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 總目錄.

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1 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 總目錄

2 11-1 材料的規格 節目錄 為了便於材料之使用與識別、管理、儲存及工 程上之便利，一般依其成分、性質、用途等標 準記號統一表示，如此可以建立共通的標準。 各國國家標準單位或工業團體都制定一套統一 規格，如 CNS （中華民國國家標準）、 JIS （日 本工業標準）、 SAE （美國汽車工程師學會）、 AISI （美國鋼鐵協會）、 ASTM （美國材料試 驗學會）、 DIN （德國工業標準）等。

3 1.CNS （ Chinese National Standard ）： 中華民國國家標準。 2.ISO （ International Organization for Standardization ）：國際標準組織。 3.SAE （ The Society of Automotive Engineers ）： 美國汽車工程師學會。 4.AISI （ The American Iron and Steel Institute ）： 美國鋼鐵學會。 5.ASTM （ American Society for Testing and Materials ）：美國材料試驗學會。 上一頁節目錄

4 6.AAA （ The Aluminum Association of America ）： 美國鋁業協會。 7.JIS （ Japanese Industrial Standards ）： 日本工業標準。 8.DIN （ Deutsches Institut fur Normung ）： 德國工業標準。 9. BS （ British Standards ）：英國國家標準。 10.NF （ Normes Francaises ）：法國國家標準。 11.GB （ Guojia Biaozhum ）： 中華人民共和國國家標準。 上一頁節目錄

5 11-2 常用的材料編號 中華民國國家標準簡稱 CNS ，日本工業標準 簡稱 JIS 。台灣的金屬工業源自於日本，為 求得標準的一致性與互通性， CNS 的金屬機 械材料均參照 JIS 編訂。因此 JIS 的材料編 號，除了不鏽鋼多了 SUS 的前置符號外，其 餘均與 CNS 相同。 節目錄 一、 CNS 與 JIS 編號

6 上一頁節目錄 （一）鋼鐵編號 1. 鋼及鐵： (1) 普通鋼：依形狀、用途細分為棒鋼、 型鋼、厚板、薄板、線料及線。 (2) 特殊鋼：依特性細分為強韌鋼、工具 鋼、特殊用途鋼、鍛鋼及鑄鋼。 (3) 不鏽鋼依形狀別分類。 (4) 鋼管則依鋼種用途細分。 (5) 鐵：鐵、合金鐵、鑄鐵。

7 上一頁節目錄 2. 依分類鋼鐵編號原則上有三部分，說明如下： (1) 第 1 部分：表示材質英文名稱或羅馬字之第 1 個字母或元素符號。鋼鐵材料大部分以符號 S （ Steel ：鋼）或 F （ Ferrum ：鐵）起頭（例外： 合金類如 SiMn 矽錳；金屬類如 MCr 金屬 鉻）。

8 上一頁節目錄 (2) 第 2 部分：使用英文名稱或羅馬字之第 1 字 母，表示板、棒、管、線及鑄件等製品之形 狀種類或用途之符號組合。 (3) 第 3 部分：表示材料種類號碼之數字，最低 抗拉強度或降伏強度（通常為 3 位數）。

9 範例說明： (1) S S 330 ：結構用軋鋼料，最低抗拉強度 330N/mm 2 。 (2) S NCM 439 ：第 439 種鎳鉻鉬鋼。 (3)S KD 1 ：第 1 種合金工具鋼（模具鋼）。 (4)F C 300 ：灰鑄鐵，最低抗拉強度 300N/mm 2 。 (5)F CD 600-3 ：球狀石墨鑄鐵，最低抗拉強度 600N/mm 2 。 (6)S TB 340 -S-H ：鍋爐及熱交換器用熱加工無縫 碳鋼鋼管，最低抗拉強度 340N/mm 2 。 上一頁節目錄

10 上一頁節目錄 3. 機械結構用鋼料之種類編號是由主要合金元 素符號、主要合金元素含量代碼、碳含量代 表值及附加符號所組成，其組成順序如下：

11 上一頁節目錄 (1) 第 1 部分：表示鋼之符號。 (2) 第 2 部分：表示主要合金元素符號。 (3) 第 3 部分：表示主要合金元素含量。 (4) 第 4 部分：表示碳含量之代表值（採規定 含碳量之中央值 100 倍之數值） (5) 第 5 部分：表示附加符號。

