1、Copyright 2005. Alpha Networks Inc. All rights reserved.,認識金屬材料Prepare: 彭達超Date:2009/2/26,課程內(nèi)容,一. 鈑金常用之材料說明 二. 壓鑄用合金材料 三. 非鐵合金(特殊材料) 四. 鋼料規(guī)格的分類標準 五. 鋼材的分類 六. 金屬材料之機械性能,SPCC 冷軋鋼 SECC 鍍鋅鋼板 SPHC 熱軋鋼板 SGCC 熱浸鋅鋼板 SPTE 馬口鐵 AL 鋁板 Cu 銅 SK 鋼板 SUS 不銹鋼,一.鈑金常用之材料,一.鈑金常用之材料,常用鈑金使用特性:,鈑金件產(chǎn)品易出現(xiàn)的問題點: 1.批次的顏色差異,電鍍批次

2、的差異性大,所以外觀件 應注意其色差值. 2.劃傷刮傷:易於五金沖壓及後製程加工造成. 3.氧化斑點:本身材質(zhì)和電鍍層厚度決定其抗氧化性 的強弱,所以電鍍膜厚&鹽霧測試非常重要. 4.切口生銹:金屬板材的切斷面是無電鍍及其它處理保護,極易生銹,應注意環(huán)境影響和斷面保護要求.,一.鈑金常用之材料,一.鈑金常用之材料,1.SPTE(馬口鐵) S: steel 鋼 P: plate 板材 T: Tin 鍍錫 E: Electric 電鍍(錫層較薄) 馬口鐵（SPTE）是兩面鍍有錫的鐵皮，即冷軋低碳薄鋼板可防鏽、耐腐蝕、無毒、又名鍍錫鐵,一.鈑金常用之材料,統(tǒng)一實業(yè)馬口鐵製程,一.鈑金常用之材料,馬口

3、鐵產(chǎn)品使用廣範: 日常生活用品:各類罐子系列,五金材料etc. 3C 產(chǎn)業(yè)之電腦,通訊產(chǎn)品之各周邊零件 & 電子 電器(氣)零件之SHIELDING COVER.,一.鈑金常用之材料,2. SECC就是鍍鋅鋼板 其底材為 SPCC(冷軋鋼板)電鍍上鋅而成 SECC. 鍍鋅層對底材鐵的保護，在氧化的環(huán)境裡，鋅會犧牲自己來保護底材鐵. SECC彎折加工機械性質(zhì): a. 降伏強度越高，回彈量越大.b. 彎曲半徑越大，回彈量越大.c. 板厚均勻性越差的，一般回彈的變動越大.d. 模具彎折肩臺的寬度越小，回彈量越大. （肩臺寬度宜大於板厚的八倍）e. 板厚越小，回彈量越大.f. 有退火的材料因為比較軟，

4、所以回彈量比較小.,一.鈑金常用之材料,a.鍍鋅鋼板之應用: 因產(chǎn)品具良好之加工性與耐蝕性，在家電、電訊、 鋼製家具etc.之應用廣範.,一.鈑金常用之材料,b.電鍍鋅產(chǎn)品特徵與說明,一.鈑金常用之材料,一.鈑金常用之材料,一.鈑金常用之材料,3.何謂 SUS 不銹鋼? 在空氣中或化學腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼. 不鏽鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好，不必經(jīng)過鍍色等 表面處理，而發(fā)揮不鏽鋼所固有的表面性能,使用於多方面 的鋼鐵的一種，通常稱為不鏽鋼。 代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析，因為不鏽鋼含有鉻而使表面形成很薄的 鉻膜，這個膜隔離開與鋼內(nèi)侵入的氧氣

