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金屬材料介紹 課程設計◎王保堤 授課時間：90分鐘 金屬材料的性質 具金屬光澤，是電的良導體 密度高 熔點高（除水銀為液體之外均為固體） 膨脹係數低 抗酸、抗鹼、抗腐蝕之化學性質較差 金屬材料的性質 強度：抵抗拉伸、壓縮、剪斷、彎曲的性質。強度大的金屬，較不容易變形。 硬度：抵抗壓痕、被穿刺的性質。硬度大的金屬，可以當作刀具來使用。 韌性：抵抗因震動、衝擊而破裂的能力。韌性月低的金屬較為硬脆，容易斷裂。 延展性：材料經過拉伸、彎曲、延展成形而不易斷裂的性質。（金屬材料中「金」的延展性為最佳，一公克的金可以延展成70平方公分的金箔或3公里的金線） 《小問題》什麼叫做合金？ 所謂合金就是「一種金屬與另外一種（或一種以上的金屬或是非金屬）互相融合，和具有金屬的各種性質的物質」。EX.銅＆鋅→黃銅 改變合金的成分及配合的比例時，可以改良純金屬的性質或增加純金屬未有的特性。 黃銅 常見的金屬材料-鐵金屬 工業上常用的金屬只有二十多種，其中又以鐵的產量最多，不但價格便宜，機械性質也非常優良，大概佔金屬使用率的90％左右。而鐵一般又以「鋼」的形式出現在生活中。 鋼的含碳量越高，則強度也越大，硬度越大，則韌性便較低。常用於刀具、容器或是耐磨產品。 金屬材料-鐵金屬【生鐵和鋼】 一般鐵金屬在空氣中容易起化合作用，所以大多數的鐵都是以化合物的狀態存在。 自然界挖掘出來的鐵礦石，放進鼓風爐中做高溫煉製，所得到的產品叫做「生鐵」。 生鐵裡面含有許多雜質，在經過高溫冶煉製成「熟鐵」。 金屬材料-鐵金屬【碳鋼的用途】 所謂（碳）鋼是鐵和碳的合金，工業用碳鋼的含量在0.025％～2.0％左右的範圍，依含碳量可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。含碳量不同各種機械性質也不同，因此也有各種不同的用途。 低碳鋼含碳量為0.08％～0.2％，抗拉強度為32（公斤/每平方公釐），通常用於建築材料、鍋爐、鋼板 中碳鋼含碳量為0.2％～0.4％，抗拉強度為46（公斤/每平方公釐），通常用於造船、機械、橋樑 高碳鋼含碳量為0.4％～1.5％，抗拉強度為65（公斤/每平方公釐），通常用於車輪、銼刀等工具 金屬材料-鐵金屬【碳鋼的用途】 碳鋼含碳量（％） 用途 0.04 ~ 0.1 0.1 ~ 0.2 0.2 ~ 0.3 0.3 ~ 0.4 0.4 ~ 0.5 0.5 ~ 0.6 0.6 ~ 0.7 0.7 ~ 0.8 0.8 ~ 0.9 0.9 ~ 1.0 1.0 ~ 1.1 1.1 ~ 1.2 1.2 ~ 1.3 1.3 ~ 1.4 1.4 ~ 1.5 鎖、熔接棒、館、白鐵皮 螺栓、螺帽、建築用鋼筋 橋樑、柱子、鍋爐、起重機 軸、齒輪、螺栓 軸、鏟、船殼 鐵軌、軸、外輪胎 木工鋸、鍛造用模、外輪胎 鎚、衝頭、鋸條 針、衝床用模、圓鋸、岩石用鑽頭 彈簧、刀具 刀具 刀具、螺絲攻、鑽頭 安全剃刀騙、銼刀 雕刻用刀具 冷映鑄鐵用刀具 常見的金屬材料-鐵金屬 碳鋼 不銹鋼 金屬材料-鐵金屬【合金鋼】 合金鋼後稱為特殊鋼，是在碳鋼中加入一種或是多種特殊元素，用來改變或增加原本碳鋼的性質，以適合各種不同的用途。 鎳：增加強韌性、耐蝕性、耐磨性、彈性細述和低溫衝擊抵抗性 鉻：增加耐磨性、耐蝕性及高溫強度 鎢：增加耐磨性及高溫強度、硬度 矽：增加耐熱性、耐蝕性；低合金鋼之強度增加，增加電磁氣性質 錳：高溫之抗拉強度、硬度增加，防止因硫而產生的脆性 鉬：作用與鎢相同，但效果大兩倍 鈷：增加硬度與磁性 釩：增加韌性、耐磨性、焠火性 鈦：增加耐高溫強度及對海水的耐蝕性 銅：增加在空氣中之抗氧化性及抗蝕性 鋁：增加流動性 磷：增加耐蝕性，但超過0.1％時會有熱脆性 硫：增加鋼的切削性及熱脆性，但一般含量要少 金屬材料-鐵金屬【合金鋼】 分類 鋼種 實用合金鋼 特殊目的的合金鋼 工具鋼 切削用鋼 W鋼、Cr-W鋼、Cr-Mn鋼、高速鋼 耐衝擊用鋼 Cr-W鋼、Cr-W-V鋼 耐磨用鋼 高C鋼、高Cr鋼、Cr-W鋼、Cr-Mo-V鋼 熱加工用鋼 Mn鋼、Cr-W-V鋼、Ni-Cr-Mo鋼、Mn-Cr鋼 軸承鋼 高C鋼、高Cr鋼、高C-Cr-Mn鋼 耐熱鋼 不銹鋼 Cr鋼、Cr-Ni鋼 耐酸鋼 Ni鋼、高Cr-高Ni鋼、高Si合金 耐熱鋼 高Cr鋼、高Cr-高Ni鋼、Si-Cr鋼、Ni-Cr合金、Cr-Al合金 電器用鋼 非磁性鋼 Ni鋼、Cr-Ni鋼、Cr-Mn鋼 磁時鋼 Cr鋼、W鋼、Cr-W-Co鋼、Ni-Al-Co鋼 常見的金屬材料-非鐵金屬 鐵之外的金屬通常叫做「非鐵金屬」。 其中Cu、Al、Zn、Pb、Sn、Ni、Mg、W、Cr、Sb、Bi、Cd等的使用量最多，而Mn、Co、V、Mo、Ti、Be等多用於合金材料。 Mg、Al在金屬當中質量比較輕，因此又稱為「輕金屬」。 Ag、Au、Pt等雖然產量稀