常用金属材料基础知识培训讲义

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化學成份 + 冷加工狀態 +
熱處理
金屬材料機械性能
金屬材料強化途徑
冷變形強化: 熱處理強化 化學成份 在再結晶溫度以 A 相變強化: A 固溶強化: 下的變形,會引 B 沉淀強化: 起強度升高,而 B 第二相強化: 塑性降低. C 細晶強化
B 物理性能: 比重,導熱,導電等
Al 2.7/Fe 7.8/Ti 4.5/Mg
C 化學性能: 如抗腐蝕性﹐抗環境變色能力 等. 耐蝕性排序﹕Zn, Fe, Sn, Pb H Cu
Au Ag Al Cu Mg Au Zn Al Ni Mg Cd Zn 1.8, Co Ni Fe Cd Steel Co Pt Fe Sn Steel Pb Pt Sb
系列
價 格
較廉 較廉 較上二者高 50% 介於上二者之間
4.3 不銹鋼的調質狀態機械性能
4.4 不銹鋼的的表面處理表示方法 表面 內 容 符號 2D 冷軋-熱處理-酸洗 2B 冷軋-熱處理-酸洗–再冷軋適宜的光澤度 NO.3 NO.100~~120號砂拋光 #320 NO.320號砂拋光 BA 冷軋后光亮熱處理 HL 拋光成連續的紋理
MR類鋼
0.13 0.60 0.02 0.02 0.05 0.20 0.15 0.10 殘留余量成分 少﹐具有優良 的耐腐蝕性﹐ 廣泛用于包括 容器材料在內 的一般用途。
備考 AL鎮靜鋼﹐ 用于拉伸加 工及易發生 呂德斯花紋 或表面折痕 的加工。
3.2 調質度:在原板上實施適應各種用途的適當
退火(批次封盒退火/連續退火),以調整強度和加工 性。
LF21,3003,A3003
LT1,4043,A4043 LF2,5052,A5052 LD1(2),6063(6061),A6063(1) LC4,7075,A7075
1.4 調質度之基本定義
1.5 調質度之TX(TXY)定義
1.6 常用鋁材的機械性能(與厚度有關﹐0.5為例)
合金 狀態 抗拉強 屈服強 延伸 彎曲內 度MPa 度MPa 率,>% 邊直 徑﹐mm 1100 H16 135~ >120 1 4T 165 3003 O 95~125 >35 20 2T 5052 H32 215~ >155 5 2T 265 6061 T6 >295 >245 >10 4T
3.1 馬口鐵原板鋼種的化學成份
鋼種
化學 成 份,% C Mn Si P S Cu Ni Cr
D類鋼
0.12 0.60 0.03 0.02 0.05 0.20 0.15 0.10
L類鋼
0.13 0.60 0.02 0.015 0.05 0.06 0.04 0.06 Cu,Ni,Cr,Mo其它雜 質微量成份特冸 少﹐對某種食品具 有極好的耐腐蝕 性﹐作為容器材料 使用。
形狀公差﹕
側邊弧形度1.0mm/m; 任意板面放在平台上﹐平坦度<2mm﹒
3
馬口鐵板(主要為薄板)
馬口鐵是指用低碳鋼生產的電鍍錫鋼板,有 一次冷軋板(CRS)和二次冷軋板(CRS+退火+ 軋制),產品大量用於食品罐頭.在電腦機殼 中主要用於電磁遮蔽之遮片及沖制小零件. 外觀漂亮﹐涂裝性﹑印刷性好﹔ 耐腐蝕性﹑焊接性好﹔ 材質均勻﹐加工性優良﹔ 可選擇各種表面處理的調質度 作為食品容器對人體無害。
(Cu 72100) = 106 62 100 39 72 29 62 25 39 23 29 18 25 17 13 23 17 – 18 16 17 15 13 – 17 8 16 4.5
(Cu 76100) = 108 56 100 41 76 29 56 15 41 24 29 17 15 17 13 24 17 – 17 18 17 17 13 – 17 9 18 5
2.4 材料識冸標記 熱浸鍍鋅GI﹐HGCC1-ZSFX ﹐其中
HG-熱浸鍍鋅製程 C-冷軋底材 C1-商用品質﹔ C2 -改良商用品質 ﹔ D1-深拉伸品質 Z-無鋅花 ﹔ M-細小鋅花 S-調質處理 ﹔ B-亮面調質處理 F-耐指紋塗覆 ﹔ C-鉻酸鹽處理 X-不塗油
電鍍鋅EG(SECC)
S-鋼板 E-電鍍 C-冷軋 C-商用
2.5 常用厚度及公差
GI料實際供貨﹕ 0.597/0.686/0.781/0.891/0.974/1.166/1.50 EG料現用狀況﹕0.5/0.6/0.7/0.8/1.0/1.2/2.0﹐ 另外可選擇系列 0.4/0.65/0.75/0.9/1.4/1.6 1.8/2.3/2.5 公差:<0.6(±0.05) <0.8(±0.06) <1.0(±0.07) <1.25(±0.08) <1.6(±0.10) <2.5(±0.12)
