性,成為極佳的航太材料。,(2)鋁:杜拉鋁,質輕而強韌,是飛機機翼及骨架的主要 材料。鋁合金具有良好的鑄造性,鍛造性也很優 良。 (3)銅:抗蝕性良好,導電性僅次於銀。純銅質軟,機械性 質不佳,工業上多應用其合金黃銅及青銅。 1.黃銅:黃銅為銅與鋅的合金,耐蝕性良好,可鑄造及 加工成型。 2.青銅:青銅是銅與錫的合金,鑄造性良好,常用於 鑄造成型。 2.非金屬材料,2-1 材料的分類,相關影片展示,2-1 材料的分類,陶瓷材料,聚合材料1,聚合材料2,複合材料1,電子材料,鋼和鐵,相關影片展示,2-1 材料的分類,杜拉鋁1,杜拉鋁2,黃銅,青銅1,青銅2,2-2
3、材料的規格,2-2.1 鋼鐵材料的規格 美國鋼鐵學會(AISI)、美國汽車工程學會(SAE)、德國標準學會(DIN)、日本工業標準(JIS)、(中國國家標準; CNS)。 1.CNS規格:鋼鐵規格分為鐵及鋼二部分,鐵再分類為生鐵、 合金鐵和鑄鐵。鋼再分為普通鋼、特殊鋼及鑄 鋼、鍛鋼。 (1)鋼鐵:除機械結構用鋼及結構用合金鋼外,其餘鋼鐵材 料的符號分為前段、中段和後段3部分: 1.前段表示材質,字母F(Ferrum)表示鐵,和S (Steel)表示鋼。 2.中段英文名稱或羅馬字組合形狀、種類或用途。 3.後段數字表示材料之種類號碼最低抗拉強度或 降伏強度。,2-2 材料的規格,表2-1 鋼的種
4、類或用途,2-2 材料的規格,2-2.1 鋼鐵材料的規格 (2)機械結構用鋼:機械結構用鋼與結構用合金鋼為鋼 鐵材料的例外,其符號分為5部分: 1.字母S(Steel)表示鋼; 2.主合金元素符號分為單種和複合;,表2-2 主合金元素符號,2-2 材料的規格,2-2.1 鋼鐵材料的規格 3.主合金元素含量代碼為一位數字; 4.碳含量之代表值為中間值之點數; 5.附加符號由二群英文字組成:碳鋼機械結構 用鋼與結構用合金鋼之一,使用SXXC表示 法。 2.ISI及SAE規格 鋼鐵規格有3部分,鋼的種類;接著一位數為主要合金元素之 大約成分;最後二位至三位數字為含碳量的點數。,2-2 材料的規格,表
5、2-3 SAE與AISI鋼種類,2-2 材料的規格,2-2.2 鋼材的顏色標示,表2-4 常用鋼材之顏色標示,2-2 材料的規格,2-2.3 鋁合金規格 AA及ASTM。 第二位數由09,0代表基本合金,19分別表示改良順序;第三、四位數在純鋁表示小數點以下二位數,合金則表示原Alcoa的編號。,表2-5 鋁合金第一位數表示,2-2 材料的規格,2-2.4 銅合金規格 ASTM最通用, “C”表示銅,CNS和JIS為四位數字。第一位數表示合金種類。第二、三位數字為銅發展協會的編號;第四位數字0表示基本合金,19表示改良順序。,表2-6 銅合金第一位數表示,2-3 主要機械材料的加工性,2-3.
6、1 切削性 面心立方格子(FCC)的純金屬通常太軟,而易造成積屑刃口;太硬的材料,容易造成刀具磨耗;鑽石的碳容易擴散到鋼鐵材料中,造成損耗;不鏽鋼切削時容易硬化,而切屑導熱係數低,造成刀具溫度升高而加速磨耗。 低碳鋼要改善切削性有以下方法: (1)加鉛 (2)加硫或硫化鈉 (3)加磷、錳、鈣 (4)加銻,2-3 主要機械材料的加工性,2-3.2 鍛造性 必須材料具有較高的延展性,如六方密格子(HCP)結構的材料不適合鍛造。 2-3.3 鑄造性 青銅、鑄鐵皆是自古以來重要的鑄造材料;用壓鑄方式增加熔液的流動性,鑄造出極細薄的工件。 2-3.4 銲接性 低碳鋼之銲接性良好;含碳量增加,銲接性變差。
7、 銅材之銲接常用軟銲;鋼鐵材料的硬銲常用黃銅或白銀作銲料。,2-4 材料的選用,2-4.1 性質與應用 1.機件材料:機件損壞的原因依序為:疲勞、磨耗、氧化、衝擊及 強度不足。 2.機械構造材料 3.腐蝕環境,表2-7 常見腐蝕環境適合選用之材料,2-4 材料的選用,2-4.1 性質與應用 1.高溫環境:高溫環境如鍋爐、射出成型模、壓鑄模等。高溫環 境會加速氧化、潛變,降低強度、硬度。 2-4.2 製造加工 有些材料可以透過處理而使加工性提高。 2-4.3 來源與成本 2-4.4 丟棄與環保 2-4.5 使用環境,2-4 材料的選用,2-4.1 性質與應用 1.高溫環境:高溫環境如鍋爐、射出成型模、壓鑄模等。高溫環 境會加速氧化、潛變,降低強度、硬度。 2-4.2 製造加工 有些材料可以透過處理而使加工性提高。 2-4.3 來源與成本 2-4.4 丟棄與環保 2-4.5 使用環境,相關影片展示,2-4 材料的選用,腐蝕,高溫環境,回收,相關影片展示,2-1 材料的分類,陶瓷材料,聚合材料1,聚合材料2,複合材料1,電子材料,鋼和鐵,相關影片展示,2-1 材料的分類,杜拉鋁1,杜拉鋁2,黃銅,青銅1,青銅2,相關影片展示,2-4 材料的選用,腐蝕,高溫環境,回收,
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