5、起耐腐蝕的作用。 為了保持不鏽鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻.,一.鈑金常用之材料,3.1 SUS 不銹鋼特性 白鐵是不是都不會被磁鐵吸住? 不銹鋼的組織分類有:麻田散鐵系.肥粒鐵系. 沃斯田鐵系.雙向系. 其中只有沃斯田鐵系不具磁性 沃斯田鐵系主要鋼種有:沃斯田鐵301型. 沃斯田鐵302型.沃斯田鐵303型.沃斯田鐵316型. 由於沃斯田鐵316型使用最為廣泛普及.造成一般人以為磁鐵 吸不住就是不銹鋼.其實除了沃斯田鐵系外其他類系不銹鋼 是具磁性的. SUS316(含鉬不銹鋼)： 耐蝕性和高溫強度特別好，可在苛刻的條件下使用,加工硬 化性好,無磁性。適於海水用設備、化學、染料

6、、造紙、草 酸、肥料生產(chǎn)設備、照相、食品工業(yè)、沿海設施,一.鈑金常用之材料,3.2 常用之不銹鋼 SUS303,SUS304,SUS316,SUS310S SUS410,SUS416,SUS630 SUS420J2,SUS440C模具鋼. 3.3 不鏽鋼的分類方法很多: 按化學成分:基本上可分為鉻不鏽鋼和鉻鎳不鏽鋼兩大系統(tǒng). 按用途分:耐硝酸不鏽鋼、耐硫酸不鏽鋼、耐海水不鏽鋼等. 按耐蝕類型分可分為耐點蝕不鏽鋼、耐應力腐蝕不鏽鋼、 耐晶間腐蝕不鏽鋼等. 按功能特點分類又可分為無磁不鏽鋼、易切削不鏽鋼、低溫 不鏽鋼、高強度不鏽鋼等等。,二.壓鑄用合金材料,壓鑄用合金種類 主要壓鑄用合金有三種：

7、鋁合金 鋅合金 鎂合金 其它，適用於壓鑄的合金，尚有錫、鉛系的低溶點合，以及銅系的高熔點合金等。,鋁錠,鋁合金錠,二.壓鑄用合金材料,壓鑄用合金基本鑄造特性 壓鑄被優(yōu)先考慮其經(jīng)濟性，良好的生產(chǎn)特性，但是皆以能夠穩(wěn)定的供給廉價的素材為前提。 壓鑄用合金其具備的鑄造特性包括： 良好的流動性和充填性: 熔湯在鑄模內(nèi)的流動長度要長。 熔點或固相線溫度低。 凝固範圍短。 固相線溫度的固相率小。 表面張力和黏性小。,二.壓鑄用合金材料,冒口補充效果大，凝固收縮小。 熱裂少。 高溫強度大。 固相率小。 熱膨脹係數(shù)小。 與金屬模的附著力小。 和鐵的化學親和力小。 熔湯不易氧化。,二.壓鑄用合金材料,壓鑄用合金

8、材料特性 優(yōu)良的機械性質(zhì)。 質(zhì)輕（比重低，肉?。?。 價格低廉、價格穩(wěn)定。 被切削性良好。 普遍的耐蝕性良好。 拔模斜度小。 尺寸精度佳、尺寸安定。 表面處理特性佳。 物理性質(zhì)佳。,二.壓鑄用合金材料,壓鑄約合金以鋁合金為最多。 有質(zhì)輕，良好的耐蝕性與機械性質(zhì)，低溫的特性可調(diào) 整，及良好的熱傳導等物理性質(zhì)。 1.ADC1壓鑄用鋁合金: 為鋁矽合金，因含Si元素使鑄件熔液流動性變好,耐 蝕性佳，熱傳導率高，熱膨脹和比重?。?.65）, 但耐熱間脆性不佳，易生脆相. 用途:大型、肉薄及形狀複雜的製品，若鑄造條件不 適當，則熔液流動性緩慢。,二.壓鑄用合金材料,2.ADC3鋁合金: 在Al-Si合金內(nèi)

