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1、Copyright 2005. Alpha Networks Inc. All rights reserved. 2Confidential認識金屬材料Prepare:彭達超Date:2009/2/263Confidential課程內容一.鈑金常用之材料說明二.壓鑄用合金材料三.非鐵合金(特殊材料)四.鋼料規格的分類標準五.鋼材的分類六.金屬材料之機械性能4Confidential1.SPCC冷軋鋼2.SECC鍍鋅鋼板3.SPHC熱軋鋼板4.SGCC熱浸鋅鋼板5.SPTE馬口鐵6.AL鋁板7.Cu銅8.SK鋼板9.SUS不銹鋼一.鈑金常用之材料5Confidential一.鈑金常用之材料常用鈑
2、金使用特性:6Confidential鈑金件產品易出現的問題點:1.批次的顏色差異,電鍍批次的差異性大,所以外觀件應注意其色差值.2.划傷刮傷:易於五金沖壓及後製程加工造成.3.氧化斑點:本身材質和電鍍層厚度決定其抗氧化性的強弱,所以電鍍膜厚&鹽霧測試非常重要.4.切口生銹:金屬板材的切斷面是無電鍍及其它處理保護,極易生銹,應注意環境影響和斷面保護要求.一.鈑金常用之材料7Confidential一.鈑金常用之材料1.SPTE(馬口鐵)lS:steel鋼lP:plate板材lT:Tin鍍錫lE:Electric電鍍(錫層較薄)馬口鐵（SPTE）是兩面鍍有錫的鐵皮，即冷軋低碳薄鋼板可防鏽、耐腐蝕
3、、無毒、又名鍍錫鐵8Confidential一.鈑金常用之材料統一實業馬口鐵製程9Confidential一.鈑金常用之材料馬口鐵產品使用廣範: 日常生活用品:各類罐子系列,五金材料etc. 3C 產業之電腦,通訊產品之各周邊零件 & 電子 電器(氣)零件之SHIELDING COVER.10Confidential一.鈑金常用之材料2.SECC就是鍍鋅鋼板其底材為SPCC(冷軋鋼板)電鍍上鋅而成SECC.鍍鋅層對底材鐵的保護，在氧化的環境裡，鋅會犧牲自己來保護底材鐵.SECC彎折加工機械性質:a.降伏強度越高，回彈量越大.b.彎曲半徑越大，回彈量越大.c.板厚均勻性越差的，一般回彈的變動越大
4、.d.模具彎折肩台的寬度越小，回彈量越大.（肩台寬度宜大於板厚的八倍）e.板厚越小，回彈量越大.f.有退火的材料因為比較軟，所以回彈量比較小.11Confidential一.鈑金常用之材料a.鍍鋅鋼板之應用:因產品具良好之加工性與耐蝕性，在家電、電訊、鋼製家具etc.之應用廣範.12Confidential一.鈑金常用之材料b.電鍍鋅產品特徵與說明 13Confidential一.鈑金常用之材料14Confidential一.鈑金常用之材料15Confidential一.鈑金常用之材料3.何謂SUS不銹鋼? 在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼. 不鏽鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性
5、能好，不必經過鍍色等表面處理，而發揮不鏽鋼所固有的表面性能,使用於多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不鏽鋼。 代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。 從金相學角度分析，因為不鏽鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。 為了保持不鏽鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻.16Confidential一.鈑金常用之材料3.1SUS不銹鋼特性 白鐵是不是都不會被磁鐵吸住? 不銹鋼的組織分類有:麻田散鐵系.肥粒鐵系.沃斯田鐵系.雙向系.其中只有沃斯田鐵系不具磁性 沃斯田鐵系主要鋼種有:沃斯田鐵301型. 沃斯田鐵302型.沃斯田鐵303型.沃斯田鐵316型.
