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材料與熱處理 金屬材料 製造一部 牛中麟 2004/2/9** 材料種類 金屬材料種類 鋼鐵 非鐵金屬與合金 鋼鐵 命名規範 美國SAE/AISI： 前2位數字表示鋼種，後2位數字表示碳含量 4140：41表示鉻鉬鋼，40表示0.40%C 日本JIS： 以英文表示鋼種，後接編號或強度或元素含量 S45C:0.45%C之碳鋼 鋼鐵的種類 碳鋼 低合金鋼 高強度低合金鋼 工具鋼 不鏽鋼 其他特殊鋼 鑄鐵 碳鋼 0.30%C為低碳鋼，0.30~0.55%C為中碳，0.55%C以上為高碳 抗拉強度、降伏強度、硬度都隨碳含量增多而增加，但伸長率、斷面縮率及衝擊值則相反，即碳愈多韌性愈低 碳鋼 一般構造用： 碳含量0.12~0.30%，直接使用，不需熱處理 機械構造用： 碳含量低於0.25%者需850~950℃正常化處理 碳含量高於0.25%者則作正常化或者淬火(800~900℃)+回火(550~650℃) 鑄鋼 碳0.6%（鑄鐵之碳2~4.5%） 正常化熱處理 機械性質類似於相同碳含量的碳鋼，但強度稍高而韌性較低 快削鋼 加硫使切屑變細小 加磷使鋼質變脆 加鉛使切屑細小和提高潤滑性 提高切削性但犧牲一些機械性質 適用於：重視加工面美觀而非強度的零件 低合金鋼 合金元素總量在5%以內 添加目的：增加硬化能（大尺寸而能淬硬透）及抵抗回火軟化（回火強度、硬度） 低合金鋼比相同碳含量之碳鋼可以熱處理到更高的強度，較大尺寸能夠淬硬，而且較能抵抗高溫環境之軟化 紅十字/AISI 4140/JIS SCM440 藍十字/AISI 4340/JIS SNCM439 高強度低合金鋼 (HSLA) 用於大型構造物（車輛、高樓、橋樑、船舶等） 焊接後無法再熱處理者，正常化或軋延後就具有高強度（50kg/mm2以上） 具有低碳鋼板的焊接性及成型性。焊接免預熱以及焊後熱處理也不會硬脆 工具鋼 碳工具鋼 合金工具鋼 高速(工具)鋼 碳工具鋼 碳含量0.6~1.5% 優點—價格便宜、硬度高 缺點—硬化能差、不耐高溫 應用—帶鋸、衝模、車刀、銼刀等 合金工具鋼 鉻、鎢、鉬、釩、錳、矽含量總和大於5% 優點—硬化能高、耐磨性、抵抗回火軟化性高 分類—切削、耐衝擊、耐磨(SKD11切模)、熱加工(SKD61壓鑄模) 高速鋼 比合金工具鋼更高的合金含量 優點—優秀的紅熱性及耐磨性 分類—鎢系、鉬系等 不銹鋼(Cr5%) 其他特殊鋼 耐熱鋼 耐高溫氧化及具高溫強度 309、310（最高使用溫度500~700℃） 軸承鋼 彈簧鋼 磁氣用鋼 其他特殊合金鋼（例：鎂熱室壓鑄用鵝頸／活塞／活塞環材質1.2888） 鎢鋼：唐卡龍（碳化鎢） 鑄鐵 非鐵合金 鋁及鋁合金 鎂合金 鋅合金 鈦及鈦合金 銅及銅合金 鎳及鎳合金 錫、鉛及其合金 貴金屬—金、銀、鉑… 鋁合金命名規範 美國鋁業協會 日本JIS 美國鋁業協會 鍛造用鋁合金為4位數（7075,6061） 鑄造用鋁合金為3位數（A380.1） 鍛造用鋁合金代號 第1位數與主要合金成份關係，共有八個系統 1xxx系為純鋁，而2xxx至8xxx系為合金 第2位數字用來區分舊型合金與改良合金，通常以0代表最早開發者，而1、2、3、4、、、、則是代表改良合金，通常指雜質含量較少的合金 第3、4位數字主要用來區別同一系統合金成份上的差別，但對純鋁而言，後兩位數字代表純度百分比小數點後兩位 鍛造鋁合金代號 鑄造鋁合金代號 第1位數與主要合金成份關係 第2、3位數係區別同一系合金中成分上的差別 xxx.0係表示鑄件，其成分合乎鑄件的規定，xxx.1與xxx.2則表示鑄錠，其成分合乎鑄錠的規定 在xxx之前加字母則用來區分雜質或微量元素的差別，如A356與356或A380、B380與380。 鑄造鋁合金代號 日本JIS 壓鑄鋁合金 純鋁 99%以上 耐蝕性、光輝、導電性、延性。 導電材料及鋁箔要求之純度為99.45%以上 Al-Cu合金 2xxx系列及2xx系列 銅是析出硬化元素，又可減少凝固收縮孔洞以提高韌性 若添加Mg可進一步促進析出硬化的幅度（2xxx系列合金強度僅次於7xxx系列合金） Al-Mn(3xxx) 添加1.2%Mn可產生MnAl6而散佈強化（3003合金），再添加1%Mg（3004合金）可在不犧牲耐蝕性之下提高強度，廣泛使用於烹調用具、生活器具等。易開罐即為3004鋁合金。 Al-Si合金(4xxx,3xx,4xx) 矽是最能促進鑄造性的合金元素，可使流動性好、縮孔小。此外還可提高鋁合金之剛性（複合強化）以及耐磨性 380、356等合金即為應用廣泛的高強度鑄造合金 高矽含量的390合金具有高耐磨