第二章工程材料

《第二章工程材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章工程材料（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章第二章 工程材料工程材料uu前言前言uuu2.1 2.1 金屬材料之性質金屬材料之性質uuu2.2 2.2 鐵系金屬材料鐵系金屬材料uuu2.3 2.3 非鐵系金屬材料非鐵系金屬材料uuu2.4 2.4 非金屬材料非金屬材料赚肌翔共笆膨赏衬乘鳞扶玉疹娩锰焊构熟脓外彼藐瞬霍丧电妮台固滁貉苏第二章工程材料第二章工程材料前言前言nn材料應用的演變是人類文明發展的里程碑材料應用的演變是人類文明發展的里程碑。nn石器石器、陶器陶器、銅器和鐵器時代銅器和鐵器時代，即是以當時的人即是以當時的人製造工具和日用品的材料做為區分基準製造工具和日用品的材料做為區分基準。nn近年來塑膠近年來塑膠，半導體和複合材

2、料等的發明和應用半導體和複合材料等的發明和應用，更是導致加工技術的突飛猛進更是導致加工技術的突飛猛進，生產出各種大量生產出各種大量或更高精度的產品或更高精度的產品。泛膳谢癣替清廓舵炮呈叫唾胖屁卒烙矽侨启猜斧彪猖十祭肋凉膏牛腋嚏丙第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn材料的進步主導著人類科技文明的發展和生活品材料的進步主導著人類科技文明的發展和生活品質的提升質的提升。 nn材料是製造系統的關鍵因素之一材料是製造系統的關鍵因素之一，故了解工程材故了解工程材料本身的組成和特性已成為從事製造相關研究或料本身的組成和特性已成為從事製造相關研究或產業之人員所必備的知識產業之人員所必備的知識。 nn材料

3、在設計階段被選用的主要考量是它所具備的材料在設計階段被選用的主要考量是它所具備的性質性質(Properties)(Properties)可以符合產品的功能要求可以符合產品的功能要求。 讥痔腻愤配傅鸣旁匀无界聪网佑表赏厂垄按勺惰淬炳焚媒浇茁烧瘴妥逸涉第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn對工程材料言對工程材料言，材料性質中的機械性質是最主要材料性質中的機械性質是最主要的評估因素的評估因素，其次是物理性質及化學性質其次是物理性質及化學性質。nn材料性質是由組成的成分材料性質是由組成的成分( (元素或化合物元素或化合物) )和其組和其組織所決定織所決定，並且會影響材料的加工性和使用特性並且會影響

4、材料的加工性和使用特性。nn材料的組織有結晶和非結晶兩種形式材料的組織有結晶和非結晶兩種形式。 虫登卵赔喜弥膳洛突卞吕勉瘤灿娄脱的山译谍陷烹应赵薄阎弱荤谷终窿逛第二章工程材料第二章工程材料前言(續)結晶結晶原子在晶粒內有一定規則的週期性排列原子在晶粒內有一定規則的週期性排列，並由許多晶並由許多晶粒構成所謂的結晶組織材料粒構成所謂的結晶組織材料，例如金屬和陶瓷例如金屬和陶瓷。 晶粒內原子的排列方式晶粒內原子的排列方式晶粒內原子的排列方式，例如金屬結晶中常見的體心例如金屬結晶中常見的體心例如金屬結晶中常見的體心立方立方立方，面心立方和六方最密的排列面心立方和六方最密的排列面心立方和六方最密的排列，

5、以及晶粒本身的以及晶粒本身的以及晶粒本身的形狀和大小形狀和大小形狀和大小，都會造成材料性質的不同都會造成材料性質的不同都會造成材料性質的不同。 非結晶非結晶非結晶 材料的組成原子無一定規則排列的特性者稱之為非結材料的組成原子無一定規則排列的特性者稱之為非結材料的組成原子無一定規則排列的特性者稱之為非結晶組織材料晶組織材料晶組織材料，例如玻璃和塑膠例如玻璃和塑膠例如玻璃和塑膠。 曼粮萎淫鼎猪秀涯紫乃赴苑大彩兄抨理仅揉象钓勒仗沼秦趋藐眉泊扼成簇第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn一般可將工程材料分為金屬材料和非金屬材料兩一般可將工程材料分為金屬材料和非金屬材料兩大類大類。 金屬材料又分為鐵系

6、金屬金屬材料又分為鐵系金屬金屬材料又分為鐵系金屬(Ferrousmetals)(Ferrousmetals)(Ferrousmetals)和非和非和非鐵系金屬鐵系金屬鐵系金屬(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)。 非金屬材料則分為有機材料和無機材料非金屬材料則分為有機材料和無機材料非金屬材料則分為有機材料和無機材料，詳如詳如詳如圖圖圖2.12.12.1所示所示所示。 有機材有機材有機材：由動植物細胞轉變而成由動植物細胞轉變而成由動植物細胞轉變而成，為碳化合為碳化合為碳化合 物物物，可溶可溶可溶於有機液於有機液於有機液( (

7、 (如酒精如酒精如酒精) ) )但不溶於水但不溶於水但不溶於水 。 無機材無機材無機材：指可以溶於水的礦物指可以溶於水的礦物指可以溶於水的礦物，一般言其抗熱能力優一般言其抗熱能力優一般言其抗熱能力優於有機材料於有機材料於有機材料。 陌魁决谓蛙冀吐惠找讯棕架讥讶啮香巷标产夺谢佛鲁沏孕照囚若议士擦巷第二章工程材料第二章工程材料前言(續)奄啮夹驱景楞了冬铆芒址傣巩约火韧昧膀溯壳怔飞迈燎仍养验邑觅拾腔萄第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn材料組成之原子間的鍵結方式材料組成之原子間的鍵結方式 離子鍵離子鍵(Ionicbond)(Ionicbond)、共價鍵共價鍵(Covalentbond)(Cov

8、alentbond)、金屬鍵金屬鍵(Metallicbond)(Metallicbond)和凡得瓦爾鍵和凡得瓦爾鍵(vander(vanderWallsbond)Wallsbond)。 可分為金屬材料可分為金屬材料可分為金屬材料(Metals)(Metals)(Metals)、陶瓷陶瓷陶瓷(Ceramics)(Ceramics)(Ceramics)和玻和玻和玻璃璃璃(Glasses)(Glasses)(Glasses)材料材料材料、聚合體材料聚合體材料聚合體材料(Polymers)(Polymers)(Polymers)(又稱又稱又稱高分子材料高分子材料高分子材料，或塑膠材料或塑膠材料或塑膠材

9、料) ) )，複合材料複合材料複合材料(CompositeMaterials)(CompositeMaterials)(CompositeMaterials)和電子材料和電子材料和電子材料(Electronic(Electronic(ElectronicMaterials)Materials)Materials)等五大類等五大類等五大類。 砒釜良琉通场扁晾搜隋搬慑蒙咯址演亨釉寺挚逮疯笋抨读搂赛尿嘉取恿倚第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn金屬材料之優點金屬材料之優點目前用量最多的工程材料目前用量最多的工程材料 扮演承載負荷及耐熱結構的重要角色扮演承載負荷及耐熱結構的重要角色扮演承載負荷及

10、耐熱結構的重要角色 種類及產量很多種類及產量很多種類及產量很多，具有許多優良的性質具有許多優良的性質具有許多優良的性質，人類人類人類對其特性也較了解對其特性也較了解對其特性也較了解 較易於加工或成形較易於加工或成形較易於加工或成形，並且價格方面相對於同等並且價格方面相對於同等並且價格方面相對於同等級的其他材料較為便宜級的其他材料較為便宜級的其他材料較為便宜菏文恤闪怕娶抿臂于哲舞焙盯勾望陵碘母窗趾爽姆鞠渴窿椿蓝拖课胳适蓉第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn隨著能源或環保問題的日益受到重視非金屬材料隨著能源或環保問題的日益受到重視非金屬材料的重要性及使用量則是與日俱增的重要性及使用量則是與日

11、俱增 陶瓷材料陶瓷材料：耐高溫的性質耐高溫的性質，被應用到工業級的被應用到工業級的高溫爐或高速切削的刀具上高溫爐或高速切削的刀具上。 聚合體材料聚合體材料聚合體材料：人造材料人造材料人造材料，因為具有容易成形因為具有容易成形因為具有容易成形、重量輕及抗腐蝕的特性重量輕及抗腐蝕的特性重量輕及抗腐蝕的特性 ，如水桶如水桶如水桶、碗盤碗盤碗盤、玩具玩具玩具等等等，工程方面的機械零件工程方面的機械零件工程方面的機械零件、襯墊襯墊襯墊、外殼構件等外殼構件等外殼構件等都可見到都可見到都可見到。疹雨倦腻蛇辙轨脏伸捂旬爵症役职裙镍加荣齿缕社花贺怯恶黍完漫欣挣挝第二章工程材料第二章工程材料前言(續)nn新材料的

12、研發及應用新材料的研發及應用 複合材料複合材料複合材料 由金屬由金屬由金屬、陶瓷或聚合體材料所組成陶瓷或聚合體材料所組成陶瓷或聚合體材料所組成。 利用不同材料的特性利用不同材料的特性利用不同材料的特性，截長補短以滿足對此新材料須截長補短以滿足對此新材料須截長補短以滿足對此新材料須具備之特定性質的要求具備之特定性質的要求具備之特定性質的要求。 重量輕又具高強度重量輕又具高強度重量輕又具高強度。 應用範圍廣泛涵蓋從休閒器材應用範圍廣泛涵蓋從休閒器材應用範圍廣泛涵蓋從休閒器材 、釣竿釣竿釣竿，到尖端科技的到尖端科技的到尖端科技的飛機飛機飛機、太空梭等太空梭等太空梭等。 编到妹菠态核内求魏比卒擒酚弛午

13、讨莎腾争创颅翟燃吼砾凄伊没承代惶狐第二章工程材料第二章工程材料前言(完)奈米材料的生產與應用奈米材料的生產與應用 許多國家早已投入龐大的研發人力與資金許多國家早已投入龐大的研發人力與資金許多國家早已投入龐大的研發人力與資金。 可預期地奈米材料的開發可預期地奈米材料的開發可預期地奈米材料的開發，未來將影響人類生活至鉅未來將影響人類生活至鉅未來將影響人類生活至鉅。 半導體材料半導體材料半導體材料 電腦工業發展的主角電腦工業發展的主角電腦工業發展的主角。 電腦對機械製造的重要性極為顯著電腦對機械製造的重要性極為顯著電腦對機械製造的重要性極為顯著，惟電子材料無法惟電子材料無法惟電子材料無法被加工成結構

14、體來使用被加工成結構體來使用被加工成結構體來使用。 菱新札疹额竹嗓濒悍革罚袒嗜纳旬铡野歹脉杖足模寇师露摔荷掀籽宋卵注第二章工程材料第二章工程材料2.1 2.1 金屬材料之性質金屬材料之性質uuu2.1.1 2.1.1 2.1.1 化學性質化學性質化學性質n nn在大氣環境中在大氣環境中在大氣環境中，金屬的表面會生成非金屬化合物金屬的表面會生成非金屬化合物金屬的表面會生成非金屬化合物而被逐漸侵蝕消耗而被逐漸侵蝕消耗而被逐漸侵蝕消耗，稱此現象為腐蝕稱此現象為腐蝕稱此現象為腐蝕(Corrosion)(Corrosion)(Corrosion)。 nn腐蝕的發生是金屬材料本身的化學性質所導致腐蝕的發生