6、 由於沃斯田鐵316型使用最為廣泛普及.造成一般人以為磁鐵吸不住就是不銹鋼.其實除了沃斯田鐵系外其他類系不銹鋼是具磁性的. SUS316(含鉬不銹鋼)：耐蝕性和高溫強度特別好，可在苛刻的條件下使用,加工硬化性好,無磁性。適於海水用設備、化學、染料、造紙、草酸、肥料生產設備、照相、食品工業、沿海設施17Confidential一.鈑金常用之材料3.2常用之不銹鋼 SUS303,SUS304,SUS316,SUS310S SUS410,SUS416,SUS630 SUS420J2,SUS440C模具鋼.3.3不鏽鋼的分類方法很多: 按化學成分:基本上可分為鉻不鏽鋼和鉻鎳不鏽鋼兩大系統. 按用途分:
7、耐硝酸不鏽鋼、耐硫酸不鏽鋼、耐海水不鏽鋼等. 按耐蝕類型分可分為耐點蝕不鏽鋼、耐應力腐蝕不鏽鋼、耐晶間腐蝕不鏽鋼等. 按功能特點分類又可分為無磁不鏽鋼、易切削不鏽鋼、低溫不鏽鋼、高強度不鏽鋼等等。18Confidential二.壓鑄用合金材料壓鑄用合金種類主要壓鑄用合金有三種：1.鋁合金2.鋅合金3.鎂合金其它，適用於壓鑄的合金，尚有錫、鉛系的低溶點合，以及銅系的高熔點合金等。鋁錠鋁合金錠19Confidential二.壓鑄用合金材料壓鑄用合金基本鑄造特性壓鑄被優先考慮其經濟性，良好的生產特性，但是皆以能夠穩定的供給廉價的素材為前提。壓鑄用合金其具備的鑄造特性包括：1.良好的流動性和充填性:a
8、.熔湯在鑄模內的流動長度要長。b.熔點或固相線溫度低。c.凝固範圍短。d.固相線溫度的固相率小。e.表面張力和黏性小。20Confidential二.壓鑄用合金材料2.冒口補充效果大，凝固收縮小。3.熱裂少。a.高溫強度大。b.固相率小。c.熱膨脹係數小。4.與金屬模的附著力小。a.和鐵的化學親和力小。b.熔湯不易氧化。21Confidential二.壓鑄用合金材料壓鑄用合金材料特性1.優良的機械性質。2.質輕（比重低，肉薄）。）。3.價格低廉、價格穩定。4.被切削性良好。5.普遍的耐蝕性良好。6.拔模斜度小。7.尺寸精度佳、尺寸安定。8.表面處理特性佳。9.物理性質佳。22Confident
9、ial二.壓鑄用合金材料 壓鑄約合金以鋁合金為最多。 有質輕，良好的耐蝕性與機械性質，低溫的特性可調整，及良好的熱傳導等物理性質。1.ADC1壓鑄用鋁合金: 為鋁矽合金，因含Si元素使鑄件熔液流動性變好,耐蝕性佳，熱傳導率高，熱膨脹和比重小（2.65）,但耐熱間脆性不佳，易生脆相. 用途:大型、肉薄及形狀複雜的製品，若鑄造條件不適當，則熔液流動性緩慢。23Confidential二.壓鑄用合金材料2.ADC3鋁合金: 在Al-Si合金內添加Mg、Fe等合金元素. 優良的機械性質，耐蝕性、鑄造性良好，當Fe含量少於1.0時易與金屬模黏著,是普遍使用的合金。3.ADC5及ADC6合金(鋁鎂合金):
10、 凝固縮收量級熱膨脹係數大，此類合金鑄造性不佳，而耐蝕性好，研磨後失金屬光澤。 表面適於做陽極氧化處理，一般用於NB,手機外殼 4.ADC12合金:係在Al-Si合金添加Cu合金元素，為是被廣泛使用的代表性壓鑄用鋁合金，其鑄造性和機械性質優良。24Confidential三.非鐵合金(銅合金)1.銅及其合金 黃銅（brass）:a.最常見銅合金是以鋅作為置換式不純物的黃銅（brass），），鋅為其主要合金元素。b.黃銅合金的某些常見應用包括服裝飾物、彈砲外殼、自動散熱片、音樂裝備、電子封裝和錢幣等。 青銅（bronze）:a.是銅和數種其它元素包括錫、鋁、矽和鎳的合金,比黃銅強硬，具高度的抗蝕
11、性,最常見可析出硬化的銅合金是斂銅。b.有極佳導電和耐蝕性質，有極佳耐磨耗性；可以用鑄造、熱加工或冷加工。25Confidential三.非鐵合金(銅合金)銅合金背頌口訣26Confidential三.非鐵合金(鎂合金)2.鎂及其合金3. 特性:密度1.7g/cm3，是所有結構材料中最低者，其4.合金用在輕重量上是一重要考量（例如，航空器零5.件）。）。6. 鎂具HCP結晶構造，是相對柔軟材料，並具有低彈性7.模數：在室溫、鎂及其合金難於變形.8. 大部份製造是靠鑄造或在200到350（400到650）9.之間行熱加工。10. 鎂合金也分為鑄造或鍛造類，其中有些是可熱處理的，11.鋁、鋅、錳和
12、有些稀有元素是主要合金元素。12. 用途:航空器和飛彈應用，以及使用在行李架和各式13.自動零件的應用上（例如：飛輪、舵外殼體和14.離合器及傳送器外殼）。）。27Confidential三.非鐵合金(鎂合金)鎂合金之主要特性有以下幾點1.重量較鋁合金輕1/32.高比強度。3.具高衝擊能量與抗震性。 4.尺寸穩定性高。 5.機械加工性優異。6.屬 HCP 六面密結構(如右圖B.)。7.活性極高，易與氧反應，操作與 儲存需小心。 28Confidential三.非鐵合金(鎂合金)鎂合金產品29Confidential三.非鐵合金(鈦合金)3.鈦及其合金:1. 特性:鈦合金因具有低密度（4.5g/
13、cm3）、高強度,高熔點2.（3035），），以及107Gpa（15.5106psi）的彈性模數，3.鈦合金相當強：並有突出的比強度等特性，另有高延展4.性和易於鍛造和機械加工。5. 用途:航太、生醫、筆記型電腦、數位相機、行動電話、6.VCD、DVD、PDPTV等外殼及汽機車、自行車等零件方7.面重要使用的材料。隨科技的進步，鈦合金在未來工8.業及電子產業上，將會佔有更重要的地位。30Confidential三.非鐵合金(鈦合金)鈦合金應用產品31Confidential三.非鐵合金(耐高溫金屬)4.耐高溫金屬 有極高熔點的金屬歸類為耐高溫金屬。 包括鈮（N）、）、鉬（Mo）、）、鎢（W）和
14、鉭（Ta）。）。 熔融溫度範圍:鈮的2468（4474)最高熔合溫度的鎢3410（6170）。 鉭和鉬加入不銹鋼中成為合金元素可改善其耐蝕性。鉬合金被用為擠製模和航空器的結構零件；鉭對於溫度低於150的所有環境幾乎不產生化學浸蝕，鉭可應用於耐腐蝕材料。 鎢合金:一般常使用於自熱燈絲、x光管和焊極。32Confidential三.非鐵合金(耐高溫金屬)4.1耐高溫金屬(鎢鋼) 俗稱碳化鎢(TungstenCarbide)，除了碳跟鎢之外還加了鈷以及其他的合金材料以增加它的機械性能。 鎢鋼是用粉末燒結的方式製成。將鎢粉末、碳黑粉末、鈷金屬粉末(結合劑)以及其他合金粉末混合，再施以高壓，在高溫下燒結
15、而成。 鎢鋼硬度高，所以常用來做為切削刀具的材質。33Confidential三.非鐵合金(特殊材料)5.超合金 超合金(鈷、鎳、鐵、鈮、鉬、鎢、鉭、鉻、鈦 )具有最佳的特質組合。 使用:屬特殊途-航空器渦輪機零件、核能反應器及石化工業設備上。6.貴重金屬: 一群具有共同物理特性的輕元素:包括銀、金、白金鉑、鈀、銠、釕、銥和鋨. 特性:柔軟性、延展性和耐熱特性。這些貴重金屬是；用途:前三個是最常見而廣泛用在手飾.鉑(白金)、鈀、銠:用於觸媒轉換器,位於排氣管的前段或中段，由於有三種貴金屬所合成，所以又稱三元觸媒轉換器34Confidential三.非鐵合金(特殊材料) 一般三元觸媒轉換器內含鉑
16、和銠兩種稀有金屬，鉑用來促進HC和CO氧化成H2O和CO2。銠用來促進NOx轉化成N2。常使用在轉換器上的觸媒有鉑(Pt)、銠(Rb)、鈀(Pd)、鈽(Ce)、鐵(Fe)等物質。 觸媒通常位於排氣管頭段與中段之間,大部份內部是蜂巢式的結構,將觸媒轉換器拆除可以讓排氣更暢通,車子轉速會比較好拉一點,但是廢氣排放應該過不了,而且會產生大量的污染源.35Confidential一.美國SAE規格SAE規格是美國汽車工程協會(TheSocietyofAutomotiveEngineers)對金屬材料編定的規格。是一種英式的標準。說明:一位數字代表鋼的種類第一位數字為19。1字頭代表五種鋼：10普通碳鋼
17、,11為易切鋼(加磷、硫、鉛),12再硫化、磷化鋼,13為錳鋼,15碳素鋼2字代表鎳鋼。3字代表鎳鉻鋼。4字代表含鉬鋼。5字代表鉻鋼。6字代表鉻釩鋼。7字代表鎢鋼。8字代表鎳銘鉬鋼。9字代表矽錳鋼及各種多元鋼。四.鋼料規格的分類標準36Confidential二.美國AISI規格AISI規格是美國鋼鐵協會(TheAmericanIronandSteelInstitute)與SAE創建的一種規格:AISI規格的編定方法，主要號碼編號與SAE大致相同，僅在編號之前、中間及之後各加一英文字母:a.編號前之字母是表示鋼的煉製法(A,B,C,D,E)b.中間字母(T)表示曾加入合金c.尾部字母(H)表示
18、符合硬化性能如E46T20H，表示用電爐煉製之鎳鉬鋼，曾用硼處理，含碳量0.20%，並符合硬化性能之規定。四.鋼料規格的分類標準37Confidential四.鋼料規格的分類標準AISI與SAE規格編號方法並非完全相同參閱附表38Confidential四.鋼料規格的分類標準39Confidential三.日本JIS規格JIS是日本工業標準(JapaneseIndustrialStandard)的簡稱，所使用的單位是公制單位。JIS規格中規定由三個部份組成：l材質l規格或製品名稱l種類番號第一部份表示材質材質以英語的首個字母或羅馬字的元素符號來表示。例子：鋼是S(Steel)，而鐵是F(Fer
19、rum)。四.鋼料規格的分類標準S15C是代表0.15%的結構用低碳鋼材。40Confidential四.鋼料規格的分類標準JIS鋼鐵規格&比較表JIS鋼鐵規格JIS鋼鐵規格比較表41Confidential1.按用途分類a.結構鋼：b.用作各種機器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼c.及滾動軸承鋼。d.用作工程結構的鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及e.普通低合金鋼。b.工具鋼：用來製造各種工具的鋼。根據工具用途不同可分為刀具鋼、模具鋼與量具鋼。c.特殊性能鋼：是具有特殊物理化學性能的鋼。可分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。五.鋼材的分類42Confidential2.按化學成分分類
20、碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量0.25%）；）；中碳鋼（0.25%含碳量0.6%；高碳鋼含碳量0.6%）。）。合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量5%）；）；中合金鋼（合金元素總含量=5%-10%）；）；高合金鋼（合金元素總含量10%）。此外，根據鋼中所含主要合金元素種類不同，也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。五.鋼材的分類43Confidential3.按質量分類 普通鋼:（含磷量 0.045%、含硫量 0.055%；或磷、硫含量均 0.050%） 優質鋼:（磷、硫含量均 0.040%） 高級優質鋼:（含磷量 0.035%、含硫量0.030%）。）。五.鋼材的
21、分類44Confidentiala.) 工藝性能:機械零件在加工製造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現出來的性能。 由於加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。b.) 使用性能:是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現出來的性能. 包括機械性能、物理性能、化學性能等。六.金屬材料的機械性能45Confidential機械性能（或稱為力學性能): 金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能. 金屬材料的機械性能是零件的設計和選材時的主要依據。 載荷性質不同（例如拉伸、壓縮、扭轉、衝擊、循環載荷等），），對金屬材料要求的機械性能也將不同。 機械性
22、能包括：強度(拉伸、降伏、抗剪)、塑性、硬度、衝擊韌性、和疲勞極限等。六.金屬材料的機械性能46Confidential1強度a.強度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的性能。b.分為拉伸強度(為最基本的強度參考)、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度、降伏強度等。c.拉伸強度(tensilestrength)TS是位於工程應力曲線最高點之應力。此點相當於結構於拉伸下可承受之最大應力，若此施加並維持此應力將會導致破裂。d.降伏強度(yieldstrength)此點亦稱為比例限(proportionallimit)，此直線和應力變曲線之塑性區的交截點所對應的應力定義成降伏強度。2塑性
23、塑性是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形(永久變形）而不破壞的能力。六.金屬材料的機械性能47Confidential六.金屬材料的機械性能1.)曲線1是典型的低碳鋼之荷重伸長 曲線圖 P點:比例限 亦即降伏強度(yieldstrength) E點:彈性限 Y1點:上降伏點 Y2點:下降伏點 Y1至Y3:降伏伸長。 M點:最大荷重後試棒發生局部的斷 面積收縮，稱為頸縮（necking）亦即拉伸強度(tensilestrength) Z點:斷裂點。2.)曲線2為銅、鋁等非鐵金屬的荷重 伸長曲線圖，沒有明顯的降伏點， 工程上常以殘留0.2%永久變形所對 應的應力定義為其降伏強度。 強度單位:（
24、kgf/mm2）P點:M點:拉伸強度(tensilestrength)參考圖48Confidential3.硬度:a.硬度(hardness)是量測材料抵抗塑變形的能力.b.試驗方式:在控制負荷條件和應用速率條件下將一小壓痕器壓入材料的表面來作測試。常用的方法有:(一)洛氏硬度（HRA、HRB、HRC):是量測硬度最常用的方法, ,由不同材質壓痕器(1/16，1/8，1/4和，1/2英吋)直徑不等的球形硬鋼球和一圓錐形的鑽石壓痕器。 六.金屬材料的機械性能洛氏硬度實驗機49Confidential(二)勃氏硬度(HB):a.在勃氏測試中，是將一硬圓球的壓痕器壓入金屬的表面。b.標準負荷的範圍於
25、500到3000之間，測試期間負荷維持在恆定且標定的時間。c.壓痕直徑是使用低倍顯微鏡來測量，量測出的直徑使用圖表將其轉換成適當之HB值。(三)維克氏硬度(HV)a.維克氏(Vickers)硬度測試，係使用一具有角錐形形狀極小鑽石壓痕器被壓入試片表面。b.所施加的負荷遠小於洛氏和勃氏，範圍在1和1000g之間.c.壓痕結果可於顯微鏡下觀察並量測，然後可轉換成硬度值。六.金屬材料的機械性能50Confidential4疲勞:疲勞（fatigue）是存在於結構受動態或規律性變動應力（例如橋樑、航空器和機械零件）時的一種破損形式。破損可能發生於其應力值低於靜態負載之抗拉或降伏強度的情形下。5衝擊韌性:以很大速度作用於機件上的載荷稱為衝擊載荷，金屬在衝擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做衝擊韌性。Aa . .破壞的性質稱為脆性（brittleness）b.不易破壞之性質稱為韌性（toughness）六.金屬材料的機械性能51Confidential
