机械材料的规格及选用

= 第 11章 機 械 材 料 的 規 格 及 選 用 = 11-1 材 料 的 規 格11-2 常 用 的 材 料 編 號11-3 材 料 的 選 用 11-1 材 料 的 規 格近 年 來 ， 隨 著 科 技 的 不 斷 創 新 與 研 發 ， 新 興的 材 料 逐 漸 被 開 發 成 功 ， 尤 其 ， 在 精 密 的 電子 與 資 訊 業 的 應 用 方 面 ， IC產 業 的 競 相 開 發 ，使 得 電 腦 結 構 愈 見 縮 小 而 功 能 更 強 。所 以 ， 我 國 政 府 將 材 料 科 學 發 展 列 入 重 點 科技 之 一 ， 顯 見 材 料 的 重 要 性 。 11-1 材 料 的 規 格機 械 工 業 所 使 用 之 材 料 ， 種 類 繁 多 ， 為 了 便於 區 分 、 管 理 與 使 用 起 見 ， 一 般 均 依 其 成 分 、性 質 及 用 途 等 以 標 準 記 號 統 一 表 示 。我 國 常 用 的 規 格 除 了 中 華 民 國 國 家 標 準（ Chinese national standard， 簡 稱 CNS）外 ， 尚 有 下 列 國 際 公 認 的 標 準 規 格 亦 同 時 使用 ， 如 表 11-1 所 示 。 11-1 材 料 的 規 格 11-2 常 用 的 材 料 編 號中 華 民 國 國 家 標 準 CNS109 鋼 鐵 材 料 符 號 歷經 多 次 修 改 ， 玆 將 其 主 要 重 點 說 明 如 下 ：1.鋼 鐵 符 號鋼 鐵 符 號 原 則 上 由 三 大 部 分 組 成 ， 每 一 部分 均 代 表 不 同 的 意 義 ， 玆 分 述 如 下 ： 11-2 常 用 的 材 料 編 號表 示 材 質 。a.如 鋼 以 S 表 示 ， 鐵 以 F 表 示 。b.部 分 的 材 料 常 以 元 素 符 號 表 示 材 質 。 如SiMn（ 矽 錳 合 金 ） 、 MCr（ 金 屬 鉻 ）表 示 板 、 棒 、 管 、 線 及 鑄 件 等 製 品 之形 狀 、 種 類 、 用 途 或 三 者 任 意 組 合 之符 號 ， 以 表 示 製 品 名 稱 ， 例 如 ： UP 即表 示 特 殊 用 途 的 薄 板 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號下 表 為 常 用 的 製 品 名 稱 符 號 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號a.一 般 常 以 英 文 名 稱 或 羅 馬 字 的 第 一 個 字 母 表 示 。b.構 造 用 合 金 鋼 群 名 稱 係 使 用 添 加 元 素 之 符 號 表 示 。例 如 ： SNC為 鎳 鉻 合 金 鋼 ， 係 將 添 加 元 素 鎳 （ Ni） 、鉻 （ Cr） 置 於 中 段 部 分 表 示 製 品 名 稱 。c.在 普 通 鋼 料 中 ， 棒 鋼 、 型 鋼 、 厚 板 等 ， 一 般 以 用 途的 英 文 名 稱 第 一 個 字 母 表 示 。 例 如 ： SB 係 代 表 鍋 爐用 鋼 料 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號a.可 表 示 材 料 的 種 類 號 碼 之 數 字 。b.可 表 示 材 料 的 最 低 抗 拉 強 度 或 降 伏 強 度 ，一 般 為 3 位 數 。c.機 械 構 造 用 鋼 則 以 主 合 金 元 素 含 量 代 碼 與碳 含 量 之 組 合 表 示 。