1、工 程 材 料 簡 介,導論,金屬的分類,鐵系合金,有色金屬,導 論,遠古的人類僅能從大自然獲得非常有限的物質,例如:石頭,樹木,黏土,皮毛等原始物質.依現代的分類,材料則可分為 金屬 (Metals) 陶瓷 (Ceramics) 塑膠 (Polymers) 複合材料 (Composites) 半導體 (Semiconductors)固體材料其特性大體上可區分為六大類: 機械性 (Mechanical) 電導性 (Electrical) 熱導性 (Thermal) 磁性 (Magnetic) 光特性 (Optical) 衰退性 (Deteriorative),導 論,材料用於承受機械負荷者,稱
2、為工程材料. 工程材料可分為金屬、塑膠、陶瓷和玻璃、複合材料.,金屬,塑膠,陶瓷 和 玻璃,複合 材料,技 術 演 進,材 料 的 相 關 特 性,金 屬 的 分 類,鋼 和 鐵 的 分 別,碳含量在0.06wt%以下者稱為純鐵. 碳含量在0.06wt%至2.0wt%者稱為鋼. 碳含量在2.0wt%以上者稱為鑄鐵.,鐵 - 碳 平 衡 變 態,Ao : 磁性有、無的變態. A2 : 肥粒鐵 + 碳化鐵 波來鐵 的共析變態. A1 : 肥粒鐵 的固溶飽和線. A3 : 肥粒鐵 沃斯田鐵 的界限. Acm:沃斯田鐵 雪明碳鐵 的界限.,鐵-碳平衡圖是將各種不同含碳量的鐵-碳合金在某一溫度下達成平衡
3、(反應平衡)時的相呈現出來.,鋼 鐵 材 料 的 分 類,低 碳 鋼,低碳鋼碳含量為0.25wt%以下,淬火時不易形成麻田散鐵,正常的含有肥粒及波來鐵,僅能靠冷加工增加強度. 低碳鋼相當軟且強度低,但是延展性及韌性佳,容易加工和焊接,價格低廉.,中 碳 鋼,中碳鋼含量介於0.25wt%至0.60wt%之間,經過淬火及回火後可以增加其機械性能. 中碳鋼添加鉻、鎳、鉬等元素後變成可熱處理鋼,具有較佳的強度和磨耗性,但是延展性和韌性會降低.,高 碳 鋼,高碳鋼含量介於0.60wt%至1.40wt%之間,具有高硬度及高強度 . 工具鋼和模具鋼是在高碳鋼內添加鉻(Cr)、釩(V)、鎢(W)、鉬(Mo)等
4、元素,而這些元素和碳形成硬又耐磨耗的Cr23C6 、V4C3 、WC.,不 銹 鋼,不銹鋼並非不生銹的鋼,不銹鋼生銹是常見的現象,真正鳴實相符,應該叫做耐蝕鋼. 不銹鋼是鐵、碳和鉻的合金,或另外再添加其他合金元素,鉻是第一主要合金元素,鎳是第二主要合金元素. 鉻含量至少11%以上才能稱為不銹鋼. 不銹鋼是以鐵為基材,添加合金元素煉成的高合金鋼,它有光潔的外觀,能抵抗腐蝕,並具有良好的機械性能. 如果需要更大或特殊的腐蝕性能,則需要增加鉻含量,或另外添加其他合金元素,如鎳、鉬、銅、鈦等. 不銹鋼暴露於空氣或溶液中,其表面生成一層很薄的皮膜,是氧化鉻,緻密、不透氣,可防止腐蝕性氣體或液向內滲透,所
5、以不能繼續腐蝕,以收到不腐蝕的效果.,不 銹 鋼,不銹鋼依其成份及金相組織可分為下列五類:a.肥粒鐵不銹鋼,包含12-30%Cr 及低碳.b.麻田散鐵不銹鋼,包含12-17%Cr 及0.1-1.0%C.c.沃斯田鐵不銹鋼,包含17-25%Cr 及8-20%Ni.d.雙相型不銹鋼,包含23-30%Cr 及2.5-7%Ni及添加Ti或Mo.e.析出硬化型不銹鋼,以沃斯田鐵或麻田散鐵為基地,添加Cu、Ti、Al、Mo、Nb、N等元素.,不 銹 鋼,不銹鋼的性能與化學成份的關係,不 銹 鋼,鴻準昆山廠模具加工材料性能一覽表,（一）,鴻準昆山廠模具加工材料性能一覽表,（二）,鴻準昆山廠模具加工材料性能一
6、覽表,（三）,鴻準昆山廠模具加工材料性能一覽表,（四）,鴻準昆山廠模具加工材料性能一覽表,（五）,鑄 鐵,鑄 鐵,A.灰鑄鐵(Gray Iron)灰鑄鐵的碳含量在2.5wt%至4.0wt%之間,矽含量在1.0wt%至3.0wt%之間.石墨呈長片狀,基地是肥粒鐵或波來鐵(圖a). 灰鑄鐵在拉伸狀態時脆又弱. 灰鑄鐵具有優越的吸收振動能的特性. B.延性(球墨)鑄鐵(Ductile or Ndular Iron)石墨呈球狀(圖b),延伸率可達10-20wt%. C.白鑄鐵(White Iron)對於矽含量在1wt%以下並且快速冷卻,可得含雪明碳鐵石墨之硬又脆的白鑄鐵. D.可鍛性鑄鐵(Malleable Iron)白鑄鐵放在800-900長時間熱處理,雪明碳鐵分解成叢狀的石墨(圖d),機械性質類似延性(球墨)鑄鐵.,碳含量在2.0wt%以上者稱為鑄鐵,大部分的鑄鐵碳含量在3.0wt%至4.5wt%之間.,鑄 鐵,