12 上一頁節目錄 （二） 常用鋁及鋁合金編號 中華民國國家（ CNS ）鋁及鋁合金編號如下說明： 表示純鋁 99. × × % 之 × × 數字； 鋁合金 為 Alcoa 之號數。 以阿拉伯數字 0 （基本合金）， 1 ～ 9 （合 金改良），或參考 AAA 規格。 以阿拉伯數字 1 （純鋁）， 2 ～ 9 （主要添 加元素）。 以 A 表示鋁及鋁合金。

13 上一頁節目錄 二、 SAE 編號與 AISI 編號 （一）美國汽車工程師學會（ SAE ）、美國鋼 鐵學會 （ AISI ）的鋼鐵編號 最後 2 位或 3 位數代表平均含碳量。 所含合金成分百分比（如表 11-12 所示）。 表示鋼的種類， 1 表示碳鋼， 2 表示鎳 鋼， 3 表示鎳鉻鋼， 4 表示鉬鋼， 5 表 示鉻鋼， 6 表示鉻釩鋼， 7 表示鎢鋼， 8 表示三元素鋼， 9 表示矽錳鋼。

14 上一頁節目錄 編號鋼種類合金成分 10 × × 普通碳鋼含碳量 × × 或 × × × 之數目表示 11 × × 易切鋼 含錳 0.4% ～ 1.2% ，磷 0.15 ～ 0.4% ， 硫 0.1 ～ 0.25% 13 × × 錳鋼含錳約 1.75% 25 × × 鎳鋼含鎳約 5.00% 31 × × 33 × × 303 × × 鎳鉻鋼 耐蝕耐熱鋼 含鎳約 1.25% ，鉻 0.65% ～ 0.8% 含鎳約 3.5% ，鉻 1.55% 含鎳 1.15 ～ 37.0% ，鉻 7.0 ～ 27.0% 40 × × 41 × × 43 × × 48 × × 鉬鋼 含鉬約 0.25% 含鉻 0.5 ～ 0.95% ，鉬 0.12 ～ 0.2% 含鎳約 1.8% ，鉻 0.5 ～ 0.8% ，鉬約 0.25% 含鎳約 4.5% ，鉬 0.25% 《表 11-12 SAE 常用鋼料編號》

15 上一頁節目錄 編號鋼種類合金成分 51 × × 鉻鋼含鉻分別有 0.8 、 0.9 、 0.95 、 1.0 、 1.05% 501 × × 511 × × 521 × × 軸承用鋼含鉻 1.0 ～ 2.0% 514 × × 515 × × 耐蝕耐熱鋼含鉻 13.5 ～ 30% 61 × × 鉻釩鋼含鉻 0.8 ～ 0.95% ，釩 0.1 ～ 0.15% 712 × × 713 × × 716 × × 鎢鋼含鎢分別有約 12 、 13 、 16% 《表 11-12 SAE 常用鋼料編號（續） 》

16 上一頁節目錄 編號鋼種類合金成分 81 × × 86 × × 87 × × 鎳鉻鉬鋼 含鎳約 0.3% ，鉻 0.4% ，鉬約 0.12% 含鎳約 0.55% ，鉻 0.5% ，鉬約 0.2% 含鎳約 0.55% ，鉻 0.5% ，鉬約 0.25% 92 × × 矽錳鋼含錳約 0.85% ，矽約 2.0% 93 × × 三元鋼含鎳約 3.25% ，鉻 1.2% ，鉬約 0.12% 94 × × 四元鋼 含錳約 0.95 ～ 1.35% ，鎳約 0.45% ， 鉻 0.4% ，鉬約 0.12% 97 × × 98 × × 99 × × 三元鋼 含鎳約 0.55% ，鉻 0.17% ，鉬約 0.2% 含鎳約 1.0% ，鉻 0.8% ，鉬約 0.25% 含鎳約 1.15% ，鉻 0.5% ，鉬約 0.25% 950 × × 高強度低合金鋼含錳 0.5 ～ 1.6% ，矽 0.15 ～ 1.2% 《表 11-12 SAE 常用鋼料編號（續） 》

17 上一頁節目錄 常見的範例有 1.1030 ：碳鋼，平均含碳量 0.30% 。 2. 2345 ：鎳鋼，平均含鎳量 3.0% ，含碳量 0.45% 。 3. 4130 ：鉬鋼，平均含鉬量 1.0% ，含碳量 0.30% 。 4.6150 ：鉻釩鋼，平均含鉻及釩量約 1.0% ， 含碳量 0.50% 。

18 上一頁節目錄 如需附加表示鋼料煉製方式依 AISI 規範於 編號前加註 A 、 B 、 C 、 D 或 E ，其意義為： 1. A ：鹼性平爐合金鋼 2. B ：酸性柏思麥轉爐碳鋼 3. C ：鹼性平爐碳鋼 4. D ：酸性平爐碳鋼 5. E ：電弧爐鋼 例如： A2540 代表鹼性平爐煉製之鎳合金 鋼，平均含鎳量約 5.0% ，含碳量 0.40% 。

19 上一頁節目錄 三、 DIN 工業標準 （一）德國工業標準（ DIN ）鋼鐵材料編號 DIN 的鋼鐵編號可分為材料抗拉強度或材 料化學成分 2 種。 1. 表示材料抗拉強度：以「 St 」為首後 面附加最小抗拉強度數值。 2. 表示材料化學成分 (1) 碳鋼以 C 或 CK 後面再附加數字表示 含碳量。

20 上一頁節目錄 (2) 低合金鋼由 3 部分組成，第 1 部分表示 含碳量；第 2 部分表示主要合金元素；第 3 部分表示主要合金元素百分比位數。 (3) 高合金鋼由 4 部分組成，第 1 部分以 X 為首；第 2 部分表示含碳量；第 3 部分 表示主要合金元素；第 4 部分表示主要 合金元素百分比位數。 (4) 高速鋼以「 S 」為首後附加數字，第 1 部 分為 W 含量， 其次依序為 Mo 、 V 、 Co 含量，個數字間以「－」分開。

21 上一頁節目錄 3. 其他如鑄鋼（ GS ）、灰口片狀碳鑄鐵 （ GG ）、灰口球狀碳鑄鐵（ GGG ）、 展性鑄鐵（ GT ）、黑心展性鑄鐵 （ GTS ）、白心展性鑄鐵（ GTW ）等。 （二） 德國工業標準（ DIN ）鋁及鋁合金編號 純鋁表處理純度，鋁合金表種類編號。 純鋁表含鋁量，鋁合金表主要合金元素。 Al 表鋁。

22 節目錄 11-3 材料的選用 以下提供幾點選用材料的參考。 1. 大量供應、價格低廉：金屬材料為機械工 業的基本材料，所需數量大，所以材料數 量上必須能充分供應。也因為金屬需求產 量多、冶煉容易，價格相對較低可節省成 本，在國際商場具競爭力。

23 2. 機械、物理及化學性質良好符合要求： 強度、硬度、延展性、韌性、脆性、衝擊 值、疲勞限度、潛變強度、質量效果等屬 於機械性質；比重、比熱、比電阻、熱膨 脹係數、磁性、結晶、組織等屬於物理性 質；而對各種酸、鹼之抵抗、腐蝕、防蝕 等屬於化學性質。上述的機械、物理及化 學性質皆能符合設計者所要求的使用條件 且具穩定性。 上一頁節目錄

24 上一頁節目錄 3. 製造加工性佳：鑄造性、鍛造性、切削性、 熱處理性及銲接性等屬於金屬製造的加工性 質，這些加工特性是攸關製造一完整製品重 要的因素。 4. 品質規格符合國家標準：各國對材料性質的 要求非常嚴格（例如 RoHS ：「危害性物質 限制指令」，為歐盟規範電子、電氣產品所 含危害物質的一項環保指令。），重視對材 料的品質管制及生產管理等問題，確保各種 用途的金屬材料之品質能符合國際標準。

25 上一頁節目錄 5. 無汙染、無公害：因應環境氣候異常，選 用低公害無汙染的材料，對人類身體健康 及生活環境的傷害及汙染可降至最低。