第二章材料與加工

1、2-1　材料的分類2-2　材料的規(guī)格2-3　主要機(jī)械材料的加工性2-4　材料的選用,第二章　材料與加工,總目次,回目次,課本P.32,課本P.33,回目次,一.金屬材料,因具有優(yōu)良的機(jī)械性質(zhì)（硬度、強(qiáng)度、韌性、延展性及抗疲勞強(qiáng)度等）， 所以是最常被採用於機(jī)械製造的材料。,課本P.34,回目次,金屬材料的通性與應(yīng)用,課本P.34,純金屬材料的通性1.在常溫多為固態(tài)結(jié)晶體。2.電與熱的良導(dǎo)體，在相同條件下導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性為：銀>

2、; 銅> 金> 鋁。3.有固定熔點(diǎn)。4.比重4以上稱重金屬，以下為輕金屬。5.不透明且具有特殊金屬光澤。6.具塑性變形（延展性）的能力。,回目次,課本P.34,合金的通性1.導(dǎo)電率與導(dǎo)熱率較成分金屬低。2.合金熔化時，體積通常會增加，但銻合金例外。3.熔點(diǎn)有範(fàn)圍，非固定溫度，且較其成分金屬低。4.光澤度高、耐蝕性佳。5.強(qiáng)度、硬度提高，但延展性較成分金屬小。,回目次,1.鐵金屬及其合金,課本P.35,回目

3、次,2.非鐵金屬及其合金,課本P.36,回目次,課本P.36,(3)鎂及其合金：鎂的比重為1.7，是產(chǎn)品輕量化的重要材料，鎂合金具有電磁遮蔽性，常應(yīng)用於汽車、飛機(jī)、火箭及3C 電腦通訊產(chǎn)品。,回目次,(4)鋅及其合金：鋅的比重有7.1，在非鐵金屬中的產(chǎn)量僅次於鋁、銅。純鋅主要用於鋼鐵材料的表面鍍層以防止鏽蝕。鋅合金加工容易，尤其適合以壓鑄模具大量生產(chǎn)。,課本P.36,回目次,(3)鎂及其合金：鎂的比重為1.7，是產(chǎn)品輕量化的重要材料，鎂

4、合金具有電磁遮蔽性，常應(yīng)用於汽車、飛機(jī)、火箭及3C 電腦通訊產(chǎn)品。,課本P.36,(5)鈦及其合金：鈦的比重為4.5，鈦合金製品具有強(qiáng)度大、彈性高、耐熱性強(qiáng)、耐低溫性能及耐腐蝕等優(yōu)異的特性應(yīng)用於航太科技、行動電話外殼、眼鏡架、人工骨骼、骨釘?shù)雀呖萍加猛?，被譽(yù)為未來的金屬，是相當(dāng)具有發(fā)展前途的工程材料。,回目次,二.非金屬材料,一般非金屬材料皆為電及熱之不良導(dǎo)體、無金屬光澤且硬度及延展性較低，這些性質(zhì)恰與金屬材料相反，卻也在某些用途上可取

5、代或彌補(bǔ)金屬材料之不足。,課本P.37,回目次,非金屬材料可分為下列二大類：,1.有機(jī)類：　塑膠、木材及皮革等，具有質(zhì)輕、富韌性、易於加工及著色等特性。,2.無機(jī)類：　陶瓷、玻璃、石材及水泥等。,課本P.37,回目次,三.複合材料,生活中常見的複合材料有三合板、混凝土、玻璃纖維強(qiáng)化塑膠（Fiberglass reinforced plastics，F(xiàn)RP；俗稱塑鋼）及碳纖維複合材料。　　複合材料由基材及強(qiáng)化材所構(gòu)成，常用於製作電器

6、、儀器外殼、大型容器、造形椅…等?！　√祭w維複合材料製作的產(chǎn)品，常見代表性製品有釣竿、自行車架、高價3C商品外殼…等。,課本P.37,回目次,課本P.39,回目次,課本P.39,回目次,課本P.39,回目次,課本P.40,回目次,課本P.41,回目次,1.CNS的鋼鐵符號說明,「鋼鐵符號」由3部分組成：,第①部分：以字母「S」代表鋼，以「F」代表鑄鐵。第②部分：以字母表示用途。碳鋼以數(shù)字加上字母「C」，代表含碳量百分比，每1點(diǎn)代表含

7、碳量0.01％。第③部分：表示材料的種類編號或最低抗拉強(qiáng)度（單位：N/mm2）,課本P.42,回目次,CNS的鋼鐵符號範(fàn)例說明,課本P.42,回目次,課本P.43,回目次,2.美國SAE與AISI 鋼鐵符號說明,「鋼鐵符號」由4 個（或5 個）數(shù)字組成：,第①部分：用1，2，3，4，5，6，7，8，9代表九大類的鋼，請參考表2-5說明。,課本P.43,回目次,課本P.44,回目次,第②部分：代表主要合金元素含量百分比，若為0表示除

8、了碳之外，未加其他合金元素。例如：SAE1320其中的3代表含錳量約3％，SAE1027其中的0代表除碳之外未加其他合金。,課本P.44,回目次,第③ ④ ⑤部分：第③ ④個數(shù)字代表含碳量百分比。例如：SAE1027含碳量為0.27％；至於第⑤個數(shù)字則在需要時用來表示更精確的含碳量。,課本P.44,回目次,3.美國鋁業(yè)協(xié)會（Aluminum association，AA） 之鋁合金編號,鋁合金因質(zhì)輕、強(qiáng)度大，是非鐵金屬中最常被

9、採用的一種材料，其最通用之規(guī)格係依照美國鋁業(yè)協(xié)會之鋁合金編號，以四位數(shù)字表示，並以第一個數(shù)字代表主要合金元素，如表2-6所示。,課本P.44,回目次,課本P.45,回目次,主要機(jī)械材料的加工性,加工性包含：,切削性鑄造性鍛造性熔接性,課本P.45,回目次,1.切削性,是指材料是否容易切削的性質(zhì)。切削性的好壞評估項目：　 刀具壽命、切削力、工件表面粗糙度。,課本P.46,回目次,切削性,(1)純鐵、碳鋼鑄鐵及合金鋼①純鐵及低碳

10、鋼：質(zhì)軟、延性大、容易在刀　刃口產(chǎn)生積屑。②中碳鋼：切削性佳。③高碳鋼與合金鋼：質(zhì)地較硬、切削阻力大， 易使刀具磨損，切削性差。,課本P.46,回目次,④在碳鋼中加入鉛或硫，可改善其低碳鋼的　延性使易於切削，稱為易削鋼。⑤鑄鐵中所含的碳是石墨（游離碳），切削　性佳。⑥不鏽鋼：含有高量的鉻及鎳合金，且容易 加工硬化造成很大的切削阻力，使刀具產(chǎn) 生很大的磨耗，切削性差。,課本P.46,回目次,(2)銅及

11、其合金①純銅：質(zhì)軟、延性大、切屑常積在刀刃，　切削性差。②黃銅（銅、鋅合金）：硬度不高、稍具脆　性，切削性佳。③青銅（銅、錫合金）：質(zhì)地堅硬、切削性　差。,課本P.46,回目次,(3)鋁及其合金①純鋁：質(zhì)軟、延性大、容易在刀刃口產(chǎn)生　積屑。②鋁合金：切削性佳。,(4)鎂及其合金①純鎂及鎂合金：切削性佳。②鎂為易燃金屬，需注意材料和切屑之管　理，避免發(fā)生火災(zāi)。,課本P.46,回目次,(5)鈦及其合金①純鈦：強(qiáng)度大

12、、熱傳導(dǎo)性低，切削性差。②易與刀刃產(chǎn)生熔合現(xiàn)象，比不鏽鋼更難切　割。,課本P.46,回目次,2.鑄造性,(1)金屬材料熔點(diǎn)不高、易熔化且流動性良好， 可鑄造成任意所需形狀。(2)鑄鐵、青銅及鋁合金，具有優(yōu)良的鑄造性。(3)鐵類金屬的鑄造性是鑄鐵＞鑄鋼＞碳鋼。,課本P.47,回目次,3.鍛造性,(1)加工過程中，材料的變形量大且不易發(fā)生破 斷的性質(zhì)。(2)延展性佳的純金屬或鐵、銅及鋁及其合金， 鍛造性佳。,課本P.47

13、,回目次,4.銲接性,(1)銲接：銲接是將二塊材料於銲接處加熱、加壓或二者並用，且視需求再加入銲料，使材料結(jié)合的方法。(2)銲接性好壞與材料的成分、熔點(diǎn)、熱傳導(dǎo)性 、熱脹冷縮速率等有關(guān)。(3)銲接性比較：純鐵＞低碳鋼＞中碳鋼＞高碳鋼＞鑄鐵。,課本P.47,回目次,加工性比較,課本P.48,回目次,各種不同材質(zhì)及形狀的材料，如圖2-2所示。,課本P.49,回目次,選用材料時，須考量：,材料規(guī)格要符合使用的需求。材料的價格要

14、合理。材料的品質(zhì)要一致。,課本P.49,回目次,機(jī)械製造常選用的材料：,1.鑄鐵：可製作機(jī)器本體、外殼、機(jī)架、手輪等零件。2.鑄鋼：可製作形狀複雜且承受較大負(fù)荷的零件。3.鋼：常用於切削加工成各式零件。4.鍛鋼：用於特別要求強(qiáng)度的地方，如各式扳 手、曲軸及飛機(jī)起落架等。,課本P.50,回目次,5.螺絲：一般用途採用低碳鋼製作，需高強(qiáng)度者 則使用合金鋼製作。6.墊圈：一般採用構(gòu)造用鋼製作，如SS400。7.軸：普通軸用中

15、碳鋼S45C 製作，形狀複雜者可用鍛鋼，例如SF200。8.齒輪：一般採用低、中碳鋼或合金鋼SNCM420，大型齒輪則可使用FCD800 球墨鑄鐵來鑄造。,課本P.50,回目次,9.結(jié)構(gòu)件：可採用各種型鋼，連接處以螺栓或銲接方式加工。10.不鏽鋼：廣用於食品、醫(yī)療器具及化學(xué)工業(yè)， 常見的規(guī)格代號有18-8不鏽鋼，其 中18代表含鉻18 ％、8代表含鎳 8 ％。,課本P.50,回目次,鋁合金的選用：1100：板金件、一

16、般零件、導(dǎo)電材料、散熱材　　　料。2024：螺絲、鉚釘。3004：烹調(diào)用具、日常生活器具、易開罐本體。5052：易開罐拉環(huán)。5083：火車、船舶及建築等結(jié)構(gòu)材。5061：自行車及汽機(jī)車車架、管材、門窗、　　　欄桿及耐蝕性機(jī)件。7075：飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料及其重要機(jī)件、油壓零件。,課本P.50,回目次,回目次,【圖片來源】p33組成汽車的零件與材料儀表板 http://www.sum.com.tw/UserFiles/

17、Image/DSC07774.JPG擋風(fēng)玻璃 http://www.bpglass.cn/upload/201211/1353574713.jpg方向盤 http://img04.taobaocdn.com/bao/uploaded/i4/13729031477420339/T1.wQ4XXddXXXXXXXX_!!0- item_pic.jpg座椅 http://www.yichejin.cn/e

18、site/seven/eproductpic/b201161615584608262.jpg引擎 http://www.carsblog.com.cn/wp-content/gallery/2013-buick-verano-turbo/buickverano-turbo-13.jpg車架 http://www.autoblog.gr/wp-content/gallery/audi-a8-2011/audi-a8-2011-80.j

19、pg輪胎 http://www.tyrereviews.co.uk/images/tyres/sportmaxxtt.jpg排氣管 http://www.lingauto.com/upimages/autotype/409/106663.jpgp36非鐵金屬及其合金的應(yīng)用　銅 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/NatCopper.jpg　鋁 https://

20、upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Aluminium-4.jpg　鎂 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Magnesium_crystals.jpg　鋅 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Zinc_fragment_sublimed_and_