3.3
馬口鐵的鍍錫重量
3.4 馬口鐵表面處理分類 光亮處理B﹕在光滑的原板上進行錫的溶 融操作使之具有光澤的加工 石磨紋處理R﹕在有一定方向磨痕(R1)和 極粗磨痕(R2)的原板上進行錫的溶融操 作使之具有少許光澤的加工 。 銀色處理S及亞光處理M﹕對粗糙的原板 表面不進行錫的溶融操作光澤消失的加 工 。粗鈍狀原板表面處理為S﹐有一定 方向磨痕的原板表面處理為M
金屬 複合 材料 塑膠 陶瓷 玻璃
1 金屬的分類
金屬合金
鐵系合金
非鐵系合金
鋼鐵
鑄鐵
銅合金 超合金
輕金屬
低合金鋼
高合金鋼
鋁合金 貴金屬
鎂合金 耐火金屬 鈦合金
• • • •
純鐵: <0.06wt%碳以下. 鋼: 0.06wt%~2.0wt%碳 鑄鐵: >2.0wt%碳. 鋼鐵的分類
公司常用金屬材料:
第三篇 有色金屬 1 鋁及其合金板材
目前公司常用的鋁合金牌號有1100、5052、6061 等,主要應用于手機&電腦外殼或內構件,如磁架. 前板.后板.分隔板.支撐架.連接架.支架.散熱 片﹑手機外殼等. Q37 用鋁特冸多
1.1 鋁及鋁合金基本特性!!
質輕: 輕量化角色 耐蝕:自然(人工)氧化薄膜,優良耐蝕性 易成形性:軟態適於各種成形加工,如燈罩,外殼等 可強化至不同等級: 2~60Kg/mm2 表面處理多樣:陽極處理/化成處理/電鍍/涂覆 導電性好:純銅之60%,但成本便宜. 導熱性好:極佳,散熱片,熱交換器 加工性及焊接性:特佳,棒,線,板及各種擠型材 無毒:食品用途方面 可再生:回收重熔,為地球上充分且有效利用之資源.
按組織分類
淬火硬 耐蝕性 常溫加 熔接性 強度 化能 工性 麻田散型 400, 500 有 可 可 不可 高 肥粒型 400 無 良 良 稍可 低 沃斯田型 200, 300 無 優 優 優 低 析出硬化型 600 無 良-優 良-優 可 高
不銹鋼之分類及基本特性比較 4.2 不銹鋼分類与基本特性
D 機械性能: 拉/壓/彎/扭/衝擊等負荷作用下,從開始受 靜力至破壞的全過程所表現的力學性能,如 強度:在斷裂前最大負荷/試樣原始橫截面積. 硬度:能抵抗硬物體刻劃或壓入其表面的能力 塑性:產生永久變形而不斷裂的能力; 衝擊韌性:材料抵抗衝擊負荷而不破壞的能力. 其它: 疲勞性能,耐磨損性等
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1.2 冷軋板狀態級冸及表面加工代碼
調質級冸 退火 標准 1/8硬 退火 調質代號 A S 8 硬度HRB 57 65 50~71 1/4硬 1/2硬 全 硬 4 2 1 65~80 74~89 >85
表面加工 毛面處理D﹕用機械或化學法使表面軋 代碼 拉毛而無光澤﹔ 亮面處理B: 軋制加工產生的光滑處理
4 製造流程:鋁板實例
鋁熱軋板/冷軋板製程
5 金屬材料表面處理方式:見具體材料 6 金屬板材包裝形式
第二篇 鋼鐵沖壓材料
1 2 3 4
冷軋板 鍍鋅鋼板 馬口鐵 不鏽鋼板
1 冷軋鋼板
用于如CISCO伺服器﹐華為機框等,經沖 壓后電鍍鋅/鎳等。 1.1 冷軋鋼板性能代碼及化學成份 性能代碼 化學成份﹐% 代碼 性能 C Mn P S SPCC 商用 0.12 0.50 0.040 0.035 SPCD 拉伸 0.10 0.45 0.035 0.035 SPCE 深拉伸 0.08 0.40 0.030 0.030
1.2 鋁合 金的分類 變形鋁合金 鑄造鋁合金
合金系
純鋁(>99.0%)
合金編號 常用對應實例
1.3.變形鋁合金牌號對照
L2,1070(ASTM),A1100(JIS)
LY9,2024,A2024
Al-Cu
Al-Mn
Al-Si Al-Mg Al-Mg-Si Al-Zn 其它 備用
1*** 2*** 3*** 4*** 5*** 6*** 7*** 8*** 9***
2 鍍鋅鋼板
鍍鋅鋼板是在冷軋鋼板上鍍一層鋅,分電鍍鋅(EG 料)及熱浸鍍鋅(GI料). 廣泛應用於制造電腦機殼上. 由於熱浸鍍鋅鋼板價格較便宜, 且防腐蝕性能更 優異, 公司與鋼材供應商開發獨步全球的耐指紋 熱浸鍍鋅鋼板,目前已大量取代EG料,節省成本﹐ 提高竟爭力。 2.1 鍍鋅層防腐原理!! A 隔絕原理-使鋼材不與腐蝕介質直接接触 B 犧牲陽极保護原理-鋅較鐵電位活性高﹐ 如鋅層刮傷露出底材,鋅會替代鐵先行腐蝕.
