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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。 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】 常見的金屬材料-鐵金屬 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】 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等雖然產量稀少，但是色澤優美，亦不容易受化學作用，我們稱為「貴金屬」。 金屬材料-非鐵金屬【銅】 銅的導電性和導熱性高 質地軟，不適合用於構造用材料，但若在銅中添加Zn、Sn等其他元素（黃銅、青銅），便可改良同本身的耐蝕性及機械性質。 銅＆鋅→黃銅 銅＆錫→青銅 銅＆鋁→鋁青銅 銅＆鎳→鎳青銅 金屬材料-非鐵金屬【鋁】 鋁的特點是質量比其他金屬輕，比重為2.7。 強度低，不能以純鋁來製作需要強度的構造物，輕合金是在鋁中加入其他元素而改良這種缺點的合金。 輕合金主要運用在化學 工業用機器、建築材料 （鋁門窗）、汽車零件 、飛機零件等。 金屬材料-非鐵金屬【鎂】 「鎂」大體存在於菱鎂石等礦石中，海水中也有少量鎂元素的存在，將這些原料提取氯化鎂或是氧化鎂，在將其電解而得到「鎂」。 鎂的特點是重量很輕，比重1.74，比鋁小 容易氧化，常溫加工困難（需提高溫度350度～450度才容易加工） 鎂合金是在鎂中加入Al、Zn、Mn、Zr、Ce等元素來改良其機械性質或耐蝕性，在工業上常用來作為鍛造或是鑄造的材料。 金屬材料-非鐵金屬【錫】 錫在18度以上是白色的金屬（白錫）；18度以下會變成灰色的粉（灰錫） 白錫質軟，抗拉強度約2～4（公斤/每平方公釐），伸長率35％～40％，富延展性，能作為很薄的箔 耐蝕性佳，可以鍍在鐵板上而製成白鐵皮 錫的鑄造性鍛造幸好，容易和其他金屬做為合金，因此多用為合金材料。 金屬材料-非鐵