9、添加Mg、Fe等合金元素. 優(yōu)良的機械性質(zhì)，耐蝕性、鑄造性良好，當Fe含量 少於1.0時易與金屬模黏著,是普遍使用的合金。 3.ADC5及ADC6合金(鋁鎂合金): 凝固縮收量級熱膨脹係數(shù)大，此類合金鑄造性不佳， 而耐蝕性好，研磨後失金屬光澤。 表面適於做陽極氧化處理，一般用於 NB,手機外殼 4.ADC12合金: 係在Al-Si合金添加Cu合金元素，為是被廣泛使用的代 表性壓鑄用鋁合金，其鑄造性和機械性質(zhì)優(yōu)良。,三.非鐵合金(銅合金),銅及其合金 黃銅（brass） : a.最常見銅合金是以鋅作為置換式不純物的黃銅（brass）， 鋅為其主要合金元素。 b.黃銅合金的某些常見應用包括服裝飾物

10、、彈砲外殼、自動 散熱片、音樂裝備、電子封裝和錢幣等。 青銅（bronze）: a.是銅和數(shù)種其它元素包括錫、鋁、矽和鎳的合金,比黃銅強 硬，具高度的抗蝕性,最常見可析出硬化的銅合金是斂銅。 b.有極佳導電和耐蝕性質(zhì)，有極佳耐磨耗性；可以用鑄造、 熱加工或冷加工。,三.非鐵合金(銅合金),銅合金背頌口訣,三.非鐵合金(鎂合金),鎂及其合金 特性:密度1.7g/cm3，是所有結(jié)構(gòu)材料中最低者，其 合金用在輕重量上是一重要考量（例如，航空器零 件）。 鎂具HCP結(jié)晶構(gòu)造，是相對柔軟材料，並具有低彈性 模數(shù)：在室溫、鎂及其合金難於變形. 大部份製造是靠鑄造或在200到350（400到650） 之間行

11、熱加工。 鎂合金也分為鑄造或鍛造類，其中有些是可熱處理的， 鋁、鋅、錳和有些稀有元素是主要合金元素。 用途:航空器和飛彈應用，以及使用在行李架和各式 自動零件的應用上（例如：飛輪、舵外殼體和 離合器及傳送器外殼）。,三.非鐵合金(鎂合金),鎂合金之主要特性有以下幾點 1.重量較鋁合金輕1/3 2.高比強度。 3.具高衝擊能量與抗震性。 4.尺寸穩(wěn)定性高。 5.機械加工性優(yōu)異。 6.屬 HCP 六面密結(jié)構(gòu)(如右圖B.)。 7.活性極高，易與氧反應，操作與 儲存需小心。,三.非鐵合金(鎂合金),鎂合金產(chǎn)品,三.非鐵合金(鈦合金),鈦及其合金: 特性:鈦合金因具有低密度（4.5g/cm3） 、高強度

12、,高熔點 （3035），以及107Gpa（15.5106 psi）的彈性模數(shù)， 鈦合金相當強：並有突出的比強度等特性，另有高延展 性和易於鍛造和機械加工。 用途:航太、生醫(yī)、筆記型電腦、數(shù)位相機、行動電話、 VCD、DVD、PDP TV等外殼及汽機車、自行車等零件方 面重要使用的材料。隨科技的進步，鈦合金在未來工 業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)上，將會佔有更重要的地位。,三.非鐵合金(鈦合金),鈦合金應用產(chǎn)品,三.非鐵合金(耐高溫金屬),耐高溫金屬 有極高熔點的金屬歸類為耐高溫金屬。 包括鈮（N）、鉬（Mo）、鎢（W）和鉭（Ta）。 熔融溫度範圍:鈮的2468（4474)最高熔 合溫度的鎢3410（6170）。