一 般 構 造 用 鋼 ， 不 需 表 示 含 碳 量 而 是 以 最 小抗 拉 強 度 或 降 伏 強 度 來 表 示 ， 則 此 部 分 的 數字 加 以 括 號 ， 例 如 ： S(50)C即 表 示 此 材 料 的最 小 抗 拉 強 度 為 50kg/mm 2。 此 部 分 若 不 需 表示 時 ， 可 不 需 填 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號2.機 械 構 造 用 鋼 料 之 種 類 符 號由 主 合 金 元 素 符 號 、 主 合 金 元 素 含 量 代 碼及 碳 含 量 之 代 表 值 組 成 。a.使 用 文 字 為 英 文 字 母 ， 若 無 法 使 用小 寫 字 母 時 可 變 更 為 大 寫 字 母 。b.表 示 鋼 之 符 號 與 主 合 金 元 素 所 組 合之 符 號 ， 如 表 11-3 之 規 定 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號 11-2 常 用 的 材 料 編 號a.本 代 碼 係 用 以 區 別 主 合 金 元 素 之 含 量 ， 適用 於 碳 鋼 以 外 之 其 他 所 有 鋼 種 。b.所 使 用 之 文 字 為 1 位 之 數 字 。碳 含 量 之 代 表 值 之 表 示 例 ， 如 表 11-4 所 示 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號 11-2 常 用 的 材 料 編 號鋼 料 中 如 需 要 表 明 其 煉 鋼 法 ， 則 以 該 煉 法代 號 置 於 鋼 種 符 號 “ S” 之 前 。其 字 母 代 號 意 義 如 ： B： 轉 爐 法 ； O： 平 爐法 ； E： 電 爐 法 。例 如 ： OS140C(T)是 以 平 爐 法 (O)煉 製 而 成 ，含 碳 1.40%之 碳 素 工 具 鋼 (T)。 11-2 常 用 的 材 料 編 號CNS 規 格 標 準 均 參 考 JIS（ 日 本 規 格 協 會 之標 準 ） ， 故 JIS 之 規 格 與 CNS 規 格 一 致 ， 其規 格 分 為 三 部 分 ：第 一 部 分 ： 表 示 材 質 ， 鋼 以 S 表 示 ， 鐵 以 F 表 示 。第 二 部 分 ： 表 示 製 品 名 稱 ， 如 NC表 示 鎳 鉻 鋼 ，P 表 示 板 材 ， S 表 示 一 般 構 造 用 鋼 ， K表 示工 具 鋼 ， KD表 示 模 具 用 鋼 ， KH表 示 高 速 鋼 等 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號第 三 部 分 ： 表 示 材 料 種 類 及 編 號 數 字 或 最 小抗 拉 強 度 。例 如 SS490 中 ， SS 為 構 造 用 鋼 編 號 ， 490 則 是 最 小 抗 拉 強 度 為 490N/mm2。 11-2 常 用 的 材 料 編 號對 於 金 屬 材 料 之 材 質 ， 美 國 常 依 各 主 要 學 會或 協 會 推 薦 之 規 格 為 標 準 ， 其 中 SAE 與 AISI 於 1941 年 共 同 編 定 之 統 一 編 號 ， 為 目 前 通行 世 界 的 數 字 記 號 命 名 法 。SAE鋼 鐵 符 號 由 四 位 數 字 （ 少 數 為 五 位 數 字 ）所 組 成 ， 其 表 示 法 為SAE 第 一 位 數 字 表 示 鋼 之 種 類 。第 二 位 數 字 表 示 主 要 合 金 元 素 之 大 約 成 分 。最 後 二 位 數 字 表 示 平 均 含 碳 量 之 點 數 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號例 如 ：(1)SAE2340 中 ， 2 代 表 鎳 鋼 ， 平 均 含 鎳 量3.0%左 右 ， 平 均 含 碳 量 0.40%。(2)SAE1020 中 ， 10 代 表 碳 鋼 ， 平 均 含 碳量 0.20%。(3)SAE6150 為 鉻 釩 鋼 ， 平 均 含 鉻 及 釩 量 約1%， 平 均 含 碳 量 0.50%。 11-2 常 用 的 材 料 編 號各 種 鋼 料 之 SAE 編 號 及 成 分 ， 如 表 11-5 所 示 。 11-2 常 用 的 材 料 編 號 11-2 常 用 的 材 料 編 號為 方 便 記 憶 ， 可 如 表 11-6 所 示 ， 來 綜 合 上 表 的 SAE 鋼 材 。AISI鋼 鐵 符 號 亦 採 用 SAE之 編 號 ， 唯 於 編 號 之 前 添 加表 示 鋼 料 煉 製 方 式 之 代 號 ， 例 如 ： AISI C1030， 即 表示 此 碳 鋼 係 以 鹼 性 平 爐 法 煉 製 。鋼 料 煉 製 代 號 說 明 如 下 ：A.鹼 性 平 爐 合 金 鋼 B.酸 性 柏 思 麥 轉 爐 碳 鋼 C.鹼 性 平 爐 碳 鋼 D.酸 性 平 爐 碳 鋼 E.電 爐 鋼 11-3 材 料 的 選 用在 實 際 的 經 驗 中 ， 機 械 材 料 的 選 擇 常 靠 機械 工 程 人 員 的 經 驗 與 知 識 加 以 判 斷 評 估 而選 用 。隨 著 材 料 科 技 的 進 步 ， 新 材 料 不 斷 的 推 陳出 新 ， 身 負 重 任 的 工 程 人 員 如 何 在 眾 多 材料 中 選 擇 最 適 用 的 材 料 ， 實 在 不 是 一 件 容易 的 事 ， 除 了 經 驗 與 知 識 外 ， 此 處 提 供 以下 幾 個 原 則 來 供 讀 者 使 用 參 考 ， 減 少 讀 者摸 索 與 降 低 成 本 的 損 失 。 11-3 材 料 的 選 用1.選 擇 材 料 時 必 須 考 慮 其 使 用 條 件此 點 是 材 料 選 用 最 基 本 的 要 求 。 使 用條 件 的 變 化 很 大 ， 有 些 要 求 高 強 度 、耐 蝕 性 、 耐 疲 勞 、 切 削 容 易 等 之 一 種或 數 種 特 性 ， 選 用 材 料 時 必 須 針 對 這些 特 性 加 以 比 較 ， 最 好 多 參 考 相 關 的資 料 或 手 冊 。 11-3 材 料 的 選 用2.選 用 穩 定 性 佳 的 材 料在 許 多 工 程 應 用 上 ， 材 料 在 其 環 境 中 的穩 定 性 常 是 影 響 功 能 的 最 重 要 考 慮 因 素之 一 。 穩 定 性 良 好 的 材 料 較 能 耐 腐 蝕 、遇 熱 體 積 變 化 小 以 及 較 能 耐 放 射 線 的 照射 等 。3.材 料 的 加 工 性 要 好加 工 性 包 括 切 削 性 、 鑄 造 性 、 熔 接 性 等 。如 果 數 種 材 料 之 特 性 相 當 時 ， 宜 選 加 工性 最 佳 者 使 用 之 。 11-3 材 料 的 選 用4.選 用 成 本 較 低 的 材 料價 格 低 廉 可 以 降 低 成 本 ， 合 乎 經 濟 原 則 。5.材 料 之 規 格 與 品 質 應 符 合 標 準選 用 國 家 標 準 的 材 料 ， 其 化 學 成 分 、 處 理 方式 及 用 途 等 ， 均 經 實 驗 證 實 ， 故 其 品 質 有 相當 的 保 證 ， 較 不 容 易 發 生 差 錯 。6.選 用 無 公 害 或 低 公 害 材 料低 公 害 材 料 對 生 活 環 境 的 污 染 與 員 工 的 傷 害可 減 至 最 低 ， 而 無 公 害 材 料 更 能 確 保 大 眾 的健 康 不 受 影 響 。