斷裂韌性 光特性
疲勞強度 潛變強度 修整的難 易
外表
A 工藝性能: 將原材料加工成零件的各種加 金 屬 相對電導率 相對熱導率 (Cu = 100) (Cu = 100) 工方法的可能性及難易程度﹐如沖壓﹑鑄 Ag 106 108 100 100 造﹑熱處理﹑焊接等 . 金Cu屬 相對電導率 相對熱導率
亮晶狀,細小鋅花
冷軋全硬鋼板 鍍薄困難﹐ 5~6um
耐蝕性 價格
鋅層凝固組織, 可有 鋅花或無鋅花 最外層為純鋅, 內層 為鋅鐵合金 與冷軋底材相同 經線上退火, 因有時 效硬化, 質較硬 與冷軋底材相同,成型 可承受簡單加工, 復 性較佳 雜加工無法勝任 鍍層較薄,耐蝕性較差 鍍層較厚,耐蝕性較 佳 價格較貴 價格便宜30%以上
2.2 GI生 產基本流 程及特點
解捲--熱 浸鍍鋅(約 460°C)- 噴鋅粉調鋅 花-調質整 平-化成處 理(鉻酸鹽 +耐指紋) -收捲
2.3 項 目比較
母材 鍍鋅量 鍍層表面 鍍層組織 機械性質 加工性
電鍍鋅鋼板(EG料)
熱浸鍍鋅鋼板(GI料)
銀灰色,均勻表面
冷軋退火鋼板 鍍厚困難﹐ 2~3um 鋅原子吸附於鋼板, 表面平滑無鋅花 純鋅鍍層
鋼材/銅材/鋁合金/鎂合 金/鈦合金
材料适用性能/認識材料 /如何選擇材料及規范/ 材料制程,品質及成本等
2 金屬材料內部結構:
原子/固溶體/化合物/相/組織
3 金屬材料的相關特性
機械特性 非機械特性 表面特性 製造特性 其它特性 彈性模量 熱特性 氧化與腐 製造的難 密度 蝕 易 強度 磁特性 價格與價 硬度 電特性 摩擦磨耗 接合的難 值 易
4 不銹鋼 不銹鋼是鋼鐵材料中的一個分支, 主要 用於需要耐腐蝕性的環境下, 其耐腐蝕 性主要歸功於含有合金元素鉻, 但也可 加鎳和鉬來增加效果. 耐蝕性結構件 彈性薄材
4.1 不銹鋼特性
不銹鋼並非不生銹的鋼,不銹鋼生銹是常見的現 象,真正名實相符,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.它有光潔的外觀,能抵抗腐蝕,並具有良 好的機械性能. 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,所以不能繼續腐蝕,以收到不 腐蝕的效果.
常用金屬材料基本知識
孫代育 2003年4月
TEL: 73118
源自文库
主要內容
第一篇 導論: 認識金屬材料 第二篇 鋼板 1 冷軋板 2 鍍鋅鋼板 3 馬口鐵 4 不銹鋼 第三篇 有色金屬 1 鋁合金 2 鈦合金 3 銅合金 4 鎂合金 第四篇 模具材料
一 導論: 認識金屬材料
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. 材料用於承受機械負荷者,稱為工程材料. 工程材料可分為金屬、塑膠、陶瓷和玻璃、複合材料.
3.5 馬口鐵皮膜
膜層及厚度 機能 /um 油膜 ﹐ 0.005 潤滑性
氧化鉻﹐0.005 耐氧化性﹐涂 裝性 錫 ﹐ 0.3 耐腐蝕﹐上 錫﹐焊接性 合金層﹐0.1 耐腐蝕性
過剩時
發生 eyehole 上錫不 良 成本高 錫不足
不足時
易損傷 涂料附著性不 良 耐腐蝕/上錫/ 焊接性不良 耐腐蝕性不良
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