13、 鉭和鉬加入不銹鋼中成為合金元素可改善其耐蝕性。鉬 合金被用為擠製模和航空器的結(jié)構(gòu)零件；鉭對於溫度低 於150的所有環(huán)境幾乎不產(chǎn)生化學浸蝕，鉭可應用於 耐腐蝕材料。 鎢合金:一般常使用於自熱燈絲、x光管和焊極。,三.非鐵合金(耐高溫金屬),1耐高溫金屬(鎢鋼) 俗稱碳化鎢 (Tungsten Carbide) ，除了碳跟鎢之外還 加了鈷以及其他的合金材料以增加它的機械性能。 鎢鋼是用粉末燒結(jié)的方式製成。將鎢粉末、碳黑粉末、 鈷金屬粉末(結(jié)合劑)以及其他合金粉末混合，再施以高 壓，在高溫下燒結(jié)而成。鎢鋼硬度高，所以常用來做為切削刀具的材質(zhì)。,三.非鐵合金(特殊材料),超合金 超合金(鈷、鎳、鐵、

14、鈮、鉬、鎢、鉭、鉻、鈦)具 有最佳的特質(zhì)組合。 使用:屬特殊途-航空器渦輪機零件、核能反應器及 石化工業(yè)設備上。 貴重金屬: 一群具有共同物理特性的輕元素:包括銀、金、白金 鉑、鈀、銠、釕、銥和鋨. 特性:柔軟性、延展性和耐熱特性。這些貴重金屬是； 用途:前三個是最常見而廣泛用在手飾. 鉑(白金)、鈀、銠:用於觸媒轉(zhuǎn)換器,位於排氣 管的前段或中段，由於有三種貴金屬所合成， 所以又稱三元觸媒轉(zhuǎn)換器,三.非鐵合金(特殊材料),一般三元觸媒轉(zhuǎn)換器內(nèi)含鉑和銠兩種稀有金屬，鉑用來 促進HC和CO氧化成 H2O和CO2。銠用來促進NOx轉(zhuǎn)化成N2。 常使用在轉(zhuǎn)換器上的觸媒有鉑(Pt)、銠(Rb)、鈀(Pd

15、)、 鈽(Ce)、鐵(Fe)等物質(zhì)。 觸媒通常位於排氣管頭段與中段之間,大部份內(nèi)部是蜂 巢式的結(jié)構(gòu),將觸媒轉(zhuǎn)換器拆除可以讓排氣更暢通,車子 轉(zhuǎn)速會比較好拉一點,但是廢氣排放應該過不了,而且會 產(chǎn)生大量的污染源.,一.美國SAE規(guī)格 SAE規(guī)格是美國汽車工程協(xié)會(The Society of Automotive Engineers)對金屬材料編定的規(guī)格。是一種英式的標準。 說明: 一位數(shù)字代表鋼的種類第一位數(shù)字為19。 1字頭代表五種鋼：10普通碳鋼,11為易切鋼(加磷、硫、 鉛),12再硫化、磷化鋼,13為錳鋼,15碳素鋼 2字代表鎳鋼。3字代表鎳鉻鋼。4字代表含鉬鋼。 5字代表鉻鋼。6字代

16、表鉻釩鋼。7字代表鎢鋼。 8字代表鎳銘鉬鋼。9字代表矽錳鋼及各種多元鋼。,四.鋼料規(guī)格的分類標準,二.美國AISI規(guī)格 AISI規(guī)格是美國鋼鐵協(xié)會(The American Iron and Steel Institute) 與SAE創(chuàng)建的一種規(guī)格: AISI規(guī)格的編定方法，主要號碼編號與SAE大致相同，僅在編號之前、中間及之後各加一英文字母: a.編號前之字母是表示鋼的煉製法(A,B,C,D,E) b.中間字母(T)表示曾加入合金 c.尾部字母(H)表示符合硬化性能 如E46T20H，表示用電爐煉製之鎳鉬鋼，曾用硼處理，含碳 量0.20%，並符合硬化性能之規(guī)定。,四.鋼料規(guī)格的分類標準,四.