15、是金屬材料本身的化學性質所導致，隨材料的不同而有很大的差異隨材料的不同而有很大的差異。 nn金屬腐蝕發生的狀態可分為沒有水分的化學腐蝕金屬腐蝕發生的狀態可分為沒有水分的化學腐蝕和有水分的電化學腐蝕兩種和有水分的電化學腐蝕兩種。御资原缆缄焉泥樱翁仲卖问句曾杆治蜗邓时盗欣吞敲泳蔬听婆啤酚闯赶雕第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)氧化氧化(Oxidation)(Oxidation)作用作用 最常見的化學腐蝕最常見的化學腐蝕最常見的化學腐蝕，可發生在常溫或高溫的狀態可發生在常溫或高溫的狀態可發生在常溫或高溫的狀態 金屬元素在化學反應上具有較活潑的特性金屬元素在化學反應上具有較活潑的

16、特性金屬元素在化學反應上具有較活潑的特性 容易和氧產生反應形成氧化物薄膜容易和氧產生反應形成氧化物薄膜容易和氧產生反應形成氧化物薄膜。 氧化作用會隨著時間的經過步不斷地進行氧化作用會隨著時間的經過步不斷地進行氧化作用會隨著時間的經過步不斷地進行，如如如鐵系材鐵系材鐵系材料的氧化物薄膜又稱鐵銹料的氧化物薄膜又稱鐵銹料的氧化物薄膜又稱鐵銹，在表層形成後會自母材剝在表層形成後會自母材剝在表層形成後會自母材剝落而不能隔絕氧繼續和內部材料的接觸落而不能隔絕氧繼續和內部材料的接觸落而不能隔絕氧繼續和內部材料的接觸。 有些氧化物比原材料的硬度更高有些氧化物比原材料的硬度更高有些氧化物比原材料的硬度更高，例如

17、鋁的氧化物例如鋁的氧化物例如鋁的氧化物，可增加零件抗磨耗的能力可增加零件抗磨耗的能力可增加零件抗磨耗的能力，因此發展出使其氧化層增因此發展出使其氧化層增因此發展出使其氧化層增厚的製程厚的製程厚的製程。 辛剩湃矩节犀都瑶奄涸忘彰窄韩缠稻蛤筛恬胃猾戍鞘氧双沮关答澜城豆钠第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)電化學腐蝕電化學腐蝕 指金屬材料受到周圍環境中的水分或化學溶液等介質指金屬材料受到周圍環境中的水分或化學溶液等介質指金屬材料受到周圍環境中的水分或化學溶液等介質的作用的作用的作用，產生電子轉移及金屬本身的離子化產生電子轉移及金屬本身的離子化產生電子轉移及金屬本身的離子化(Ion

18、ization)(Ionization)(Ionization)的現象的現象的現象，並稱此處為陽極並稱此處為陽極並稱此處為陽極。 失去電子的金屬以陽離子狀態溶入水中形成電氣回路失去電子的金屬以陽離子狀態溶入水中形成電氣回路失去電子的金屬以陽離子狀態溶入水中形成電氣回路，在陽極部位的金屬會受到侵蝕而逐漸的減少在陽極部位的金屬會受到侵蝕而逐漸的減少在陽極部位的金屬會受到侵蝕而逐漸的減少。 金屬的表面若存在不純物金屬的表面若存在不純物金屬的表面若存在不純物、成分偏析成分偏析成分偏析、加工畸變加工畸變加工畸變、或或或殘留應力等殘留應力等殘留應力等，即形成不均勻的狀態即形成不均勻的狀態即形成不均勻的狀態

19、。 電化學腐蝕作用可被應用在非傳統加工的製程上電化學腐蝕作用可被應用在非傳統加工的製程上電化學腐蝕作用可被應用在非傳統加工的製程上，將將將工件材料不要的部分侵蝕掉而得到所要的工件形狀和工件材料不要的部分侵蝕掉而得到所要的工件形狀和工件材料不要的部分侵蝕掉而得到所要的工件形狀和尺寸尺寸尺寸，例如化學加工和電化學加工例如化學加工和電化學加工例如化學加工和電化學加工。 梦约韶积癣痕箭蜗荒利茄弛挽哑温长歉芦脑邯忻蔚叫氖咆甸颜宣澜棚熙肝第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)uuu2.1.2 2.1.2 2.1.2 物理性質物理性質物理性質n nn金屬材料的物理性質金屬材料的物理性質金屬

20、材料的物理性質，和機械製造關係較密切的和機械製造關係較密切的和機械製造關係較密切的有七項有七項有七項，即比重即比重即比重、熔點熔點熔點、比熱比熱比熱、熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數、熱熱熱傳導性傳導性傳導性、導電性和磁性等導電性和磁性等導電性和磁性等。 1.1.1.比重比重比重 (Specific gravity) (Specific gravity) (Specific gravity) 指某一物體的重量對同體積指某一物體的重量對同體積指某一物體的重量對同體積4 4 4 C C C純水重量之比值純水重量之比值純水重量之比值。 相同金屬材料的比重值會因溫度的變化而改變相同金屬材料的比重值會因溫

21、度的變化而改變相同金屬材料的比重值會因溫度的變化而改變，也會也會也會隨加工程度的不同而有差別隨加工程度的不同而有差別隨加工程度的不同而有差別。缘哀倪租纯荡万环黄野咕筏列痰灼谨导猾盟则扰恃累赣熬泼宝嘿褒散骤外第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)比重一樣可以表示此一性質的是密度比重一樣可以表示此一性質的是密度。密度密度(Density)(Density)是指每單位體積該材料的質量是指每單位體積該材料的質量。密度關係著比強度密度關係著比強度(Specificstrength)(Specificstrength)和比剛性和比剛性(Specific(Specificstiffness

22、)stiffness)的大小的大小。 就能量消耗或動力限制的觀點言就能量消耗或動力限制的觀點言，它是材料選用的重要考它是材料選用的重要考慮因素慮因素，尤其是航太工業和高速運轉的機具設備等尤其是航太工業和高速運轉的機具設備等。壮蔡票晤漫骑枢软槐羔尹萤扁诚婿则甥诺歧逐佩鹰娜樟款剃匹选键馏澈爸第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)2.2.熔點熔點(Meltingpoint)(Meltingpoint)金屬材料的結晶組織狀態受到溫度升高所供給熱能的影響金屬材料的結晶組織狀態受到溫度升高所供給熱能的影響，促使原先固態之規則且緊密排列的原子開始分離而變成鬆促使原先固態之規則且緊密排列的原

23、子開始分離而變成鬆散且可自由移動的液態散且可自由移動的液態，此時的溫度稱為該材料的熔點此時的溫度稱為該材料的熔點。 純金屬的熔點為固定值純金屬的熔點為固定值，合金的熔點則因所含的成分而異合金的熔點則因所含的成分而異，且在熔化過程中溫度仍會改變且在熔化過程中溫度仍會改變。熔點高的材料適用於高溫作業的環境熔點高的材料適用於高溫作業的環境，例如噴射引擎和鍋例如噴射引擎和鍋爐爐，或是高速運動會產生大量摩擦熱而導致高溫的機械零或是高速運動會產生大量摩擦熱而導致高溫的機械零件件。 翅枫灯河嘎淡仇勤捂待翻假从幼建位炭猪狗庚撇瞥遭晕宽盗叮岿控勤泥府第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)熔點高

24、的材料對鑄造性或成形加工性等會有不利的影熔點高的材料對鑄造性或成形加工性等會有不利的影響響，增加製造成本增加製造成本。 金屬材料的再結晶溫度和熔點有關金屬材料的再結晶溫度和熔點有關，故在退火熱處理故在退火熱處理和熱作加工時需注意此性質的影響和熱作加工時需注意此性質的影響。 3. 3.3.比熱比熱比熱(Specificheat)(Specificheat)(Specificheat) 使單位質量材料之溫度升高使單位質量材料之溫度升高使單位質量材料之溫度升高1 1 1 C C C所需的熱量稱為比熱所需的熱量稱為比熱所需的熱量稱為比熱。 金屬的比熱較小金屬的比熱較小金屬的比熱較小，且通常隨溫度上升而

25、增大且通常隨溫度上升而增大且通常隨溫度上升而增大。邱黎议垦怒馈篇巳惹费涨滇郑淋守迈秩去话融鳞孝让炕辕砖骡凡湾叙界淫第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)4.4.熱膨脹係數熱膨脹係數(Coefficientofthermalexpansion)(Coefficientofthermalexpansion) 物體的溫度上升物體的溫度上升物體的溫度上升1 1 1 C C C時時時，體積的增加率叫體積膨脹係數體積的增加率叫體積膨脹係數體積的增加率叫體積膨脹係數，長度的增加率叫線膨脹係數長度的增加率叫線膨脹係數長度的增加率叫線膨脹係數 。 普通金屬中線膨脹係數以鋅為最大普通金屬中線膨脹

26、係數以鋅為最大普通金屬中線膨脹係數以鋅為最大，以鎢以鎢以鎢、鉬為最小鉬為最小鉬為最小。 通常熔點愈低其者熱膨脹係數愈大通常熔點愈低其者熱膨脹係數愈大通常熔點愈低其者熱膨脹係數愈大。 熱膨脹性質可能導致材料熱應力的產生進而影響產品熱膨脹性質可能導致材料熱應力的產生進而影響產品熱膨脹性質可能導致材料熱應力的產生進而影響產品的功能和壽命的功能和壽命的功能和壽命。 恃碑妮邓县晨泉匙莎托让梁谷颊鹃亨务惊椒喂坝剪润擒实凡傲郊宠冤截常第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)5.5.熱傳導性熱傳導性(Thermalconductivity)(Thermalconductivity) 體積為體積

27、為體積為1 1 1立方公分的正立方體立方公分的正立方體立方公分的正立方體，當兩對面間的溫度差為當兩對面間的溫度差為當兩對面間的溫度差為1 1 1 C C C時時時，每秒自高溫面傳送到低溫面的熱量稱為熱傳導每秒自高溫面傳送到低溫面的熱量稱為熱傳導每秒自高溫面傳送到低溫面的熱量稱為熱傳導性性性。 用以表示熱量流經材料的難易程度用以表示熱量流經材料的難易程度用以表示熱量流經材料的難易程度。 金屬材料都是熱的良導體金屬材料都是熱的良導體金屬材料都是熱的良導體，銀的熱傳導性最大銀的熱傳導性最大銀的熱傳導性最大，銅及銅及銅及鋁次之鋁次之鋁次之。 记歧忘骨客莽灿事厌原屁嗜魔白坚杖粱拼碱余祖性液乖痴馆他赂彤贯

