製造程序規劃 修訂版 MANUFACTURING TECHNOLOGY 第 4 章 1013A

要觀功念恩，勿觀過念怨。同理心相待 西漢研究尚書造詣很深的黃霸說：古人有言「朝聞道，夕死可矣！ 」這就是教人重道，要抓緊時間努力學習。 俗云：活到老，學到老。學不只是用耳朵聽、眼睛看、還要用心，如能用心，則無論何時、何地都可以學、懂得學。就會利用時間，就不會驕傲、自大、固執、偏見，而會低心下氣、謙和寬容，所以要『與時競爭』，切莫使時日空過。 證嚴法師說：人多不知大限將至，卻在虛浮假幻中醉生夢死，空過時日是最悲哀的事。又云：於人，要存著謙虛、受教的心態；對人，則要珍惜共識的因緣。

第四章 材料的特性 製造過程中所使用的材料之特性(物理、化學、機械等特性)，是相當重要的。重要特性包括： 第四章 材料的特性 製造過程中所使用的材料之特性(物理、化學、機械等特性)，是相當重要的。重要特性包括： ◆強度：支撐負荷的能力使不變形、破裂 ◆硬度：抵抗磨耗的能力 ◆韌性：抵擋衝擊的能力 ◆安定性或腐蝕性：不易氧化、鏽蝕 ◆其他：重量、體積、成本及取得的難易 我們都必須了解某些材料特性，能使用長久的，相對的也因而難以加工製造。這也就是我們要檢視不同型態的材料與其不同特性的原因。

4-1物理特性 ◆熔點與沸點 熔點與沸點被看成物理特性是因為當熔化或沸騰時，其分子結構並未改變。 ◆物理特性是並未改變材料之化學本質，而可觀測得到的物性。 ◆熔點與沸點　熔點與沸點被看成物理特性是因為當熔化或沸騰時，其分子結構並未改變。 表4-1 某些金屬的熔點與沸點 金屬　　　　熔點(。C)　　　　沸點(。C) 　水銀　　　　-38.9 256.6 　鋁 660 2057 　銅 1083 2336 　鐵　　　　 1535 3000 一般而言物質有較高的熔點也能在較高溫環境中保有其強度(911雙子星大樓鋼骨軟化)

4-1物理特性 ◆熱膨脹 熱膨脹是另一物理特性，其在某些應用上是相當重要。一般來說，固體受熱就會膨脹。如： 　　　鐵軌各段間隙 　　　大樓之間的伸縮縫

4-2 化學特性 ◆化學特性的變化是物質中分子結構改變所造成的，如很多腐蝕的過程，金屬變成氧化物。如鐵的生銹。 4-2 化學特性 ◆化學特性的變化是物質中分子結構改變所造成的，如很多腐蝕的過程，金屬變成氧化物。如鐵的生銹。 ◆材料氧化難易可評判其抵抗腐蝕的能力。幾乎所有金屬都會氧化，因此在腐蝕環境中，如何避免氧化是很重要的。 ◆另一方面來看，陶瓷材料(已經是金屬氧化物)或是複合材料就經常使用於高溫的環境中，而不會起化學反應，而使材料劣化。

機械特性被認為是製造加工重點，一般而言，機械特性會影響材料成形的難易。 　機械特性被認為是製造加工重點，一般而言，機械特性會影響材料成形的難易。 ◆拉伸試驗　材料的機械特性常以拉伸試驗來決定，此試驗方式為，當試片承受負荷，一開始的變形是彈性的，彈性意指此變形是可回復的，也就是與負荷成線性關係，換句話說兩倍的負荷造成兩倍的變形。 ◆彈性係數　又稱楊氏係數，必須將負荷表示成應力，也就是單位截面積所受的力。 　　　　　　　　σ=F/A 4-３　機械特性

4-３ 機械特性 應變 應變也就是單位長度的伸長量 ε=δL╱L 4-３　機械特性 應變　應變也就是單位長度的伸長量 ε=δL╱L 　　δL　是長度的變化量，L是試片原來的長度，因為δL與L的單位相同，因此應變是一個無單位的量。 ․真應力對工程應力　當試片被拉伸時試片的斷面積與長度會有些變化 ․對微小的變形而言　以此兩種方式所計算之值，並不會造成太大的不同，但在極端的情況時，此二方式工程應力與真應力，就會產生很大的差異。 ․工程應力就是負荷除以原來斷面積，真應力是負荷除以實際的面積。 ․當試片變形相當大時，其斷面積亦減少，因此在工程應力與真應力間就產生極大的變化。

4-３　機械特性 ․塑性變形　當材料拉伸超出其彈性範圍，就造成無法復原的變形，當外力除去時材料無法回復至其原來狀況，此變形就是塑性變形，也就是永久變形。 ․脆性破壞　材料在最後都會破壞，當破壞時材料試片的塑性變形很小時，稱為脆性破壞。相對當材料能有大的塑性變形，就稱為延性破壞。 ․韌性　延性破壞一般較脆性破壞需要更多的能量，材料能有塑性變形時，在受衝擊時就比脆性材料更不易破壞，這種能抵抗衝擊負荷的能力，稱為韌性。 ․硬度　以一壓痕器以一標準的壓力壓入材料表面所產生的塑性變形量，稱為硬度。包括：勃氏硬度HB，洛氏硬度HR，維克氏硬度HV，蕭氏硬度HS。

4-4 金屬的種類 一般分： 　鐵金屬：純鐵、鑄鐵、鋼。 　非鐵金屬：金、銀、銅、錫、鉛、鋅、鋁…等。 ․依結晶構造分： 　金屬結合(鍵)：這一類的元素是金屬，通常有很好的導電 性與熱傳導性。三種最常見的金屬結晶構造：a.面心立方體：每一角與每一面均有一原子(鋁、銀、銅、鎳)﹔b.體心立方體：每一角及中心均有一原子(鉻、鉬、鎢)﹔c.六方密格子：各角及上下面均有一個原子外中間層加三個原子(鈷、鎂、鈦)。圖４－１４為三種最常見的金屬結晶構造。

4-4 金屬的種類 離子結合(鍵)：金屬氧化物歸於這種類型的材料，稱為陶瓷材料。這種材料的結構通常較金屬的構造鬆散，密度較金屬小。離子結合的金屬氧化物也較金屬易脆，雖然有些陶瓷材料在高溫時有塑性，一般而言，它們都是很硬易脆的材料。圖４－１５為常見的二種陶瓷結晶構造。 複合材料：此種材料在車體與運動器材的應用中可取代了金屬，擁有質輕強度大的特性，這種材料至少以兩種材料組合而成。例如玻璃或碳纖維散於高分子材料中，所生成的材料比高分子的強度好而又較玻璃或碳纖維的韌性好。