17、鋼料規(guī)格的分類標準,AISI與SAE規(guī)格編號方法並非完全相同 參閱附表,四.鋼料規(guī)格的分類標準,三.日本JIS規(guī)格 JIS是日本工業(yè)標準(Japanese Industrial Standard) 的簡稱，所使用的單位是公制單位。 JIS規(guī)格中規(guī)定由三個部份組成： 材質(zhì) 規(guī)格或製品名稱 種類番號 第一部份表示材質(zhì) 材質(zhì)以英語的首個字母或羅馬字的元素符號來表示。 例子：鋼是S(Steel)，而鐵是F(Ferrum)。,四.鋼料規(guī)格的分類標準,S15C是代表0.15%的結(jié)構(gòu)用低碳鋼材。,四.鋼料規(guī)格的分類標準,JIS 鋼鐵規(guī)格&比較表,JIS 鋼鐵規(guī)格,JIS 鋼鐵規(guī)格比較表,按用途分類 結(jié)構(gòu)鋼：

18、 用作各種機器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼 及滾動軸承鋼。 用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及 普通低合金鋼。 工具鋼：用來製造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刀具鋼、模具鋼與量具鋼。 特殊性能鋼：是具有特殊物理化學性能的鋼?？煞譃椴讳P鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。,五.鋼材的分類,按化學成分分類 碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量0.25%）； 中碳鋼（0.25%含碳量0.6%；高碳鋼含 碳量0.6%）。 合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素 總含量5%）；中合金鋼（合金元素總含量=5%- 10%）；高合金鋼（合金元素總含量10%）。 此外，根據(jù)鋼

19、中所含主要合金元素種類不同， 也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。,五.鋼材的分類,按質(zhì)量分類 普通鋼:（含磷量0.045%、含硫量0.055%；或磷、 硫含量均0.050%） 優(yōu)質(zhì)鋼:（磷、硫含量均0.040%） 高級優(yōu)質(zhì)鋼:（含磷量0.035%、含硫量0.030%）。,五.鋼材的分類,a.) 工藝性能:機械零件在加工製造過程中，金屬材料在所 定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。 由於加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄 造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。 b.) 使用性能:是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出 來的性能. 包括機械性能、物理性能、化學性能等。,

20、六.金屬材料的機械性能,機械性能（或稱為力學性能): 金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能. 金屬材料的機械性能是零件的設計和選材時的主要依據(jù)。 載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、衝擊、循環(huán)載荷 等），對金屬材料要求的機械性能也將不同。 機械性能包括： 強度(拉伸、降伏、抗剪) 、塑性、硬度、衝擊韌性、 和疲勞極限等。,六.金屬材料的機械性能,1強度 a.強度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過量塑性變 形或斷裂）的性能。 b.分為拉伸強度(為最基本的強度參考)、抗壓強度、抗彎 強度、抗剪強度、降伏強度等。 c.拉伸強度(tensile strength)TS 是位於工程應力曲線最高點之應力。

21、此點相當於結(jié)構(gòu)於 拉伸下可承受之最大應力，若此施加並維持此應力將會 導致破裂。 d.降伏強度(yield strength) 此點亦稱為比例限(proportional limit)，此直線和應力變曲線之塑性區(qū)的交截點所對應的應力定義成降伏強度。 2塑性 塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形(永久變 形）而不破壞的能力。,六.金屬材料的機械性能,六.金屬材料的機械性能,1.)曲線1是典型的低碳鋼之荷重伸長 曲線圖 P點:比例限 亦即降伏強度(yield strength) E點:彈性限 Y1點:上降伏點 Y2點:下降伏點 Y1至Y3:降伏伸長。 M點:最大荷重後試棒發(fā)生局部的斷 面積收縮，稱為頸縮（necking） 亦即拉伸強度(tensile strength) Z點:斷裂點。 2.)曲線2為銅、鋁等非鐵金屬的荷重 伸長曲線圖，沒有明顯的降伏點， 工程上常以殘留0.2%永久變形所對 應的應力定義為其降伏強度。,強度單位: