工程材料简介上.ppt

螺栓 鐵鎚 刀刃
用途
編 AISI 4063 4340 6150
號 UNS
G40630 G43400 G61500
中碳合金鋼
機械特性
拉伸強度(MPa) 降伏強度(MPa) 延伸率%
用途
786 – 2380 980 – 1960 815 - 2170
710 – 1770 895 – 1570 745 - 1860
中碳平鋼
編 AISI 1040 1080 1095
號 UNS
G10400 G10800 G10950
機械特性
拉伸強度(MPa) 降伏強度(MPa)
605 – 780 800 – 1310 760 - 1280
430 – 585 480 – 980 510 - 830
延伸率%
33 –19 24 – 13 26 - 10
C
0.10 0.20 0.29 0.31
低碳
成份
Mn
其他
0.45 0.45 1.00 1.00
Cu≧0.20 Si:0.25
平鋼
機械特性
拉伸強度 降伏強度 延伸
用途
(MPa) (MPa) 率%
325
180
28 汽車車殼用板
380
205
25 鋼管
400
220
23 橋樑及建築用鋼
485
260
21 低溫壓力管
太空站
韌性陶瓷
數位控制測試機器 手術植入物
材料的相關特性
對
機械特性
密度 應 模性係數
降伏強度、拉伸強度 項 硬度
斷裂韌性 目 疲勞強度、熱疲勞強度
潛變強度
非機械特性 表面特性 熱特性 氧化和腐蝕 光特性 摩擦、磨耗 磁特性 電特性
製造特性 製造的難易 接合的難易 修整的難易
其他特性 價格及價值 外表
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)
編號
AISI
UNS
A440
K12810
A663 Grade E K12002
A656 Grade 1 K11804
C
0.28 0.22
0.18
高強度低合金鋼
成份
機械特性
Mn
其他
拉伸強度 降伏強度 延伸
用途
(MPa) (MPa) 率%
1.35 Cu≧0.20,Si≦0.30 435
290
21 結構物上的鉚釘
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.
鋼鐵材料的分類
低碳鋼
平碳鋼
低合金高強度鋼
鋼鐵
低合金鋼
中碳鋼
平碳鋼
可熱處理鋼
高合金鋼
高碳鋼
工具鋼
不銹鋼
平碳鋼
1.35 Si:0.30,V:0.08,N:0 520
380
23 室溫用建築用鋼
.02,Nb:0.03
1.60 Si:0.06,V:0.10,Al: 655
552
15 鐵路車輛
0.20,N:0.15
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.
金屬的分類
金屬合金
鐵系合金
非鐵系合金
鋼鐵
鑄鐵
ຫໍສະໝຸດ Baidu
低合金鋼 高合金鋼
銅合金 超合金 貴金屬 耐火金屬
輕金屬
鋁合金 鎂合金 鈦合金
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
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 (反應平衡)時的相呈現出來.
空管
1920
噴射引擎
不銹鋼、碳化鎢
破裂
火車的輪子、汽
車零件
1940 噴射機、電晶體、電 鎳合金、鈦合金、玻璃 電子測試機器、低循 自由號輪船、渦
腦
纖維
環次數疲勞、破裂機
輪機
構
1960 雷射、微處理機、登 高強度低合金鋼、複合 電腦控制測試機器 F-111 戰鬥機、
陸月球
材料
DC-10 噴射客機
1980
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.
編號
AISI
UNS
W1
T72301
S1
T41901
O1
T31501
A2
T30102
D2
T30402
M1
T11301
工具鋼
C
W
0.6 – 1.4 0.50 2.50
0.90 0.50
1.00
1.50
0.85 150
成份 Mo Cr
1.50 0.50 1.00 5.00 1.00 12.00 4.00 4.00
塑膠
金屬
複合 材料
陶瓷 和 玻璃
技術演進
年代
技術進展
新材料引進
材料測試進展
失敗的例子
1500
幫浦、望遠鏡 石頭、樹木、青銅、鐵 拉伸、彎曲
1700
蒸汽引擎
可鍛展延性鑄鐵
剪力、扭曲
1800 鐵路、懸臂橋、內燃 水泥、橡膠、鋼 疲勞、萬能試驗機
鐵橋
機
1900 電力、動力飛行、真 合金鋼、鋁合金、塑膠 硬度、衝擊、潛變 魁北克大橋
V 其他
用途
木工用工具
切管工具
Mn:1.00 切割工具
凸模
1.00
抽線模
1.00
鑽頭
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.
工具鋼
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.
編號
AISI
UNS
1010 1020 A36 A561 Grade 70
G10100 G10200 K02600 K02700
24 – 4 彈簧,手工具 21 – 11 軸襯 22 - 7 活塞,齒輪
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 元素,而這些元素和碳形成硬又耐磨耗的Cr23C6 、V4C3 、WC.