【文章內(nèi)容簡介】 ),體心立方結(jié)晶的金屬即具有轉(zhuǎn)換溫度。 衝擊試驗適用於求材料之轉(zhuǎn)換溫度值。 金屬材料大都有高衝擊抵抗值，也就是靭性高，通常表示也具有高強度和高延性。 陶瓷和許多複合材料具有高強度，但是幾乎沒有延性，靭性。,?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(續(xù)),?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(續(xù)),5.破壞靭性 (Fracture toughness) 當材料在凝固成形或加工的過程中，內(nèi)部或表面產(chǎn)生裂縫或其他微小缺陷時，抵抗裂縫成長的能力以破壞靭性表示。 一般工程材料都多少含有某些缺陷，在外力作用下裂縫是否會出現(xiàn)不穩(wěn)定的成長，導(dǎo)致材料破壞是以所謂的應(yīng)力強度因子(Stress intensity factor)是否達到臨界值為判斷依據(jù)。 應(yīng)力強度因子是結(jié)合外力換算的應(yīng)力值、工件幾何形狀和原有裂縫長度計算而得。,?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(續(xù)),臨界值即為所稱的破裂靭性，是材料的一個定量的性質(zhì)，其值由相關(guān)的試驗得到。 相同類型的材料，破裂靭性較大者，其降伏強度較小，在設(shè)計產(chǎn)品使用條件、壽命及檢驗標準時，要特別注意需同時考慮材料這兩項性質(zhì)。,?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(續(xù)),6.疲勞 (Fatigue) 機械零件經(jīng)常用在承受變動負荷的場合，雖然此種反覆作用的應(yīng)力小於材料的降伏強度，但材料也會發(fā)生破壞，稱此現(xiàn)象為疲勞。 疲勞破壞進行的模式是材料原有之微小裂縫在循環(huán)應(yīng)力的反覆作用下，裂縫穩(wěn)定地逐漸延伸，最後當裂縫長度超過某一極限值時即發(fā)生不可停止的不穩(wěn)定成長致使工件斷裂。 疲勞試驗(Fatigue test)是求取疲勞強度(Fatigue strength，F(xiàn).S.)的方法。,?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(續(xù)),將不同應(yīng)力振幅值(S)及使工件破壞的應(yīng)力反覆作用次數(shù)(N)繪製成所謂的SN曲線，如圖2.7所示。 曲線出現(xiàn)水平部份時，其對應(yīng)的應(yīng)力值即稱為疲勞強度,?,2.1 金屬材料之性質(zhì)(完),7.潛變 (Creep) 金屬材料在高溫的環(huán)境中，受一固定大小的應(yīng)力作用時，其長度會隨著時間而增加，最後終至斷裂。 固定應(yīng)力及溫度(高溫)所得到的材料伸長率(應(yīng)變)與時間的關(guān)係叫潛變曲線，如圖2.8所示。,?,2.2 鐵系金屬材料,工程上使用的金屬材料絕大多數(shù)是以合金而非以元素的形式出現(xiàn)。 合金：是指以某金屬為主要成分，再加入其它金屬或非金屬形成仍具有主要成分金屬特性的材料。 常用的金屬材料分為鐵系金屬(Ferrous metals)和非鐵系金屬(Nonferrous metals)兩類。 鐵系金屬(Ferrous metals) ：以鐵元素(Fe)為主要成分，包括鐵和碳鋼、合金鋼及鑄鐵。 非鐵系金屬(Nonferrous metals) ：指鐵元素以外的金屬為主要成分的材料，例如鋁、鎂、銅、鎳、鈦及其合金等。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),常見的材料規(guī)格標準有UNS、ASTM、AISI、SAE、JIS、DIN、BS、CNS及鋁合金之AA等。 2.2.1 鐵和碳鋼 純鐵(Pure iron) 精煉的代價很高 事實上仍含有微量的雜質(zhì) 本身很軟，不適合於有強度需求的結(jié)構(gòu)體之應(yīng)用 通常做為合金鋼之原料或電器材料等用途。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),碳鋼(Carbon steel) 是鐵和碳的合金。 含碳量在0.02%~2%之間 。 碳鋼的機械性質(zhì)決定於其含碳量和顯微組織。 抗拉強度、降伏強度和硬度等隨著含碳量的增加而增加，但是延性和靭性則剛好相反 。 目前使用量最多，用途也是最廣的工程材料，其中又以含碳量0.05%~1.5%為主。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，各有其適合的應(yīng)用場合，詳如表2.1所示。 低碳鋼 稱為軟鋼(Mild steel)，含碳量低於0.3%。 含碳量在0.2%左右之低碳鋼為一般主要之構(gòu)造用鋼，如建築、橋樑、車輪等使用之鋼條或鋼板。 通常不需熱處理，經(jīng)滾軋或鍛造後即直接使用。 低碳鋼因含碳量低，不論是鑄造、鍛造、切削或銲接加工都非常容易,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),中碳鋼 通常使用在強度要求比低碳鋼高的場合。 高碳剛 用於需要高強度、硬度和耐磨性的零件。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),2.2.2 合金鋼 合金鋼 (Alloy steel) 是指在碳鋼中添加一種或一種以上之特殊元素，用以增進或改善某些機械性質(zhì)，做為特定用途之材料。 用途可分為構(gòu)造用合金鋼和特殊用途合金鋼，如表2.2所示。 機械性質(zhì)比碳鋼優(yōu)越許多，並且在鑄造、鍛造、切削及熔接等之加工性也都較好 。 廣泛地用於建築、運輸工業(yè)和各類機械之重要零件 。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),特殊用途合金鋼較重要的有下類四類 1.工具鋼 (Tool steel) 用做為刀具、工具或模具之材料，乃機械製造之切削加工或塑性成形不可或缺的重要輔助材料。 在常溫或高溫時都具有高強度、高硬度、高靭性、耐磨耗和抗氧化熔合性優(yōu)良等。 依化學(xué)成分不同有碳工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等三種。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),碳工具鋼(Carbon tool steel) 含碳量為0.6%~1.5%，亦即是高碳鋼。 容易加工，淬火回火後硬度甚高，但其缺點為硬化深度淺，高溫時硬度變低，切削耐久性差，故只適用於做木材及輕合金之切削工具。 合金工具鋼(Alloy tool steel) 在碳工具鋼中添加鉻(Cr)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鎳(Ni)等元素，增加其硬化深度、耐磨耗性和抵抗高溫軟化等性質(zhì)。 主要用途有切削工具、耐衝擊工具、耐磨耗工具和熱加工模具等。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),高速鋼 (High speed steel) 所含的特殊元素有鎢、鉻、釩、鉬、鈷(Co)等，可大幅改善高溫回火軟化的現(xiàn)象，使之在紅熱溫度時仍保有足夠的切削硬度，故多用於高速切削刀具。 2.不銹鋼 (Stainless steel) 要特性為耐蝕性優(yōu)良，應(yīng)用的範圍非常廣泛，如石化、航太、交通、機械零件和民生工業(yè)等，為高合金鋼中產(chǎn)量最多者。,?,2.2 鐵系金屬材料(續(xù)),根據(jù)組成成分有鉻系和鉻鎳系兩種主要類型。 鉻系 不銹鋼的主要添加元素為鉻 鉻和氧結(jié)合在鋼的表面形成具保護作用之氧化膜，可防止氧或水分等的侵蝕。 使用上又將不銹鋼分為五個主要類型，即肥粒鐵型、麻田散鐵型、沃斯田鐵型、析出硬化型和雙相型。,?,