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1、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
2、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。,黃銅,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
3、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0.0252.0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0.080.2，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0.20.4，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0.41.5，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,碳鋼,不銹鋼,金屬材料-鐵金屬【合金鋼】,合金鋼後
4、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
5、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，
6、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（
7、灰錫）白錫質軟，抗拉強度約24（公斤/每平方公釐），伸長率3540，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-非鐵金屬【鉛】,鉛的比重大，約為11.34，質軟，富延展性，常溫下容易做成板或箔。耐蝕性高耐硫酸、鹽酸的腐蝕，在化學工業上的使用率高。鉛可以做屏蔽放射性核輻射的材料，在動力機械方面鉛可以做蓄電池、電極板等。缺點是有毒，對人體有害。常見的鉛中毒是慢性腎炎，患者腎臟衰萎，有時還伴隨著痛風；嚴重者，腎臟機能全失。腦神經中毒也是常見的鉛中毒。,金屬材料-非鐵金屬【鋅】,鋅的材質很脆，但溫度在100度1
8、50度時延展性會增加，可以做成薄板或拉成線加熱至200度時結晶粒會變粗，而質地又再度變脆鋅中加入少量的Cu、Sn、Al可用於鑄造，用來鑄造不需要強度之零件,金屬材料的加工方法,切削加工塑性加工表面處理鑄造接合,加工方法-切削加工,以手工具或機器對材料進行切削，以達到我們所需的形狀、尺寸的加工方式，我們稱之為切削加工，又稱為有屑加工。傳統的切削（鉗工）有鋸切、銼削、鑽孔等，因為金屬質地堅硬，手工切削不易，目前製造業已經很少使用手工加工金屬。利用機器動力切削，既快速又準確，很適合大量生產（CNC電腦數值控制），常用的機器有車床、鑽床、洗床、鉋床。,加工方法-切削加工,剪裁,各式鋼剪,加工方法-切削
9、加工,銼削加工,材料鋸切,加工方法-切削加工,鑽孔,砂磨,加工方法-切削加工,車床,鑽床,加工方法-切削加工,切削加工作品,切削加工作品,加工方法-塑性加工,利用金屬的延展性，施以外力，使材料形狀改變的加工方法，我們稱之為塑性加工。一般分為熱作和冷作兩種。,加工方法-塑性加工熱作,熱作：將金屬加熱至結晶溫度以上，在施以外力使其變形的加工方式，稱為熱作。常見的有熱滾軋、閉模鍛造、端壓鍛造（擠製）。,加工方法-塑性加工冷作,冷作：在金屬結晶溫度以下施以外力的加工方式，稱為冷作。常見的有彎力加工、壓力加工（壓製）、拉力加工（拉製）。,加工方法-塑性加工,鋼板彎折,鋼板彎折,加工方法-鑄造,鑄造是將熔
10、成液體的金屬，倒入預先製好的模具模穴內，待金屬冷卻凝固後再取出的加工方式。鑄造的方法很多，通常以砂模鑄造（翻砂鑄造）和脫蠟鑄造較常見。翻砂鑄造適合用於任何金屬的鑄造，是最普遍的鑄造方式，缺點是表面粗糙，精密度差，且砂模只能使用一次。脫蠟鑄造又稱精密鑄造，常用於鑄造飾品或是複雜的零件。,加工方法-鑄造,金屬鑄造作品,加工方法-接合,常見的接合方式有機械接合、冶金接合和化學接合三種。機械接合是利用螺絲釘、螺帽等的接合方式；冶金接合是利用焊接之類的接合；化學接合就是利用化學接著劑（合成樹脂）來接合。,加工方法-接合,熔接：最廣泛運用在生活中的是瓦斯熔接、電弧熔接（運用在大型構造物、船舶及建築物的製作
11、上）、點熔接（焊）（把疊合的母材夾在電極間，加壓並通電，然後利用所產生的熱來熔接）機械接合：永久式接合是利用鉚釘、掛勾等接合；活動式接合是利用螺絲釘、螺帽之類接合。,加工方法-接合,金屬點銲,鉚釘接合,加工方法-表面處理,金屬的缺點是表面容易遭受空氣、水分及其他物質的侵蝕而生鏽，使金屬的強度和光澤大打折扣。因此為保護金屬的光澤和色彩，要進行表面處理的步驟。近來除了保持美觀的目的之外，也要求導電度、防水性、潤滑性等特殊機能。,加工方法-表面處理表面處理技術的分類,現用硬幣的成份,壹圓銅幣成份：銅92%、鎳6%、鋁2%。伍圓鎳幣成份：銅75%、鎳25%。拾圓鎳幣成份：銅75%、鎳25%。伍拾圓銅幣成份：銅70%、鎳5.5%、鋅24.5%(直徑24mm，重量8.25g，發行年份81年、82年)伍拾圓銅幣(直徑28mm，重量10g，發行年份85年、86年)外環成份：銅75%、鎳：25%內環成份：銅92%、鎳2%、鋁6%資料來源：老王育樂館/科學小百科/現用硬幣的成份,