28、诌翅第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)6.6.比電阻比電阻 (Specific resistance) (Specific resistance)截面積截面積1 1平方公分平方公分，長度長度1 1公分的金屬材料之電阻值公分的金屬材料之電阻值( (單單位為歐姆位為歐姆，Ohm)Ohm)稱為比電阻稱為比電阻。 金屬是電的良導體金屬是電的良導體金屬是電的良導體，比電阻相對較低比電阻相對較低比電阻相對較低，其中以銀為最其中以銀為最其中以銀為最低低低，其次為銅其次為銅其次為銅、金金金、鋁等鋁等鋁等。當溫度上升時當溫度上升時當溫度上升時，金屬的比金屬的比金屬的比電阻隨之增加電阻隨之增

29、加電阻隨之增加。 有些金屬或合金材料在某一臨界溫度以下有些金屬或合金材料在某一臨界溫度以下有些金屬或合金材料在某一臨界溫度以下，會產生電會產生電會產生電阻趨近於零的狀況阻趨近於零的狀況阻趨近於零的狀況，稱之為超導性稱之為超導性稱之為超導性(Superconductivity)(Superconductivity)(Superconductivity)。 脓呻咨雹卸峨韩品烟描良屯芯卤浅叹爽瓣墒栖亩阉羞踪渠严防狗蒋诌最邻第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)7.7.磁性磁性 (Magnetic property) (Magnetic property)若金屬可被磁石的強大磁場磁化

30、而變成小磁石若金屬可被磁石的強大磁場磁化而變成小磁石，並可相互並可相互吸引時吸引時，即稱此金屬為鐵磁性材料即稱此金屬為鐵磁性材料(Ferromagnetic (Ferromagnetic material) material) ，如鐵如鐵、鈷和鎳等鈷和鎳等。大部分的金屬被磁化的強度很微弱大部分的金屬被磁化的強度很微弱，不會被磁石吸引不會被磁石吸引，此此類金屬叫做順磁性材料類金屬叫做順磁性材料 (Paramagnetic material) (Paramagnetic material)，如鋁如鋁、鉑等鉑等。 會對磁石產生微弱排斥現象會對磁石產生微弱排斥現象，謂之反磁性材料謂之反磁性材料(Dia

31、magnetic material)(Diamagnetic material)，如銅如銅、銀等銀等 硼钞酬瞧择勾禄石斤秦敬盗议料迈赊卸整起烹朗强搐夕庙桨猴壕嚏嚎姜铡第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)uu2.1.3 2.1.3 機械性質機械性質n nn 金屬材料之所以被廣泛應用於製造各種機械零件金屬材料之所以被廣泛應用於製造各種機械零件金屬材料之所以被廣泛應用於製造各種機械零件，最主要的原因在其具有優越的機械性質最主要的原因在其具有優越的機械性質最主要的原因在其具有優越的機械性質。n nn較重要的機械性質有較重要的機械性質有較重要的機械性質有： 1. 1.1.強度強度強度

32、 (Strength) (Strength) (Strength) 強度是指材料對外加負荷導致變形的抵抗能力強度是指材料對外加負荷導致變形的抵抗能力強度是指材料對外加負荷導致變形的抵抗能力。 降伏強度降伏強度降伏強度(Yield strength(Yield strength(Yield strength，Y.S.) Y.S.) Y.S.) ：材料呈現永久變形所材料呈現永久變形所材料呈現永久變形所需之最小應力值需之最小應力值需之最小應力值 。缸赖俱窍混拂软癸酌稗莆奎鬃侯拼陆呢匆勺剃癸彝衫挑纳晋澈铃肥规妈冤第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)抗拉強度抗拉強度(Tensile

33、strength(Tensile strength，T.S.)T.S.)：材料斷裂前之最大應力材料斷裂前之最大應力值值 ，如圖如圖2.22.2所示所示 。降伏強度通常是機械設計時選擇材料之最重要考量降伏強度通常是機械設計時選擇材料之最重要考量。 抗壓強度抗壓強度(Compressive strength)(Compressive strength)、抗剪強度抗剪強度(Shear strength)(Shear strength)、抗扭強度抗扭強度(Torsional strength)(Torsional strength)等等，分別為材料抵抗不同形式分別為材料抵抗不同形式外力作用時之能力外力

34、作用時之能力，其值由相關試驗求得其值由相關試驗求得。金屬材料在發生降伏狀態金屬材料在發生降伏狀態( (即永久變形即永久變形) )之前的應力應變關之前的應力應變關係是線性的係是線性的，其斜率稱為彈性模數其斜率稱為彈性模數(Modulus of elasticity)(Modulus of elasticity)，通常以通常以E E為其代號為其代號。 材料是屬於彈性區域材料是屬於彈性區域，受到外加負荷時變形的反應可用虎受到外加負荷時變形的反應可用虎克定律克定律(Hookeslaw)(Hookeslaw)計算計算。 襟愧啼钙硕铃撒驾悦籍蚁阜赌讲禁继躁佃这冯根或雁椿簇雪陵葛拾铱竣层第二章工程材料第二章

35、工程材料2.1 金屬材料之性質(續)E E值愈高即直線愈陡值愈高即直線愈陡，代表材料的剛性代表材料的剛性(Stiffness)(Stiffness)愈大愈大，對對負荷引起變形的抵抗能力愈高負荷引起變形的抵抗能力愈高。 當應力狀態超過降伏強度以後當應力狀態超過降伏強度以後，材料進入塑性區域材料進入塑性區域，應力應力與應變之關係曲線不再是線性與應變之關係曲線不再是線性，而是指數曲線而是指數曲線。材料開始發生永久變形材料開始發生永久變形，並受到應變硬化並受到應變硬化(Strain(Strainhardening)hardening)或稱加工硬化或稱加工硬化(Workhardening)(Workha

36、rdening)的作用的作用。當應力到達抗拉強度時當應力到達抗拉強度時，材料出現頸縮材料出現頸縮(Necking)(Necking)現象直到現象直到斷裂斷裂。 喳酗险檀费憎噶克害崇刀爱苹宠羊来又拄雍迷榆曾壹删锨部站青者恍满揪第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)機械製造程序中的塑性加工即是探討材料在受到降伏強度機械製造程序中的塑性加工即是探討材料在受到降伏強度與抗拉強度之間應力狀態所造成的塑性變形與抗拉強度之間應力狀態所造成的塑性變形。溫度高低及材料變形速率會影響以上所述各項性質之值及溫度高低及材料變形速率會影響以上所述各項性質之值及曲線形式曲線形式。淬鞭啃掐埔蚁缉还书浊些褐

37、缀辗坐厨嘿携狐蘸姚稳俩抉竣意柱蘑廖霜凭爸第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)2.2.延性延性(Ductility)(Ductility) 延性是材料在斷裂時延性是材料在斷裂時延性是材料在斷裂時，破壞點之塑性變形量破壞點之塑性變形量破壞點之塑性變形量 。 主要的表示法有伸長率主要的表示法有伸長率主要的表示法有伸長率(Percentageofelongation)(Percentageofelongation)(Percentageofelongation)和面和面和面積縮減率積縮減率積縮減率(Percentageofareareduction)(Percentageofare

38、areduction)(Percentageofareareduction)兩種兩種兩種，均可由均可由均可由拉伸實驗中求得拉伸實驗中求得拉伸實驗中求得。伸長率伸長率伸長率 ：把已斷裂試片之兩斷口接回把已斷裂試片之兩斷口接回把已斷裂試片之兩斷口接回，量取已變長之量取已變長之量取已變長之標點間的長度並減去標點間之原來長度後標點間的長度並減去標點間之原來長度後標點間的長度並減去標點間之原來長度後，再除以標再除以標再除以標點間之原來長度所得商之百分率值點間之原來長度所得商之百分率值點間之原來長度所得商之百分率值，如圖如圖如圖2.32.32.3所示所示所示。面積縮減率面積縮減率面積縮減率 ：是將原來之斷

39、面積減去斷裂後最小斷面是將原來之斷面積減去斷裂後最小斷面是將原來之斷面積減去斷裂後最小斷面積積積，再除以原來斷面積所得商之百分率值再除以原來斷面積所得商之百分率值再除以原來斷面積所得商之百分率值。六逛含搬唁晴拣呆炸尹蹬挚挫涕活擞渤窒逸枪氨逊剧速倦段拢力昨忍蓝浚第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)伸長率或面積縮減率的大小可用以表示材料塑性加工性之伸長率或面積縮減率的大小可用以表示材料塑性加工性之優劣程度優劣程度。對脆性材料言對脆性材料言，兩者之值皆趨近於零兩者之值皆趨近於零。饱爽役凹秘蛀佩至传佬蚀菠西您艾验项妇仓湾误最餐母止浇畜卷诌菌揣好第二章工程材料第二章工程材料2.1 金

40、屬材料之性質(續)3.3.硬度硬度(Hardness)(Hardness) 在材料的表面施以外加壓力時在材料的表面施以外加壓力時在材料的表面施以外加壓力時，材料會產生凹痕變形材料會產生凹痕變形材料會產生凹痕變形，抵抗此種受壓變形的能力較大者所產生的變形量較小抵抗此種受壓變形的能力較大者所產生的變形量較小抵抗此種受壓變形的能力較大者所產生的變形量較小，表示硬度較高表示硬度較高表示硬度較高。 硬度試驗法對材料只產生局部性的破壞硬度試驗法對材料只產生局部性的破壞硬度試驗法對材料只產生局部性的破壞，且操作比較且操作比較且操作比較簡單簡單簡單，故應用很廣故應用很廣故應用很廣。 通常可以硬度值做為材料強度

41、大小的指標通常可以硬度值做為材料強度大小的指標通常可以硬度值做為材料強度大小的指標 。 硬度試驗法有勃氏硬度試驗法有勃氏硬度試驗法有勃氏(Brinell(Brinell(Brinell，HB)HB)HB)、洛氏洛氏洛氏(Rockwell(Rockwell(Rockwell，HRC,HRBHRC,HRBHRC,HRB等等等) ) )、維氏維氏維氏(Vickers(Vickers(Vickers，HV)HV)HV)、蕭氏蕭氏蕭氏(Shore(Shore(Shore，HS)HS)HS)、努氏努氏努氏(Knoop,HK)(Knoop,HK)(Knoop,HK)和莫氏和莫氏和莫氏(Mohs)(Mohs)

42、(Mohs)等等等。 纬朵妮辉酷完赋缀拦卒嫌嘱疗狡烽肉熔瘩混途朱袁地顷栓起承谴购韩减节第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)材料抵抗壓凹能力的大小會隨不同試驗法之壓頭的形狀和材料抵抗壓凹能力的大小會隨不同試驗法之壓頭的形狀和施加負荷的方式而有所不同施加負荷的方式而有所不同。 圖圖2.42.4顯示勃氏硬度試驗的量測及計算方法顯示勃氏硬度試驗的量測及計算方法。圖圖2.52.5顯示洛顯示洛氏硬度試驗中不同壓頭的形狀氏硬度試驗中不同壓頭的形狀。播顿超字裴淆蕊务兄态戈醛宾桑跑哀两博例陶锄寂腾瞧们兼范炕哩瓢名蝉第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)4.4.靭性靭性(To

43、ughness)(Toughness) 當材料承受一突然施加的撞擊外力時其應變率當材料承受一突然施加的撞擊外力時其應變率當材料承受一突然施加的撞擊外力時其應變率(Strain(Strain(Strainrate)rate)rate)很大很大很大，材料會呈現較脆的特性材料會呈現較脆的特性材料會呈現較脆的特性。通常把這種承受通常把這種承受通常把這種承受衝擊負荷的能力稱為材料的靭性衝擊負荷的能力稱為材料的靭性衝擊負荷的能力稱為材料的靭性。 衝擊試驗衝擊試驗衝擊試驗(Impacttest)(Impacttest)(Impacttest)有沙丕有沙丕有沙丕(Charpy)(Charpy)(Charpy)

44、試驗和艾左試驗和艾左試驗和艾左(Izod)(Izod)(Izod)試驗兩種試驗兩種試驗兩種。 利用瞬間衝擊力撞斷試片時利用瞬間衝擊力撞斷試片時利用瞬間衝擊力撞斷試片時，以能量被吸收的多少來以能量被吸收的多少來以能量被吸收的多少來表示靭性的大小表示靭性的大小表示靭性的大小，如圖如圖如圖2.62.62.6顯示沙丕試驗顯示沙丕試驗顯示沙丕試驗。 轉換溫度轉換溫度轉換溫度 ：材料在低於某一溫度時材料在低於某一溫度時材料在低於某一溫度時，吸收衝擊能的能吸收衝擊能的能吸收衝擊能的能力急劇降低以致破壞的形式會由延性破壞轉變成脆性力急劇降低以致破壞的形式會由延性破壞轉變成脆性力急劇降低以致破壞的形式會由延性破

45、壞轉變成脆性破壞破壞破壞。 隋啪相令野惫露咳级努胶拥蚤柿烙箔尤听郴软姿遥翻写摊液砾破呀馈癌揽第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)體心立方結晶的金屬即具有轉換溫度體心立方結晶的金屬即具有轉換溫度。衝擊試驗適用於求材料之轉換溫度值衝擊試驗適用於求材料之轉換溫度值。金屬材料大都有高衝擊抵抗值金屬材料大都有高衝擊抵抗值，也就是靭性高也就是靭性高，通常表示通常表示也具有高強度和高延性也具有高強度和高延性。 陶瓷和許多複合材料具有高強度陶瓷和許多複合材料具有高強度，但是幾乎沒有延性但是幾乎沒有延性，靭靭性性。 傣骏呐饯蠕雕礼标账晒穗贴医甸盂萧灿曰侮司许抒袖剥痕仓炉删干反褐洱第二章工程材

46、料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)愿像甄氨卫硫逮淡籍酶频刘于晨俏哺枢险援惨若鞋涕反沪垣蝉棱恤挚殊呛第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)5.5.破壞靭性破壞靭性(Fracturetoughness)(Fracturetoughness)當材料在凝固成形或加工的過程中當材料在凝固成形或加工的過程中，內部或表面產生裂縫內部或表面產生裂縫或其他微小缺陷時或其他微小缺陷時，抵抗裂縫成長的能力以破壞靭性表示抵抗裂縫成長的能力以破壞靭性表示。一般工程材料都多少含有某些缺陷一般工程材料都多少含有某些缺陷，在外力作用下裂縫是在外力作用下裂縫是否會出現不穩定的成長否會出現不穩定的成長

47、，導致材料破壞是以所謂的應力強導致材料破壞是以所謂的應力強度因子度因子(Stressintensityfactor)(Stressintensityfactor)是否達到臨界值為判斷依據是否達到臨界值為判斷依據。應力強度因子是結合外力換算的應力值應力強度因子是結合外力換算的應力值、工件幾何形狀和工件幾何形狀和原有裂縫長度計算而得原有裂縫長度計算而得。 徊甘缸赴滁舌揽番荔币蛆疯邯韦锋姻挥延歧颁焰暴虹晃田雨师丝兹藩胁卓第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續) 臨界值即為所稱的破裂靭性臨界值即為所稱的破裂靭性，是材料的一個定量是材料的一個定量的性質的性質，其值由相關的試驗得到其值由相

48、關的試驗得到。 相同類型的材料相同類型的材料，破裂靭性較大者破裂靭性較大者，其降伏強度其降伏強度較小較小，在設計產品使用條件在設計產品使用條件、壽命及檢驗標準時壽命及檢驗標準時，要特別注意需同時考慮材料這兩項性質要特別注意需同時考慮材料這兩項性質。 存框幂凄咏损冤男泄搅穴狗蜒努契愚吾孜救唉欢悦抉栗锗徽逸芒沫丙瓷待第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)6.6.疲勞疲勞(Fatigue)(Fatigue) 機械零件經常用在承受變動負荷的場合機械零件經常用在承受變動負荷的場合機械零件經常用在承受變動負荷的場合，雖然此種反雖然此種反雖然此種反覆作用的應力小於材料的降伏強度覆作用的應力

49、小於材料的降伏強度覆作用的應力小於材料的降伏強度，但材料也會發生但材料也會發生但材料也會發生破壞破壞破壞，稱此現象為疲勞稱此現象為疲勞稱此現象為疲勞。 疲勞破壞進行的模式是材料原有之微小裂縫在循環應疲勞破壞進行的模式是材料原有之微小裂縫在循環應疲勞破壞進行的模式是材料原有之微小裂縫在循環應力的反覆作用下力的反覆作用下力的反覆作用下，裂縫穩定地逐漸延伸裂縫穩定地逐漸延伸裂縫穩定地逐漸延伸，最後當裂縫最後當裂縫最後當裂縫長度超過某一極限值時即發生不可停止的不穩定成長長度超過某一極限值時即發生不可停止的不穩定成長長度超過某一極限值時即發生不可停止的不穩定成長致使工件斷裂致使工件斷裂致使工件斷裂。 疲

50、勞試驗疲勞試驗疲勞試驗(Fatiguetest)(Fatiguetest)(Fatiguetest)是求取疲勞強度是求取疲勞強度是求取疲勞強度(Fatigue(Fatigue(Fatiguestrengthstrengthstrength，F.S.)F.S.)F.S.)的方法的方法的方法。 溃撤础蹬汉槽敷引窜肤抢歇伏岸骏振带至伪哮碰钾求衍氦彝苟咖过箔磅壮第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(續)將不同應力振幅值將不同應力振幅值(S)(S)及使工件破壞的應力反覆作用次數及使工件破壞的應力反覆作用次數(N)(N)繪製成所繪製成所謂的謂的S-NS-N曲線曲線，如圖如圖2.72.7所示所

51、示。曲線出現水平部份時曲線出現水平部份時，其對應的應力值即稱為疲勞強度其對應的應力值即稱為疲勞強度 即母砸给压结钡慕得致肺若朋搓催哲元耗矩替痒升俞薄络败蛰梆芹胎郎斜第二章工程材料第二章工程材料2.1 金屬材料之性質(完)7.7.潛變潛變(Creep)(Creep) 金屬材料在高溫的環境中金屬材料在高溫的環境中金屬材料在高溫的環境中，受一固定大小的應力作用受一固定大小的應力作用受一固定大小的應力作用時時時，其長度會隨著時間而增加其長度會隨著時間而增加其長度會隨著時間而增加，最後終至斷裂最後終至斷裂最後終至斷裂。 固定應力及溫度固定應力及溫度固定應力及溫度( ( (高溫高溫高溫) ) )所得到的材

52、料伸長率所得到的材料伸長率所得到的材料伸長率( ( (應變應變應變) ) )與時與時與時間的關係叫潛變曲線間的關係叫潛變曲線間的關係叫潛變曲線，如圖如圖如圖2.82.82.8所示所示所示。 姐硒之沼识呕衍榜勋济式撕橙乡舆狡程时垣部刑咒村做瑞附此模跋岩颈绳第二章工程材料第二章工程材料2.2 2.2 鐵系金屬材料鐵系金屬材料 工程上使用的金屬材料絕大多數是以合金而非以工程上使用的金屬材料絕大多數是以合金而非以工程上使用的金屬材料絕大多數是以合金而非以元素的形式出現元素的形式出現元素的形式出現。 合金合金合金：是指以某金屬為主要成分是指以某金屬為主要成分是指以某金屬為主要成分，再加入其它金屬或再加入

53、其它金屬或再加入其它金屬或非金屬形成仍具有主要成分金屬特性的材料非金屬形成仍具有主要成分金屬特性的材料非金屬形成仍具有主要成分金屬特性的材料。常用的金屬材料分為鐵系金屬常用的金屬材料分為鐵系金屬常用的金屬材料分為鐵系金屬(Ferrousmetals)(Ferrousmetals)(Ferrousmetals)和和和非鐵系金屬非鐵系金屬非鐵系金屬(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)兩類兩類兩類。 鐵系金屬鐵系金屬鐵系金屬(Ferrous metals) (Ferrous metals) (Ferrous metals) ：以

54、鐵元素以鐵元素以鐵元素(Fe)(Fe)(Fe)為主要成分為主要成分為主要成分，包括鐵和碳鋼包括鐵和碳鋼包括鐵和碳鋼、合金鋼及鑄鐵合金鋼及鑄鐵合金鋼及鑄鐵。 非鐵系金屬非鐵系金屬非鐵系金屬(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)(Nonferrousmetals)：指鐵元素以外的金屬指鐵元素以外的金屬指鐵元素以外的金屬為主要成分的材料為主要成分的材料為主要成分的材料，例如鋁例如鋁例如鋁、鎂鎂鎂、銅銅銅、鎳鎳鎳、鈦及其合鈦及其合鈦及其合金等金等金等。迎放钻斟病糯烬睹溜单拢惠舟度阂州悬旋刨蛛酝韩越耍酵逞操朋延谅恃乱第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)

55、常見的材料規格標準有常見的材料規格標準有UNSUNS、ASTMASTM、AISIAISI、SAESAE、JISJIS、DINDIN、BSBS、CNSCNS及鋁合金之及鋁合金之AAAA等等。uuu2.2.1 2.2.1 2.2.1 鐵和碳鋼鐵和碳鋼鐵和碳鋼n nn純鐵純鐵純鐵(Pure iron)(Pure iron)(Pure iron) 精煉的代價很高精煉的代價很高精煉的代價很高 事實上仍含有微量的雜質事實上仍含有微量的雜質事實上仍含有微量的雜質 本身很軟本身很軟本身很軟，不適合於有強度需求的結構體之應用不適合於有強度需求的結構體之應用不適合於有強度需求的結構體之應用 通常做為合金鋼之原料或

