【正文】 這種電池效應(yīng)使得陽(yáng)極金屬造成消溶腐蝕，稱(chēng)之為電化學(xué)腐蝕（Electrochemical corrosion）。12腐蝕的意義一種材料所以無(wú)法再使用，除了肇因于強(qiáng)度無(wú)法承受負(fù)荷所產(chǎn)生的破壞(fracture)，還有磨耗(wear)、腐蝕(corrosion)、輻射損傷(radiation damage)等其它因素，而這其中又以腐蝕的傷害最大，影響也最嚴(yán)重，因此認(rèn)識(shí)并防治腐蝕，是學(xué)習(xí)材料必備的課題。5. 5. 合金鋼依其用途來(lái)區(qū)分，可分為構(gòu)造用合金鋼和特殊鋼，構(gòu)造用合金鋼是使用在一般機(jī)械的構(gòu)成組件或建筑土木構(gòu)造上，特殊鋼是使用在需要高溫硬度、耐蝕、耐熱、磁性等特別的場(chǎng)合。156超高強(qiáng)度鋼彈簧鋼在JIS材料中的編號(hào)屬于SUP。主要合金元素的含量為：14~26%Cr、12~37%Ni、~%C、0~3%W等。15其它特殊鋼例如：Ti、Nb、Ta等，均可以和碳結(jié)合成安定的碳化物，而不會(huì)再影響鉻。此類(lèi)不銹鋼屬于400系列，以430不銹鋼為代表，其它如：405不銹鋼、446不銹鋼等都是，在JIS編號(hào)為SUS 4SUS 405等。在大氣及海水環(huán)境中，鋼之耐蝕性隨Cr量的增加而增加，含Cr量在12%以上，就幾乎不會(huì)發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。高速鋼因?yàn)樗暮辖鹪亓枯^多，所以導(dǎo)熱度較不良，因此淬火溫度需較高，一般約在1200℃~1350℃之間，使合金元素充分固溶于沃斯田鐵，淬火之后可以得到洛氏硬度約Rc64以上。合金工具鋼依其用途可分為下列四類(lèi)：1．切削用合金工具鋼為了切削用途，因此這類(lèi)合金鋼通常含碳量較高，并增加W、Cr、V以增大硬度及耐磨耗性，適合作為螺絲攻、車(chē)刀、銑刀等用途。13合金工具鋼Mo對(duì)于回火時(shí)軟化的抵抗性也很好，因此可以經(jīng)過(guò)高溫回火，而得到極佳的強(qiáng)度和韌性。因此加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪鼐涂梢允逛摿先菀椎玫酱慊鸬男Ч?，增高硬化能而減少質(zhì)量效果。易切鋼是為了改善切削性和切削加工表面而發(fā)展的一種鋼料，主要使用于在強(qiáng)度較低的小型零件。這種鋼料是將少量特殊元素固溶在鋼中，尤其是在低碳鋼中占絕大部分的肥粒鐵基地，使之強(qiáng)化而改變鋼的機(jī)械性質(zhì)，增進(jìn)其機(jī)械強(qiáng)度。構(gòu)造用合金鋼是使用于普通機(jī)械的構(gòu)成組件或土木建筑等構(gòu)造，普遍來(lái)說(shuō)其合金量較低，而特殊鋼大多是使用在需要高溫硬度、耐蝕、耐熱、磁性等特別的場(chǎng)合，大多是屬于高合金量，如表1所示。低碳鋼內(nèi)含銅1%，其抵抗大 氣腐蝕性約較不含銅者高出四倍。 c．有助于鋼之結(jié)晶組織細(xì)微化。 b．使鋼在高溫畤仍具高強(qiáng)度。由于這些合金鋼材的性質(zhì)和一般鋼材并不相同，因此在市面上，許多販賣(mài)合金鋼材料的地方，也稱(chēng)為特殊鋼材料行。第三部分為該材料之種類(lèi)號(hào)碼，或是最低抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度。 曲柄軸 雖然曲柄軸的形狀也很復(fù)雜，不過(guò)也并不是非用鑄造不可，曲柄軸的受力很大，因此鍛造鋼品是傳統(tǒng)上的選擇，不過(guò)延性鑄鋼(球墨鑄鐵)的發(fā)展，使得鑄造品在中小型汽車(chē)上也占一席之地。 碳鋼的價(jià)錢(qián)便宜，但合金鋼易于淬火、硬化深度大、抗回火軟化佳。GTW = 展性白鑄鐵14材料的選用例如:％含鉻量1％的鋼材，表示為34Cr4 依此 13CrV53 ％，含鉻量5/4= ％，含釩量3/10=％（3）高合金鋼在標(biāo)記前加上x(chóng)，此外由于合金元素含量己高，因此不乘以倍數(shù)而直接表示。煉度符號(hào)又分為基本符號(hào)與細(xì)分符號(hào)。若是表示最小抗拉強(qiáng)度或最小降伏強(qiáng)度，通常以三位數(shù)字表示。一種機(jī)械材料的規(guī)格最主要可以由：材料的種類(lèi)、成份和機(jī)械性質(zhì)來(lái)說(shuō)明。(Quality Statement):指質(zhì)量方面，例如煉鋼方式或脫氧情況。另外德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)和美國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)(UNS)相關(guān)業(yè)界有時(shí)也會(huì)采用?；句摳郊臃?hào)鉛添加鋼L 硫添加鋼S鈣添加鋼U此外如果需要，可將材料的加工方法、熱處理方式等附注于后，加工方法例如:D(Drawing)抽制、G(Grinding)研磨、T(Turning)車(chē)削、Ex(Extruded)擠制。（3）美國(guó)統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng) UNSUNS是Unified Numbering System 的簡(jiǎn)稱(chēng)，在1974年為ASTM及SAE 聯(lián)合制定，UNS 本身只是一種編號(hào)，而非規(guī)格，它將金屬分為17個(gè)系列編號(hào)并與原有的體系配合，例如： UNS G10XX0 = SAE 10XX，而有索引、整合、參考的意義，因此而稱(chēng)統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)。表1 德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 之鑄鐵分類(lèi)因此如果材料不是唯一的選擇，那么價(jià)格合理的同級(jí)材料或以開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品替代都是不錯(cuò)的解決方案。摘 要。如果以合金含量來(lái)區(qū)分，合金鋼中合金元素的總含量在6%以上稱(chēng)為高合金鋼，合金元素總含量在6%以下稱(chēng)為低合金鋼。此外， a．鎢可以提高鋼之淬火溫度。 d．合金鋼中加入鉬可去除回火脆性。 c．硅能增高淬火溫度。構(gòu)造用合金鋼是指使用在構(gòu)成機(jī)械的零件或建筑土木等各項(xiàng)工程結(jié)構(gòu)上的鋼料，例如：大型機(jī)械軸、壓力容器、高層建筑、橋梁鋼架或高強(qiáng)度螺栓、齒輪等。早期HSLA鋼在耐蝕性表現(xiàn)甚佳，但是為了改善加工成形性，因而必須犧牲一些防蝕能力，以換取較佳的成形性，又由于HSLA 鋼所做成的機(jī)件比由普通碳鋼所做成的機(jī)件更薄，因此一旦生銹，氧化的銹層會(huì)使HSLA鋼能承受荷重的斷面大受影響。熱處理用合金鋼大多是應(yīng)用于機(jī)械構(gòu)成的零件，例如：曲柄軸、齒輪、強(qiáng)力螺栓、鍵、銷(xiāo)等，這些組件注重強(qiáng)度，而且接合的方式也大多不使用焊接，因此假如能利用熱處理，使這一類(lèi)合金鋼形成回火麻田散鐵的組織而加以應(yīng)用，就可以得到兼具強(qiáng)、韌的效果。要特別注意的是，即使在這里合金元素的種類(lèi)與隨后要說(shuō)明的某些特殊鋼(例如：不銹鋼)類(lèi)似，但含量較少，所以效果也不一樣。CrMo鋼使用的場(chǎng)合，例如：汽車(chē)曲軸、鍛造或機(jī)制的軸、軸環(huán)和葉輪等。高碳工具鋼價(jià)格便宜，其機(jī)械性質(zhì)主要是以含碳量多少來(lái)決定，由于一般淬火于水中，因此屬于水硬性鋼，其缺點(diǎn)則是硬化深度較淺，在高溫時(shí)強(qiáng)度較差。高速鋼除C外含有大量的合金元素，例如：W、Mo、Cr、V、Co等，其主要功能整理如下：(1)C可與各元素形成碳化物，增加刀具的切削能力。(2)燒結(jié)硬質(zhì)合金碳化鎢WC或碳化鈦TiC等的粉狀碳化物，加入黏結(jié)用金屬鈷Co(或Ni、Mo)，加壓并燒結(jié)，就可以得到紅熱硬度很高的合金材料，如果制成切削刀具，可以較一般工具鋼的切削速度更高，并具有更長(zhǎng)的刀具壽命，燒結(jié)后的碳化鎢塊可以銅焊接著于鋼制刀柄，用以切削鋼鐵、鑄件、非鐵金屬或非金屬等材料。此外，如果加上碳的影響因素，則可能產(chǎn)生以熱處理增加強(qiáng)化效果的麻田散體系及析出硬化系不銹鋼。前兩類(lèi)的不銹鋼雖各有其優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用范圍，但是都是屬于鉻系不銹鋼，鉻系不銹鋼的缺點(diǎn)就是在酸性環(huán)境下(尤其是硫酸、鹽酸等)，耐蝕性不良，因此必須添加Ni，以抵抗酸性環(huán)境的侵蝕。一般析出硬化系不銹鋼在固溶后淬火于常溫時(shí)，仍是全為沃斯田鐵組織，因此柔軟易于加工，在加工完成后，必須再實(shí)施一次中間熱處理(intermediate heat treatment)，此時(shí)Ms點(diǎn)約在0℃~15℃之間，藉深冷處理(subzero treatment)以得到麻田散鐵，回火后經(jīng)兩次時(shí)效處理，就可以得到高強(qiáng)度。Cr系耐熱鋼除了Cr之外，還添加Mo來(lái)增加高溫強(qiáng)度，在一般溫度下其耐氧化性良好。硬磁材料與軟磁材料相反，必須是要能保持磁力，即所謂剩磁(residual magnetim)較大者。(4)CrNiMo或FeCrMoCu等，是屬于低碳、可硬化、易加工和焊接的合金鋼，這些合金鋼能在低溫下析出硬化，而且在耐高溫氧化及耐疲勞性均佳。 合金鋼是指碳鋼添加一種或一種以上合金元素所形成的鋼料。在機(jī)械結(jié)構(gòu)使用上，材料的選擇不當(dāng)，對(duì)腐蝕因素的認(rèn)識(shí)不夠，也是助長(zhǎng)結(jié)構(gòu)腐蝕的基本因素。鐵Fe 化學(xué)腐蝕的防治極為困難，將材料覆層是一種方法，避免材料與溶液（尤其是易起作用的酸堿溶液）接觸，也是另一種解決的方式。電化學(xué)腐蝕發(fā)生的原因，既然是因?yàn)殡娢坏牟煌铱梢援a(chǎn)生電池效應(yīng)所致，當(dāng)然相同的金屬也可能會(huì)發(fā)生電池效應(yīng)，例如：同一金屬構(gòu)件表面有局部變異而形成兩極，或是搭接物體的夾縫內(nèi)藏有鹽類(lèi)或塵。這樣的現(xiàn)象，與金屬的本質(zhì)有關(guān)，如黃銅中所含的鋅在高溫下會(huì)被鹽類(lèi)的水溶液所溶解，產(chǎn)生脫鋅(dezincification)的局部腐蝕現(xiàn)象，而缺少鋅的位置，將使得黃銅變成多孔性結(jié)構(gòu)而變成很脆弱。在日常生活中，就有許多足以產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境，例如：不同金屬本來(lái)就具有不同的電位，如果環(huán)境中存在某些溶液，可能就會(huì)提供構(gòu)成回路的條件，而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。6. 6. 一般構(gòu)造用合金鋼由于使用的場(chǎng)合不同，可以分為非熱處理型和熱處理型兩類(lèi)，前者大多是屬于低含碳量和低合金量，構(gòu)成之后也無(wú)法再實(shí)施熱處理，包括高強(qiáng)度低合金鋼、易切鋼等，后者多屬于熱處理用中合金鋼，包括鎳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼等。(3)麻時(shí)效鋼(Maraging Steel)，含Ni 20﹪是低碳高鎳含量的合金鋼，易于成形、加工、焊接，但必須在退火狀態(tài)才容易加工或成形。155 磁石鋼一般加熱至780~850℃，然后淬火于油中，在回火于140~160℃，熱處理后其硬度值約HRc 62以上。 這類(lèi)型的不銹鋼是由沃斯田體系不銹鋼改良而來(lái)，它的成份與188鋼相似，只是Cr及Ni量稍減，另外添加了Al、Cu、Mo、Nb、Ti等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，添加合金元素會(huì)改變材料的平衡相圖，并進(jìn)而影響其機(jī)械性質(zhì)，加上熱處理的實(shí)施又決定于相圖的變化，因此形成了各類(lèi)不銹鋼不同的特性。史斗鉻鈷(stellite)就是其中的代表，它含Co 40％~55﹪、Cr 15﹪~33﹪、W 10﹪~18﹪、C 2﹪~4﹪、Fe 5％以下、Mn 1％，其組織與白鑄鐵相似，為碳化物分布致密的型態(tài)，因此硬度很高，但是此種合金質(zhì)脆，無(wú)法鍛造。高速鋼(high speed steel)是用于切削工具，在高速切削之紅熱狀態(tài)時(shí)仍能保持其硬度而稱(chēng)之。131高碳工具鋼5．CrMo鋼含有鉻和鉬的合金鋼硬化能大、回火抵抗性高，而且較不會(huì)產(chǎn)生回火脆性，所以是一種用途很廣的材料。這種二次硬化的現(xiàn)象，在鎢W、釩V等元素也有類(lèi)似的現(xiàn)象，W、V是合金工具鋼的重要元素，二次硬化的現(xiàn)象對(duì)于工具鋼會(huì)產(chǎn)生特殊的切削效果，這一部份將在下一節(jié)詳細(xì)說(shuō)明。123熱處理用合金鋼制程方面，也可由降低加工硬化的速度或降低對(duì)應(yīng)變速度、微化晶粒等來(lái)改進(jìn)加工成形性。鋼工具鋼切削用鋼W、CrW、CrMn牙攻、車(chē)刀、銑刀耐沖擊用鋼CrW、CrWV沖頭、鉚釘具耐磨用鋼高C高Cr、CrW、CrMoV號(hào)規(guī)、拉線(xiàn)模、整緣模具熱加工用鋼Mn、CrWV、NiCrMo、MnCr熱輥軋模、壓鑄模耐蝕鋼不 銹 鋼Cr、CrNi餐具、外科刀具耐 酸 鋼Ni、CrNi、高Si化學(xué)工業(yè)耐熱鋼Cr、CrNi、SiCr、CrAl進(jìn)氣閥、排氣閥、輪機(jī)葉片彈簧鋼SiMn、SiCr、CrV車(chē)輛、鐘表及各式彈簧軸承鋼高C高Cr、高CCrMn球軸承、滾軸承等非摩擦式軸承電氣用鋼非磁性鋼(避磁鋼)Ni、CrNi、CrMn輸配線(xiàn)支撐、羅盤(pán)外殼磁性鋼Si(硅鋼)變壓器鐵心磁石鋼Cr、W、CrWCo永久磁鐵超高強(qiáng)度鋼高Ni、CrNiMo、NiCo鋼梁、飛機(jī)骨架12．硅Si 硅在鋼中其作用如下 : a．硅能增加鋼之電磁傳導(dǎo)率，故適于制造電氣材料。 b．在工作紅熱情況下，能使鋼之硬度保持不變。 d．高鎳合金鋼能耐腐蝕，例如：不銹鋼就含有8%左右的鎳。由于任何鋼中均含鐵、碳兩種元素，因此，如再加入一種元素即稱(chēng)為三元鋼，例如：鎳鋼、鉬鋼等。合金鋼及特殊鋼學(xué)習(xí)目的。近年來(lái)由于航天工業(yè)，輕量及高強(qiáng)度的要求，因此在機(jī)件上鈦的使用也很廣，而外裝上，復(fù)合材料(尤其是碳纖維和玻璃纖維強(qiáng)化塑料)則大量的應(yīng)用。以下僅以其中較重要的汽缸體、曲柄軸及進(jìn)排氣閥加以說(shuō)明。(二)材料的價(jià)格要合理價(jià)格是選擇材料的另一個(gè)重要因素。Grade主要敘述其化學(xué)性質(zhì)，Type指脫氧的情況，Class:指一些其它性質(zhì)。第二部分表示鋼制品的規(guī)格或用途，例如：K代表工具鋼、TB代 表鍋爐用鋼管、PC2代表冷軋鋼板。其中除鋼之代表符號(hào)S、碳之符號(hào)C之外。在工業(yè)上，鋼鐵材料(包括碳鋼在內(nèi))必依其化學(xué)成份，使用一定的編號(hào)以利于選用，這是基本的認(rèn)識(shí)。完備的規(guī)格應(yīng)具有以下數(shù)據(jù)的敘述:(Scope):包括用途(如：板、線(xiàn)、管)，適用尺寸等。11前言世界各國(guó)都有其材料試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)程序，我國(guó)也不例外，例如：CNS有關(guān)材料試驗(yàn)部份，其中「鋼料之檢驗(yàn)通則」(CNS2608,G2018)規(guī)定： 本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括：適用范圍、檢驗(yàn)及重驗(yàn)三部分適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼料之一般檢驗(yàn)檢驗(yàn)部份：說(shuō)明化學(xué)成份試驗(yàn)和機(jī)械性質(zhì)試驗(yàn)的試片取樣及檢驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)方法重驗(yàn)部份：說(shuō)明規(guī)格部份不合規(guī)定的試片，必須經(jīng)由復(fù)驗(yàn)判定 合格及不合格。 以與合金量之表示法有所區(qū)別。a．基本符號(hào)鋁合金的煉度基本符號(hào)分為四種。（2）美國(guó)材料協(xié)會(huì)及美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì) ASTM(ASME)ASTM是非常廣泛被采用的材料規(guī)范，它的特色主要是針對(duì)產(chǎn)品的特性及表現(xiàn)而定。材料的種類(lèi)繁多，而且性質(zhì)互異，因此無(wú)論鐵金屬和非鐵金屬材料，或者隨后即將討論的非金屬材料自然都有不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 鍛造與鑄造在制造一直是競(jìng)爭(zhēng)不止，傳統(tǒng)的鑄造品雖可以制造復(fù)雜或有內(nèi)孔的零件，但被認(rèn)為偏析、氣孔、韌性差，鍛造品則較強(qiáng)韌，但鑄造技術(shù)及材料的進(jìn)步，己可以達(dá)到均質(zhì)、強(qiáng)韌，加以鑄造有一次成型的優(yōu)點(diǎn)，因此目前鑄件占較有利的趨勢(shì)。3. 3.4．AISI和SAE