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機械材料的規格及選用 學習目的 1.瞭解機械材料規格的意義。 2.瞭解常用的機械材料規格。 3.瞭解各種規格編號的意義。 4.能選擇適當的金屬材料。 ? 1-1前言 ? 規格(Specification)是產品需求的敘述，也是資料技術溝通的依據。為了適合某一種特別的用途，生產者當然必須促使產品能夠符合需要，這樣就有規範的存在必要。而隨著工業化程度的提高及國際間貿易往來的趨勢，產品的流通愈來愈頻繁，為了增進效率及提供產品零件的互換性，工業規格的訂定更是必然的結果。在機械材料的範疇方面，同樣的必須有一定的規格，以作為生產者及使用者依循的規範。 完備的規格應具有以下資料的敘述: 1.適用範圍(Scope):包括用途(如：板、線、管)，適用尺寸等。 2.化學成分(Chemical Composition):包括各項成分元素的含量範圍或成分代號。 3.定性敘述(Quality Statement):指品質方面，例如煉鋼方式或脫氧情況。 4.定量需求(Quantitative Requirement):指定化學成分範圍、物理及機械性質需求，以適應使用上經濟的理由。 5.其他需求(Other Requirment):如特殊容許差、材料表面狀況等。 現今世界各國各依其工業化的發展而有不同的工業規格，例如：美國的ANS(美國國家標準)、日本的JIS(日本工業標準)、德國的DIN(德國工業標準)等。而在針對機械材料規格方面，常用的還包括ASTM(美國材料試驗協會)、AISI(美國鋼鐵協會)、SAE(美國汽車協會)等，而我國主要則依據CNS(中國國家標準)訂定。 材料的選擇及應用是學習材料規格的重要目的，所以本章最後舉例說明，如何在產品需求及相關考慮之下，選擇適當材料。 1-2材料的規格 ? 一種機械材料的規格最主要可以由：材料的種類、成份和機械性質來說明。而為了標準化起見，材料必須經由一套嚴謹的試驗規範，確保其可靠度。世界各國都有其材料試驗的標準程序，我國也不例外，例如：CNS有關材料試驗部份，其中「鋼料之檢驗通則」(CNS2608,G2018)規定： 本標準主要內容包括：適用範圍、檢驗及重驗三部分 適用範圍：本標準適用於鋼料之一般檢驗 檢驗部份：說明化學成份試驗和機械性質試驗的試片取樣及檢驗 標準方法 重驗部份：說明規格部份不合規定的試片，必須經由複驗判定 合格及不合格。 又如「非鐵金屬材料之檢驗通則」(CNS4195,H2045)中規定： 本標準主要內容包括：適用範圍、檢驗及重驗三部分 適用範圍：本標準規定非鐵金屬材料檢查一般事項 檢驗部份：規定有關外觀、尺度、化學成份試驗和機械性質試驗 的試片取樣及試驗事項 重驗部份：說明試驗結果如部份規格與規定不合，必須經由重驗 判定合格及不合格。 1-3常用的材料編號 ? 一般材料的化學成份與機械性質是息息相關的，因此常用的材料編號大多是以化學成份命名為主，再輔以機械性質(如第七章部分材料的規格敘述)。由於材料範圍很廣，因此本章內容，主要以鋼鐵材料的編號為主，另外輔以部分非鐵金屬及非金屬材料來做說明。 在工業上，鋼鐵材料(包括碳鋼在內)必依其化學成份，使用一定的編號以利於選用，這是基本的認識。目前，在我國較常用的規格有三種：中國國家標準(CNS)、日本工業標準(JIS)、美國鋼鐵學會－美國汽車工程師學會(AISI-SAE)。另外德國工業標準(DIN)和美國統一標準編號(UNS)相關業界有時也會採用。而其它還有常見的各國規格名稱。 1．中國國家標準(CNS) （1）鋼鐵的規格 中國國家標準CNS是Chinese National Standard的簡寫，CNS對鋼鐵材料的編號主要依據CNS 109 G1001(公佈：民國36年3月，修訂：民國85年3月)原則上由下列三部分組成： 第一部分為材質，鋼鐵材料大部分以S(Steel鋼)或F(Ferrum鐵) 表示。 第二部分有兩種不同的表示法； a．表示標準名稱或是製品用途。常用的有－P：Plate(薄板) 、 T：Tube(管) 、 U：Use(特殊用途) W：Wire(線材) F：Forging(鍛造) C：Casting(鑄造) 例：S P CC：Plate，鋼板(冷軋)。 S UP：Use Spring，彈簧用鋼 b．用於結構的鋼料(包括結構用碳鋼及合金鋼)，代表主要合金元素或含碳量(結構用碳鋼時)，表示含碳量時，通常以含碳量之100倍數值表示， 例：SCM420：鉻鉬鋼，第420種 S25C：碳鋼，含碳量0.25％。 第三部分為該材料之種類號碼，或是最低抗拉強度、降伏強度。