56、電器材料等用途通常做為合金鋼之原料或電器材料等用途通常做為合金鋼之原料或電器材料等用途。宾棵侗蓄依谍伪娃债畴了堑六耽汾蹬板楚钥爷屎输略脆祥裂拎匙及斩表筛第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)nn碳鋼碳鋼(Carbonsteel)(Carbonsteel) 是鐵和碳的合金是鐵和碳的合金是鐵和碳的合金。 含碳量在含碳量在含碳量在0.02%2%0.02%2%0.02%2%之間之間之間 。 碳鋼的機械性質決定於其含碳量和顯微組織碳鋼的機械性質決定於其含碳量和顯微組織碳鋼的機械性質決定於其含碳量和顯微組織。 抗拉強度抗拉強度抗拉強度、降伏強度和硬度等隨著含碳量的增降伏強度和硬度等隨著含碳

57、量的增降伏強度和硬度等隨著含碳量的增加而增加加而增加加而增加，但是延性和靭性則剛好相反但是延性和靭性則剛好相反但是延性和靭性則剛好相反 。 目前使用量最多目前使用量最多目前使用量最多，用途也是最廣的工程材料用途也是最廣的工程材料用途也是最廣的工程材料，其中又以含碳量其中又以含碳量其中又以含碳量0.05%1.5%0.05%1.5%0.05%1.5%為主為主為主。 风驻存唾击弹向昔烟钙汾绽上绥寇答惹你僻匹鳖寡霹纤昆控歉沧休蕾猖皋第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)分為低碳鋼分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼中碳鋼和高碳鋼，各有其適合的應各有其適合的應用場合用場合，詳如表詳如表2.12.1

58、所示所示。l ll低碳鋼低碳鋼低碳鋼 稱為軟鋼稱為軟鋼稱為軟鋼(Mildsteel)(Mildsteel)(Mildsteel)，含碳量低於含碳量低於含碳量低於0.3%0.3%0.3%。 含碳量在含碳量在含碳量在0.2%0.2%0.2%左右之低碳鋼為一般主要之構造用鋼左右之低碳鋼為一般主要之構造用鋼左右之低碳鋼為一般主要之構造用鋼，如建築如建築如建築、橋樑橋樑橋樑、車輪等使用之鋼條或鋼板車輪等使用之鋼條或鋼板車輪等使用之鋼條或鋼板。 通常不需熱處理通常不需熱處理通常不需熱處理，經滾軋或鍛造後即直接使用經滾軋或鍛造後即直接使用經滾軋或鍛造後即直接使用。 低碳鋼因含碳量低低碳鋼因含碳量低低碳鋼因含

59、碳量低，不論是鑄造不論是鑄造不論是鑄造、鍛造鍛造鍛造、切削或銲接切削或銲接切削或銲接加工都非常容易加工都非常容易加工都非常容易 薪排渐奸影久可锈潭铰寡鼓靳憎墅驻茸硕榔绰挖巳鱼该雁语署兰悲财蹬带第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)ll中碳鋼中碳鋼 通常使用在強度要求比低碳鋼高的場合通常使用在強度要求比低碳鋼高的場合。l ll高碳剛高碳剛高碳剛 用於需要高強度用於需要高強度用於需要高強度、硬度和耐磨性的零件硬度和耐磨性的零件硬度和耐磨性的零件。房碗椭唤待绍蓄密陀雏伯块镀犯俱咐拈拐智珊镭锑搁露嗜授籍窑拯壤郡智第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)uuu2.2.2 2

60、.2.2 2.2.2 合金鋼合金鋼合金鋼nn合金鋼合金鋼(Alloysteel)(Alloysteel)是指在碳鋼中添加一種或一種是指在碳鋼中添加一種或一種以上之特殊元素以上之特殊元素，用以增進或改善某些機械性質用以增進或改善某些機械性質，做為特定用途之材料做為特定用途之材料。nn用途可分為構造用合金鋼和特殊用途合金鋼用途可分為構造用合金鋼和特殊用途合金鋼，如如表表2.22.2所示所示。nn機械性質比碳鋼優越許多機械性質比碳鋼優越許多，並且在鑄造並且在鑄造、鍛造鍛造、切削及熔接等之加工性也都較好切削及熔接等之加工性也都較好 。nn廣泛地用於建築廣泛地用於建築、運輸工業和各類機械之重要零運輸工業

61、和各類機械之重要零件件 。渭郸蛆士皂磐冷牌怔区辟甭源三辖幽删峪扇慑瘟滔桥榷炼郎粒颈鸿的坚刨第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)瞻血汹脱简丰佑我桥浦邮遮珍鼠汉捆歇粕判理卖粗厌诲佰哮迭滔苟丢烛工第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)nn特殊用途合金鋼較重要的有下類四類特殊用途合金鋼較重要的有下類四類 1.1.工具鋼工具鋼(Toolsteel)(Toolsteel) 用做為刀具用做為刀具用做為刀具、工具或模具之材料工具或模具之材料工具或模具之材料，乃機械製造之切削乃機械製造之切削乃機械製造之切削加工或塑性成形不可或缺的重要輔助材料加工或塑性成形不可或缺的重要輔助材料

62、加工或塑性成形不可或缺的重要輔助材料。 在常溫或高溫時都具有高強度在常溫或高溫時都具有高強度在常溫或高溫時都具有高強度、高硬度高硬度高硬度、高靭性高靭性高靭性、耐耐耐磨耗和抗氧化熔合性優良等磨耗和抗氧化熔合性優良等磨耗和抗氧化熔合性優良等。 依化學成分不同有碳工具鋼依化學成分不同有碳工具鋼依化學成分不同有碳工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等合金工具鋼和高速鋼等合金工具鋼和高速鋼等三種三種三種。 芦雨拙专租场矫喂柳愚猛震咖肪浇亿狮村行芜赦掌鱼厄迈剩渍毗筏况缔歪第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)碳工具鋼碳工具鋼(Carbontoolsteel)(Carbontoolsteel) 含碳

63、量為含碳量為含碳量為0.6%1.5%0.6%1.5%0.6%1.5%，亦即是高碳鋼亦即是高碳鋼亦即是高碳鋼。 容易加工容易加工容易加工，淬火回火後硬度甚高淬火回火後硬度甚高淬火回火後硬度甚高，但其缺點為硬化深但其缺點為硬化深但其缺點為硬化深度淺度淺度淺，高溫時硬度變低高溫時硬度變低高溫時硬度變低，切削耐久性差切削耐久性差切削耐久性差，故只適用於故只適用於故只適用於做木材及輕合金之切削工具做木材及輕合金之切削工具做木材及輕合金之切削工具。合金工具鋼合金工具鋼合金工具鋼(Alloytoolsteel)(Alloytoolsteel)(Alloytoolsteel) 在碳工具鋼中添加鉻在碳工具鋼中添

64、加鉻在碳工具鋼中添加鉻(Cr)(Cr)(Cr)、鎢鎢鎢(W)(W)(W)、鉬鉬鉬(Mo)(Mo)(Mo)、釩釩釩(V)(V)(V)、鎳鎳鎳(Ni)(Ni)(Ni)等元素等元素等元素，增加其硬化深度增加其硬化深度增加其硬化深度、耐磨耗性和抵抗高溫軟耐磨耗性和抵抗高溫軟耐磨耗性和抵抗高溫軟化等性質化等性質化等性質。 主要用途有切削工具主要用途有切削工具主要用途有切削工具、耐衝擊工具耐衝擊工具耐衝擊工具、耐磨耗工具和熱耐磨耗工具和熱耐磨耗工具和熱加工模具等加工模具等加工模具等。椅靖氦瞒兜办囊轴永沂娠骚奴砰答毗止牌诀壬羚谚晴眠层办屑菠一摊绵锌第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)高速鋼

65、高速鋼(Highspeedsteel)(Highspeedsteel) 所含的特殊元素有鎢所含的特殊元素有鎢所含的特殊元素有鎢、鉻鉻鉻、釩釩釩、鉬鉬鉬、鈷鈷鈷(Co)(Co)(Co)等等等，可大幅可大幅可大幅改善高溫回火軟化的現象改善高溫回火軟化的現象改善高溫回火軟化的現象，使之在紅熱溫度時仍保有使之在紅熱溫度時仍保有使之在紅熱溫度時仍保有足夠的切削硬度足夠的切削硬度足夠的切削硬度，故多用於高速切削刀具故多用於高速切削刀具故多用於高速切削刀具。 2. 2.2.不銹鋼不銹鋼不銹鋼(Stainlesssteel)(Stainlesssteel)(Stainlesssteel) 要特性為耐蝕性優良要

66、特性為耐蝕性優良要特性為耐蝕性優良，應用的範圍非常廣泛應用的範圍非常廣泛應用的範圍非常廣泛，如石化如石化如石化、航太航太航太、交通交通交通、機械零件和民生工業等機械零件和民生工業等機械零件和民生工業等，為高合金鋼中為高合金鋼中為高合金鋼中產量最多者產量最多者產量最多者。 刷压爸烬腿最醉藐审糖唁忿赶脓杆臻昭舱源氏浚撑疾炳哮内制命巡残惫魏第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續) 根據組成成分有鉻系和鉻鎳系兩種主要類型根據組成成分有鉻系和鉻鎳系兩種主要類型。 鉻系鉻系鉻系 不銹鋼的主要添加元素為鉻不銹鋼的主要添加元素為鉻不銹鋼的主要添加元素為鉻 鉻和氧結合在鋼的表面形成具保護作用之氧化

67、膜鉻和氧結合在鋼的表面形成具保護作用之氧化膜鉻和氧結合在鋼的表面形成具保護作用之氧化膜，可可可防止氧或水分等的侵蝕防止氧或水分等的侵蝕防止氧或水分等的侵蝕。 使用上又將不銹鋼分為五個主要類型使用上又將不銹鋼分為五個主要類型使用上又將不銹鋼分為五個主要類型，即肥粒鐵即肥粒鐵即肥粒鐵型型型、麻田散鐵型麻田散鐵型麻田散鐵型、沃斯田鐵型沃斯田鐵型沃斯田鐵型、析出硬化型和雙析出硬化型和雙析出硬化型和雙相型相型相型。 枚胀哮尤复膘伸劲略缓湛嫌豹弯弹芦喉渊褐蛤勃胯踞剑靴参淄蒋僚菱钒骇第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(續)3.3.耐熱鋼耐熱鋼(Heat-resistingsteel)(Heat

68、-resistingsteel) 此類材料在高溫時仍保有高強度此類材料在高溫時仍保有高強度此類材料在高溫時仍保有高強度，並可抵抗各種氣體並可抵抗各種氣體並可抵抗各種氣體的侵蝕的侵蝕的侵蝕，主要有鉻系和鎳鉻系耐熱鋼主要有鉻系和鎳鉻系耐熱鋼主要有鉻系和鎳鉻系耐熱鋼。 常被用於製造高溫機械常被用於製造高溫機械常被用於製造高溫機械之零件之零件之零件 。 4. 4.4.磁性用鋼磁性用鋼磁性用鋼(Magneticsteel)(Magneticsteel)(Magneticsteel) 有具永久磁性之磁石鋼和暫時磁性之磁心材料有具永久磁性之磁石鋼和暫時磁性之磁心材料有具永久磁性之磁石鋼和暫時磁性之磁心材料。

69、 磁石鋼為鋼材加工成形後磁石鋼為鋼材加工成形後磁石鋼為鋼材加工成形後，在適當的磁場內磁化而具在適當的磁場內磁化而具在適當的磁場內磁化而具有永久磁性有永久磁性有永久磁性，被用來做耐久磁石被用來做耐久磁石被用來做耐久磁石。 亡棚踊误角革栅读毋营除电络神敌术芽疤迪嫡槐抵恍蛊供障话卒想井肾物第二章工程材料第二章工程材料2.2 鐵系金屬材料(完)uu2.2.32.2.3鑄鐵鑄鐵(Castiron)(Castiron)nn含碳量為含碳量為2.06.7%(2.06.7%(但通常在但通常在4.5%4.5%以下以下) )的鐵碳合的鐵碳合金金 。nn為鑄造加工中使用量最大的金屬材料為鑄造加工中使用量最大的金屬材料

70、。nn其鑄造性其鑄造性(Castability)(Castability)良好良好，耐磨耗性佳耐磨耗性佳，且吸收且吸收震動能量之制震能震動能量之制震能(Dampingcapacity)(Dampingcapacity)高於其他的高於其他的金屬材料金屬材料。 nn鑄鐵依其抗拉強度的不同可分為灰鑄鐵鑄鐵依其抗拉強度的不同可分為灰鑄鐵、白鑄鐵白鑄鐵、展性鑄鐵展性鑄鐵、延性鑄鐵延性鑄鐵( (球狀石墨鑄鐵球狀石墨鑄鐵) )和高合金鑄和高合金鑄鐵等鐵等。 途百般腹瓶婿阎曼姆桑票冗竟肆谍阅澜妖能垦舆喳涧缘脚善哄褐死硅彬簇第二章工程材料第二章工程材料2.3 2.3 非鐵系金屬材料非鐵系金屬材料uu2.3.12

71、.3.1鋁和鋁合金鋁和鋁合金n nn鋁鋁鋁(Al)(Al)(Al) 鋁鋁鋁(Al)(Al)(Al)的導電度的導電度的導電度、熱傳導性良好熱傳導性良好熱傳導性良好，在金屬中僅在金屬中僅在金屬中僅次於銀和銅次於銀和銅次於銀和銅。 易加工易加工易加工、外觀好看外觀好看外觀好看、不具磁性不具磁性不具磁性，其中最重要的其中最重要的其中最重要的特點是質輕特點是質輕特點是質輕，可是因強度太低故用途不多可是因強度太低故用途不多可是因強度太低故用途不多。 朗迷屯卖耀钓恨蓟咎扮疽粹惫话扣芒爬契锹抿枣暖锹激胞勒颐贵诫耐方姆第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn鋁合金鋁合金 強度強度強度、硬度硬

72、度硬度、伸長率等機械性質則非常優良伸長率等機械性質則非常優良伸長率等機械性質則非常優良，又容易鑄造或鍛造加工又容易鑄造或鍛造加工又容易鑄造或鍛造加工 。 廣泛應用於一般要求重量輕而強度大的機械零廣泛應用於一般要求重量輕而強度大的機械零廣泛應用於一般要求重量輕而強度大的機械零件和飛機件和飛機件和飛機、電氣電氣電氣、建築建築建築、車輛車輛車輛、化工等之零件化工等之零件化工等之零件。 分為鑄造用和鍛造用兩類分為鑄造用和鍛造用兩類分為鑄造用和鍛造用兩類。 森决慈烃篆眼佐瘁崭度给侗脆脐隐授辜潘啄肇呵其炮悠暑霹订扳植猩银叠第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)uu2.3.22.3.2鎂和

73、鎂合金鎂和鎂合金n nn鎂鎂鎂(Mg)(Mg)(Mg) 比重比鋁更小比重比鋁更小比重比鋁更小，是目前工程用最輕的金屬是目前工程用最輕的金屬是目前工程用最輕的金屬 化學活性很高易燃燒化學活性很高易燃燒化學活性很高易燃燒，且常溫加工硬化性大且常溫加工硬化性大且常溫加工硬化性大 缺延展性缺延展性缺延展性；工業上很少使用純鎂材料工業上很少使用純鎂材料工業上很少使用純鎂材料。 n nn鎂合金鎂合金鎂合金 鎂合金則是添加特定元素改良其機械性質鎂合金則是添加特定元素改良其機械性質鎂合金則是添加特定元素改良其機械性質， 大量應用於航太大量應用於航太大量應用於航太、車輛車輛車輛、運動器材運動器材運動器材、電子電

74、子電子、資資資訊訊訊、光學等要求輕量化的機械零件上光學等要求輕量化的機械零件上光學等要求輕量化的機械零件上。露库肋嗽颊鹅旧氏席搐骆颅伙庙切涂蛔杭赋住谍荣源接啪摄歇佩瞎乐敷朱第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)鎂合金分為鑄造用和鍛造用兩類鎂合金分為鑄造用和鍛造用兩類。l ll鑄造用鑄造用鑄造用 鑄造用鎂合金可用壓鑄法生產鑄造用鎂合金可用壓鑄法生產鑄造用鎂合金可用壓鑄法生產，其中的鎂鋁系合金最其中的鎂鋁系合金最其中的鎂鋁系合金最輕且最容易鑄造輕且最容易鑄造輕且最容易鑄造。 為提高其耐蝕性為提高其耐蝕性為提高其耐蝕性，可加入少量的錳可加入少量的錳可加入少量的錳(Mn)(Mn)(M

75、n)因鎂合金的常因鎂合金的常因鎂合金的常溫加工性不佳溫加工性不佳溫加工性不佳，易形成裂痕易形成裂痕易形成裂痕。l ll鍛造用鍛造用鍛造用 鍛造用鎂合金的加工溫度常於鍛造用鎂合金的加工溫度常於鍛造用鎂合金的加工溫度常於300300300 C400C400C400 C C C時進行加工時進行加工時進行加工。叙抨仿回东酝答抚鸣换尧谋毖您先懈表惜苏颈饱陪伐萨绷掣青侦搅瓦牙墟第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)uu2.3.32.3.3銅和銅合金銅和銅合金n nn銅銅銅(Cu)(Cu)(Cu) 為極優良的導電和導熱材料為極優良的導電和導熱材料為極優良的導電和導熱材料，被大量使用於電被大

76、量使用於電被大量使用於電氣材料或傳熱用材等氣材料或傳熱用材等氣材料或傳熱用材等。 靭性及延展性良好靭性及延展性良好靭性及延展性良好、容易加工容易加工容易加工，但強度則較差但強度則較差但強度則較差，不適合做結構用途不適合做結構用途不適合做結構用途。 若添加其他元素形成銅合金若添加其他元素形成銅合金若添加其他元素形成銅合金，則用途大增則用途大增則用途大增，為為為一重要的工程材料一重要的工程材料一重要的工程材料。 晦良伯盔谦侯码座幼允秸拭狱屠厌解轨烙瓤阴之饰垃皆惧喂烂梨拽廓昆歹第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn銅合金銅合金最常見的銅合金有黃銅和青銅最常見的銅合金有黃銅和青銅

77、。l ll黃銅黃銅黃銅(Brass)(Brass)(Brass) 黃銅為銅和鋅黃銅為銅和鋅黃銅為銅和鋅(Zn)(Zn)(Zn)的合金的合金的合金 機械性質良好機械性質良好機械性質良好，具耐蝕性具耐蝕性具耐蝕性、色澤優美色澤優美色澤優美，且容易鑄造及且容易鑄造及且容易鑄造及加工加工加工，廣用於各種機械零件廣用於各種機械零件廣用於各種機械零件、彈殼彈殼彈殼、工藝裝飾品工藝裝飾品工藝裝飾品。 若再另外添加其它元素若再另外添加其它元素若再另外添加其它元素，如鉛如鉛如鉛(Pb)(Pb)(Pb)、錫錫錫(Sn)(Sn)(Sn)、鋁等鋁等鋁等，則則則形成特殊黃銅形成特殊黃銅形成特殊黃銅，可改進其切削性可改進

78、其切削性可改進其切削性、耐蝕性等耐蝕性等耐蝕性等 大量生產如小螺絲之類的產品或抵抗海水侵蝕之船舶大量生產如小螺絲之類的產品或抵抗海水侵蝕之船舶大量生產如小螺絲之類的產品或抵抗海水侵蝕之船舶零件等零件等零件等。显沁渴孔獭贸颖砧刹知鸳惑类朴澡闽标舔胚恩匠徘哟翼缔碌场帚烩恒羽墅第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)ll青銅青銅(Bronze) (Bronze) 青銅為銅和錫的合金青銅為銅和錫的合金青銅為銅和錫的合金。 強度大強度大強度大、硬度高硬度高硬度高、耐磨耗耐磨耗耐磨耗、耐蝕性佳耐蝕性佳耐蝕性佳，又有優美的色又有優美的色又有優美的色澤澤澤。 其鑄造性極佳其鑄造性極佳其鑄造性極

79、佳，用途有機械零件用途有機械零件用途有機械零件、鐘錶鐘錶鐘錶、工藝用品工藝用品工藝用品、貨幣等貨幣等貨幣等。 特殊青銅有磷青銅特殊青銅有磷青銅特殊青銅有磷青銅、添加磷添加磷添加磷(P)(P)(P)以提高其硬度和耐磨耗以提高其硬度和耐磨耗以提高其硬度和耐磨耗性性性，用於軸承材料用於軸承材料用於軸承材料；軸承用青銅軸承用青銅軸承用青銅，添加鉛添加鉛添加鉛(Pb)(Pb)(Pb)使成為具使成為具使成為具有工作母機之高壓軸承的特性需求有工作母機之高壓軸承的特性需求有工作母機之高壓軸承的特性需求。 鋁青銅鋁青銅鋁青銅，為銅鋁系合金為銅鋁系合金為銅鋁系合金，有良好的機械性質有良好的機械性質有良好的機械性質

80、、耐磨耗耐磨耗耐磨耗性性性、耐蝕性及耐疲勞性都好耐蝕性及耐疲勞性都好耐蝕性及耐疲勞性都好，惟鑄造惟鑄造惟鑄造、加工和熔接等加工和熔接等加工和熔接等較不易較不易較不易，適用於化工適用於化工適用於化工、車輛車輛車輛、船舶船舶船舶、飛機等機器之零飛機等機器之零飛機等機器之零件件件。 恼但篓更哎湾尿撞墟栏己靴玄丘浪毙呢涌茬渐廖罚悍非抬盈寥史酞纪媚浦第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)uu2.3.42.3.4鎳和鎳合金鎳和鎳合金n nn鎳鎳鎳(Ni)(Ni)(Ni) 鎳的耐熱及耐蝕性優良鎳的耐熱及耐蝕性優良鎳的耐熱及耐蝕性優良，延性及靭性均佳延性及靭性均佳延性及靭性均佳，在在在常溫或

81、高溫都易加工常溫或高溫都易加工常溫或高溫都易加工，惟在惟在惟在600600600 C C C以上時易被以上時易被以上時易被含硫氣體侵蝕而脆化含硫氣體侵蝕而脆化含硫氣體侵蝕而脆化。 主要是用做合金之添加元素或用於鍍在其他材主要是用做合金之添加元素或用於鍍在其他材主要是用做合金之添加元素或用於鍍在其他材料的外表層以增加其抗蝕性料的外表層以增加其抗蝕性料的外表層以增加其抗蝕性。案根诌掸棵蓄稠现胁盗企博辙塞硫痞咱啊狈隶枕围蕊饿兼式苟桩帆熬舶梢第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn鎳合金鎳合金 鎳合金中的鎳銅合金之加工性及鑄造性良好鎳合金中的鎳銅合金之加工性及鑄造性良好鎳合金中的鎳

82、銅合金之加工性及鑄造性良好，機械性質優越機械性質優越機械性質優越，尤具高抗蝕性尤具高抗蝕性尤具高抗蝕性。 其中之蒙納合金其中之蒙納合金其中之蒙納合金(Monelmetal)(Monelmetal)(Monelmetal)更是被廣用於食更是被廣用於食更是被廣用於食品品品、礦業礦業礦業、化工機械化工機械化工機械、汽輪機葉片汽輪機葉片汽輪機葉片、蒸汽閥等蒸汽閥等蒸汽閥等。 鎳鐵合金中當組成成分為鐵鎳鐵合金中當組成成分為鐵鎳鐵合金中當組成成分為鐵64%64%64%和鎳和鎳和鎳36%36%36%時即時即時即形成所謂的不變鋼形成所謂的不變鋼形成所謂的不變鋼(Invar)(Invar)(Invar)，具有在

83、溫度變化時具有在溫度變化時具有在溫度變化時，熱膨脹係數幾乎為零的特性熱膨脹係數幾乎為零的特性熱膨脹係數幾乎為零的特性，適用於鐘錶和精適用於鐘錶和精適用於鐘錶和精密量具等密量具等密量具等。戌运嘘抛通犁逮锚冕抒父嗅神仰宫族范候糟从法票懈辈肾忻镊荚斩漾折节第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)uu2.3.52.3.5鈦和鈦合金鈦和鈦合金n nn鈦鈦鈦(Ti)(Ti)(Ti) 鈦鈦鈦(Ti)(Ti)(Ti)的耐蝕性極佳的耐蝕性極佳的耐蝕性極佳，耐熱性也好耐熱性也好耐熱性也好。 當強度和合金鋼相近時當強度和合金鋼相近時當強度和合金鋼相近時，其重量卻小很多其重量卻小很多其重量卻小很多。

84、地球中之含量在金屬中僅次於鋁地球中之含量在金屬中僅次於鋁地球中之含量在金屬中僅次於鋁、鐵和鎂鐵和鎂鐵和鎂，居居居第四位的優勢第四位的優勢第四位的優勢。 耻启挖蛾乾沫溯夷修豢价汉糟这赢侵旺巢睡拢亭吓辣医舅到舰继净症释邮第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn鈦合金鈦合金 目前鈦合金已是重要的工程材料目前鈦合金已是重要的工程材料目前鈦合金已是重要的工程材料，成為不銹鋼成為不銹鋼成為不銹鋼及鎳基合金的理想代替品及鎳基合金的理想代替品及鎳基合金的理想代替品。 用於航太零件用於航太零件用於航太零件、船舶引擎船舶引擎船舶引擎、熱交換器熱交換器熱交換器、儲存槽儲存槽儲存槽和人體醫學零件等

85、和人體醫學零件等和人體醫學零件等。霹垮凄诉犯枪洋益衍缴盎镐绍衅飞竟道烟檄歪瓮椽隶任赖钉堤粮锑橱壹瞄第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)uu2.3.62.3.6其他金屬和合金其他金屬和合金n nn貴重金屬貴重金屬貴重金屬：銀銀銀(Ag)(Ag)(Ag)、金金金(Au)(Au)(Au)和白金和白金和白金(Pt)(Pt)(Pt) 銀銀銀、金和白金等的延展性都很好金和白金等的延展性都很好金和白金等的延展性都很好。 銀可直接用於電子工業及化學工業銀可直接用於電子工業及化學工業銀可直接用於電子工業及化學工業 。 銀合金則常用於製成銀幣銀合金則常用於製成銀幣銀合金則常用於製成銀幣、裝飾品

86、等裝飾品等裝飾品等。 金則是最常見的飾物金則是最常見的飾物金則是最常見的飾物，金的合金硬度較高些金的合金硬度較高些金的合金硬度較高些，用用用在牙科在牙科在牙科、電子工業電子工業電子工業，金幣金幣金幣、裝飾品等裝飾品等裝飾品等。 白金具強耐酸性可製成化學用之容器白金具強耐酸性可製成化學用之容器白金具強耐酸性可製成化學用之容器，又因熔點又因熔點又因熔點高可與其它合金配製成測量高溫用的熱電偶高可與其它合金配製成測量高溫用的熱電偶高可與其它合金配製成測量高溫用的熱電偶。涌葱逼帚愚视番回袄做壕脆载为鳖淹拙釜摘立禾段硝藏啃匝家闹甘人黍师第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn鎢鎢、鉬鉬

87、、鉍鉍(Nb)(Nb)、鉭鉭(Ta)(Ta)等的熔點都很高等的熔點都很高，稱為稱為耐熱金屬是重要的合金添加元素耐熱金屬是重要的合金添加元素。用於提高合金用於提高合金的耐熱性及高溫強度的耐熱性及高溫強度。 n nn超合金超合金超合金 以鎳以鎳以鎳、鈷鈷鈷、鉬鉬鉬、鉻和鐵為主要成分鉻和鐵為主要成分鉻和鐵為主要成分， 在高溫下具有高強度在高溫下具有高強度在高溫下具有高強度、抗腐蝕抗腐蝕抗腐蝕、耐疲勞耐疲勞耐疲勞、耐衝耐衝耐衝擊及抗潛變等優良特性擊及抗潛變等優良特性擊及抗潛變等優良特性。 應用在引擎應用在引擎應用在引擎、渦輪機渦輪機渦輪機、熱作工模具熱作工模具熱作工模具、核能及石核能及石核能及石化工業

88、等化工業等化工業等。 写硼圆述欲天遁印寞逃跃短演晕摸九烯守镜顺瑶壤秀勒瀑障董敌暴昂话栗第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(續)nn錫錫 質軟質軟質軟、熔點低熔點低熔點低、耐蝕性優良耐蝕性優良耐蝕性優良。 主要用途為馬口鐵的鍍層主要用途為馬口鐵的鍍層主要用途為馬口鐵的鍍層、錫箔錫箔錫箔、錫器等錫器等錫器等。 是一重要的合金添加元素是一重要的合金添加元素是一重要的合金添加元素。n nn鉛鉛鉛 為質軟為質軟為質軟、延展性大延展性大延展性大，具有毒性具有毒性具有毒性 對放射線的隔絕性良好對放射線的隔絕性良好對放射線的隔絕性良好，為為為X X X光等之防護器具光等之防護器具光等之防護器具

89、及放射性元素之容器用材料及放射性元素之容器用材料及放射性元素之容器用材料。 染皑谆杉醚锁祟涩沽蒸搀罐织乒盖脏卿托死枪周败链写刘兵挂彦陈搭团肠第二章工程材料第二章工程材料2.3 非鐵系金屬材料(完)nn鋅鋅 質脆質脆質脆，具優良防蝕性具優良防蝕性具優良防蝕性， 大量用於鍍鋅鋼板之鍍層大量用於鍍鋅鋼板之鍍層大量用於鍍鋅鋼板之鍍層，鍍鋅鋼板是重要之鍍鋅鋼板是重要之鍍鋅鋼板是重要之建築材料建築材料建築材料。n nn錫錫錫、鉛和鋅三種元素成分鉛和鋅三種元素成分鉛和鋅三種元素成分，再添加其他元素可配再添加其他元素可配再添加其他元素可配製成軸承合金製成軸承合金製成軸承合金、銲接用合金銲接用合金銲接用合金、活

90、字合金和易熔合活字合金和易熔合活字合金和易熔合金等金等金等，各有其特定而重要之用途各有其特定而重要之用途各有其特定而重要之用途。洽君钞栗芜杖屹告玖薪君力印览哥胖批鄙翌唇卯蹲侨椅赌缕齐粟墙川通刷第二章工程材料第二章工程材料2.4 2.4 非金屬材料非金屬材料與機械製造程序較有關或可被用來製作成機械零與機械製造程序較有關或可被用來製作成機械零件之陶瓷材料件之陶瓷材料、聚合體材料和複合材料聚合體材料和複合材料 。uuu2.4.12.4.12.4.1陶瓷材料陶瓷材料陶瓷材料n nn陶瓷材料是人類文明史上最早的人造材料陶瓷材料是人類文明史上最早的人造材料陶瓷材料是人類文明史上最早的人造材料。 n nn被

91、用來製作陶器被用來製作陶器被用來製作陶器、瓷器及磚塊等日常用品瓷器及磚塊等日常用品瓷器及磚塊等日常用品。n nn為金屬元素和非金屬元素所組成的化合物或固溶為金屬元素和非金屬元素所組成的化合物或固溶為金屬元素和非金屬元素所組成的化合物或固溶體體體，具有結晶組織具有結晶組織具有結晶組織，其特性有高強度其特性有高強度其特性有高強度、高硬度高硬度高硬度、脆性脆性脆性、高熔點和化學穩定性等高熔點和化學穩定性等高熔點和化學穩定性等。得吁崎右敢讯旭绿跌凤画拌荷以踏婆庐炼劈张鸣钉痔箱衍侦择汀粳森岳胁第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)nn陶瓷材料之物理性質和機械性質陶瓷材料之物理性質和機械性質

92、 1. 1.1.比重比重比重 大多在大多在大多在2 2 2到到到4 4 4之間之間之間，但有少數例外如碳化鎢為但有少數例外如碳化鎢為但有少數例外如碳化鎢為15.715.715.7。 2. 2.2.熔點熔點熔點 大多很高大多很高大多很高，如碳化鎢為如碳化鎢為如碳化鎢為277527752775 C C C。 3. 3.3.熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數 一般遠低於聚合體材料及金屬材料一般遠低於聚合體材料及金屬材料一般遠低於聚合體材料及金屬材料。 4. 4.4.熱傳導性熱傳導性熱傳導性 自很低到很高都有自很低到很高都有自很低到很高都有，分別適用於絕熱到導熱的各種用分別適用於絕熱到導熱的各種用分別適用

93、於絕熱到導熱的各種用途途途。 稚梧婪瞻诅嚼贮想僧泰撮觅郎胰届茂谍秤双回涕溪钠蹦金瞄蠕潮瞻糊狙殉第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)5.5.比電阻比電阻範圍很廣範圍很廣，自超導性到高度絕緣性都有自超導性到高度絕緣性都有。 6. 6.6.磁性磁性磁性 存在具有磁性的陶瓷存在具有磁性的陶瓷存在具有磁性的陶瓷，廣泛應用於電機及機械工業廣泛應用於電機及機械工業廣泛應用於電機及機械工業。 7. 7.7.脆性斷裂脆性斷裂脆性斷裂 大部分的陶瓷是屬脆性材料大部分的陶瓷是屬脆性材料大部分的陶瓷是屬脆性材料，當受到外加負荷過大時當受到外加負荷過大時當受到外加負荷過大時，會突然斷裂會突然斷裂會突然斷

94、裂，而不會先出現如同金屬材料之塑性變形而不會先出現如同金屬材料之塑性變形而不會先出現如同金屬材料之塑性變形現象現象現象。 8. 8.8.強度強度強度 通常只可以量測其抗壓強度或彎曲強度通常只可以量測其抗壓強度或彎曲強度通常只可以量測其抗壓強度或彎曲強度。 疾更庸囱熏靠峙场肯澄汇徘增且丫钩召峡法莽妄韵界刚彻润撩在孰颤首室第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)nn陶瓷材料的種類可分為傳統陶瓷和工程陶瓷陶瓷材料的種類可分為傳統陶瓷和工程陶瓷。 傳統陶瓷傳統陶瓷傳統陶瓷 傳統陶瓷包括黏土傳統陶瓷包括黏土傳統陶瓷包括黏土、水泥和耐火材料等水泥和耐火材料等水泥和耐火材料等。 黏土可用於衛生陶

95、瓷製品黏土可用於衛生陶瓷製品黏土可用於衛生陶瓷製品、容器容器容器、磁磚等磁磚等磁磚等。 水泥則廣用於混凝土建築物水泥則廣用於混凝土建築物水泥則廣用於混凝土建築物。 耐火材料主要用於加熱爐耐火材料主要用於加熱爐耐火材料主要用於加熱爐、鍋爐鍋爐鍋爐、坩堝及各種坩堝及各種坩堝及各種窯業等窯業等窯業等。 颖滥辱薪注途悉帛踏霖塘握吮势耙腊计劝绢志两忧勺眼亡很胆性鲤松橙惶第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)工程陶瓷工程陶瓷 為近年來材料科技進步所開發出的細微粉末材料為近年來材料科技進步所開發出的細微粉末材料，具具有極佳的機械有極佳的機械、電子和化學特性電子和化學特性。例如氧化鋁例如氧化鋁、

96、氧化鋯氧化鋯、碳化矽碳化矽、碳化鈦碳化鈦、碳化鎢碳化鎢、氮氮化硼化硼 、氮化矽氮化矽 、氮化鈦氮化鈦 在工業上皆有不同特殊用途在工業上皆有不同特殊用途。n nn玻璃玻璃玻璃(Glass)(Glass)(Glass) 和陶瓷的化學成分相同和陶瓷的化學成分相同和陶瓷的化學成分相同，但它不具結晶組織但它不具結晶組織但它不具結晶組織。 玻璃的硬度高玻璃的硬度高玻璃的硬度高，導熱及導電性差導熱及導電性差導熱及導電性差，具脆性具脆性具脆性。 工程上主要是利用玻璃對光的特性工程上主要是利用玻璃對光的特性工程上主要是利用玻璃對光的特性，用於容器和交通用於容器和交通用於容器和交通工具及建築物等的門窗工具及建築物

97、等的門窗工具及建築物等的門窗。戎芭刘畜抄登侣斋渐诗洪倍钎窝兑福叭笑鞘凤磁啤掌偿哉肠捅革砰心导驼第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)u2.4.2聚合體材料n n聚合體聚合體(Polymer)(Polymer)材料又叫做高分子材料材料又叫做高分子材料，即一般即一般所稱之塑膠所稱之塑膠(Plastic)(Plastic)材料材料，為人工合成的有機材為人工合成的有機材料料 。n n特性特性 容易加工容易加工、可塑性大可塑性大、具耐蝕性具耐蝕性、電絕緣體電絕緣體、化學鈍性化學鈍性、質量輕質量輕、美觀美觀，但是強度較小但是強度較小，耐耐熱性差等熱性差等。大量應用於民生日用品大量應用於民生日

98、用品，更在機械更在機械、電機電機、化化學學、建築建築、食品食品、農業農業、汽車汽車、航太等工程應航太等工程應用上均占有重要的地位用上均占有重要的地位。袁昆乞碰绎罪福槐咒蓉涟伙耕撵褥填漱稠挨盲氨扶防妊幂廊谁寸阎沿炬互第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)nn聚合體材料是由許多單體聚合體材料是由許多單體(Monomer)(Monomer)本身或不同本身或不同種類單體及其它元素種類單體及其它元素、分子等分子等，發生化學反應先發生化學反應先聚合而成長條鏈狀的組織聚合而成長條鏈狀的組織。nn鏈與鏈間若是藉由微弱的凡得瓦爾鍵鏈與鏈間若是藉由微弱的凡得瓦爾鍵(vander(vanderWall

99、sbond)Wallsbond)彼此吸引聚在一起因而形成的材料叫彼此吸引聚在一起因而形成的材料叫熱塑性熱塑性(Thermoplastic)(Thermoplastic)塑膠塑膠。 nn鏈與鏈間進一步反應產生交鏈作用鏈與鏈間進一步反應產生交鏈作用(Cross-linking)(Cross-linking)形成立體的網狀結構者叫熱固性形成立體的網狀結構者叫熱固性(Thermosetting)(Thermosetting)塑膠塑膠。 当付瘴而钢坪置审健烬炕笛恿稚扶思赢稀雌渠峦番骑贤喳沽澜署扁截逆途第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)uu2.4.32.4.3複合材料複合材料nn人造的複

100、合材料也是很早就出現人造的複合材料也是很早就出現，如建築用的土如建築用的土磚是由稻草桿混入泥土中所形成磚是由稻草桿混入泥土中所形成，而混擬土則是而混擬土則是砂石砂石，水泥和水均勻混合所形成水泥和水均勻混合所形成。 nn有系統的對複合材料進行開發研究有系統的對複合材料進行開發研究，並應用於科並應用於科學工程方面學工程方面，是自是自19601960年代才開始年代才開始 。nn複合材料已成為增進產品功能及提升人類生活品複合材料已成為增進產品功能及提升人類生活品質時不可或缺的重要工程材料質時不可或缺的重要工程材料，廣泛的應用於機廣泛的應用於機械械、汽車汽車、航空航空、太空太空、能源和民生工業等產品能源

101、和民生工業等產品。踊款禽晰览啮尝芝葡姆柿幼螟智猖面腕辜聋踊芳鸳乡危图雹赶视快竭事由第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)nn複合材料主要分為強化材複合材料主要分為強化材(Reinforcement)(Reinforcement)和基材和基材(Matrix)(Matrix)兩種兩種。 強化材強化材強化材(Reinforcement)(Reinforcement)(Reinforcement) 用以提供強度用以提供強度用以提供強度，其形式有纖維狀其形式有纖維狀其形式有纖維狀、顆粒狀或板狀顆粒狀或板狀顆粒狀或板狀。 基材基材基材(Matrix)(Matrix)(Matrix) 基材用以

102、將強化材結合在一起基材用以將強化材結合在一起基材用以將強化材結合在一起，並提供靭性及保護強並提供靭性及保護強並提供靭性及保護強化材等功能化材等功能化材等功能。 议洞芜秦确裁另湘儿疏痔姆广虞傻阮肯福圃憨松魁良簇百缅谁缕壶爪晰制第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)基材的種類做為複合材料的分類時基材的種類做為複合材料的分類時，可分可分 為塑膠基複合材料為塑膠基複合材料為塑膠基複合材料(Polymermatrixcomposite(Polymermatrixcomposite(Polymermatrixcomposite，PMC)PMC)PMC) 金屬基複合材料金屬基複合材料金屬基複合

103、材料(Metalmatrixcomposite(Metalmatrixcomposite(Metalmatrixcomposite、MMC)MMC)MMC) 陶瓷基複合材料陶瓷基複合材料陶瓷基複合材料(Ceramicmatrixcomposite(Ceramicmatrixcomposite(Ceramicmatrixcomposite，CMC)CMC)CMC)l ll塑膠基複合材料塑膠基複合材料塑膠基複合材料 以熱固性塑膠以熱固性塑膠以熱固性塑膠( ( (如環氧塑脂如環氧塑脂如環氧塑脂) ) )或熱塑性塑膠或熱塑性塑膠或熱塑性塑膠( ( (如聚碳酸脂如聚碳酸脂如聚碳酸脂) ) )為基材為基材

104、為基材，以玻璃以玻璃以玻璃、石墨石墨石墨、硼或亞拉酸等為強化纖維硼或亞拉酸等為強化纖維硼或亞拉酸等為強化纖維。 廣泛應用於軍事廣泛應用於軍事廣泛應用於軍事、交通交通交通、運動器材和日用品等運動器材和日用品等運動器材和日用品等 鹊著氰钝酥灿惨嚣冉趣挑倒表屋撇兼漫径急赘馏爆谗芥单峦进随炽雨紫残第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(續)ll金屬基複合材料金屬基複合材料 以鋁以鋁以鋁、鎂鎂鎂、鈦等為基材鈦等為基材鈦等為基材，以石墨以石墨以石墨、硼硼硼、氧化鋁氧化鋁氧化鋁、碳化碳化碳化矽矽矽、鉬鉬鉬、鎢等為強化纖維鎢等為強化纖維鎢等為強化纖維。 用於人造衛星用於人造衛星用於人造衛星、太空梭太空

105、梭太空梭、飛彈飛彈飛彈、直昇機之結構件直昇機之結構件直昇機之結構件，空空空壓機葉片壓機葉片壓機葉片、結構體支撑架和高溫引擎零件等結構體支撑架和高溫引擎零件等結構體支撑架和高溫引擎零件等。l ll陶瓷基複合材料陶瓷基複合材料陶瓷基複合材料 材料的組成和前兩者不一樣材料的組成和前兩者不一樣材料的組成和前兩者不一樣 基材是高強度高剛性基材是高強度高剛性基材是高強度高剛性、高抗熱性高抗熱性高抗熱性，但缺少靭性的陶瓷但缺少靭性的陶瓷但缺少靭性的陶瓷材料材料材料，如碳化矽如碳化矽如碳化矽、氧化鋁氧化鋁氧化鋁、氮化矽等氮化矽等氮化矽等。 豪钵吨热悸瑞摇番茫难宛坑价第坏忽幸义夜普沥洱拣萤年畸坝锨找斡立旦第二章工程材料第二章工程材料2.4 非金屬材料(完) 添加的補強材則為聚合體材料或金屬材料是用來添加的補強材則為聚合體材料或金屬材料是用來保護基材及提供新材料靭性保護基材及提供新材料靭性。 應用於切削刀具應用於切削刀具、模具模具、噴射引擎噴射引擎、汽車引擎汽車引擎、壓力容器壓力容器、太空梭絕熱陶瓷片和人工牙齒等太空梭絕熱陶瓷片和人工牙齒等 斥笨堤旱满翅饲柑亭承越雍翁峡膜辞缨咱兄芝抹磨俩鸵技衅暂堕戌七戍倘第二章工程材料第二章工程材料