金屬材料 物理性質強大化學性質軟弱的材料.

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1 金屬材料 物理性質強大化學性質軟弱的材料

2 金屬材料的優缺點 優點：物理性質佳：諸如耐高溫、強度大、耐高溫、耐變形、韌性佳、組織均勻（尤其鋼鐵）。。
缺點：除了少數金屬（如金、 鉑、銀 ）均須使用各種方式保護，仍然難逃被腐蝕之命運。

3 純金屬與合金 金屬由金屬鍵結合，純金屬之金屬鍵為無向鍵，可以忍耐相當大的位移，所以純金屬導電性佳（自由電子未受束縛），韌性佳（因耐形變）熔點高。 合金為共價鍵結合，為有向鍵，導電性低，韌性差，熔點低。 ※以上為同種金屬純金屬與合金相比。

4 金屬的分類 就土木建築而言：分成黑金屬（鐵金屬）以及有色金屬（鐵金屬除外）。 依照導電能力：銀最佳、其次為銅、再其次為鋁。
依照熔點：鎢最高，水銀（汞）最低。

5 鐵金屬簡介 因碳鋼物理性質接近完美、價格相對低廉、又置於混凝土中，因強鹼保護其不生鏽，所以是土木建築上，第一重要的金屬。
因含碳量越高強度越高但韌性越差，為提供建物的耐震能力，土木建築上除了預力鋼鍵，均使用低碳鋼。

6 鋼與鐵的區別 實用上：提煉純鐵價格太高沒有必要，所以鐵金屬幾乎都含碳，所謂鋼只是「含碳適量的鐵碳合金」，含碳比低碳鋼更低稱熟鐵，含碳比高碳鋼更高稱鑄鐵或生鐵。 鐵的五大雜質：碳、硫、磷、錳、矽。 煉鋼就是控制雜質含量。

7 高爐冶煉生鐵 煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、助熔劑、熱空氣。 鐵礦石：磁鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦。 焦炭：提供能量及擔任化學還原劑。
助熔劑：石灰岩。 熱空氣：鼓風爐提供已預熱空氣。

8 生鐵煉鋼 為控制雜質含量，先氧化再還原。 有平爐法、轉爐法、電爐法。 轉爐法最快速，電爐法品質最好。
含碳量≤0.25%叫低碳鋼，利用做鐵釘、鉚釘、螺栓、鐵絲；含碳量在0.25%～0.6%叫中碳鋼，利用做鋼軌、車軸、鋼樑；含碳量在0.6%～1.4%叫高碳鋼。 鋼筋為低碳鋼。

9 鋼的熱處理 鐵碳合金會有不同晶相 高溫時晶相為硬而脆 低溫時晶相為軟而韌 如果高溫晶相經淬火快速降溫，晶相來不及改變，鋼會變硬變脆。（淬火）
如果徐徐降溫，晶相有充分時間慢慢改變晶相，鋼會變為軟而韌。（正火、回火、退火）

10 合金鋼 合金鋼，是指一系列以鋼為主要成分的合金。在鋼中加入不同比率的各種不同金屬，藉以改變鋼的各種機械性能。
最常見的合金鋼是不鏽鋼，在鋼中加入鉻、鎳，使其表面形成防鏽的氧化膜，因此不容易生鏽 ，一般不鏽鋼指的是鉻含量超過13 %的鋼材 。

11 熱浸鍍鋅鋼板 熱浸鍍鋅鋼板製造工藝是將已清洗潔淨的鐵件，浸入鋅浴中，使鋼鐵與熔融鋅反應生成一合金化的皮膜。
防鏽，防蝕，耐候性強．防鏽蝕性非常好，一般環境防蝕效果可達30~50年 。

12 銅與銅合金 純銅又稱赤銅，適合作為電線。 黃銅是銅及鋅的合金，因色黃而得名。機械性能和耐磨性能都很好，用於製造精密儀器、船舶的零件、槍砲的彈殼等。 青銅是銅加入錫或鉛的合金與純銅相比，青銅強度高且熔點低

13 鋁與鋁合金 鋁是輕金屬，密度僅是鐵三分之一左右，純淨的鋁是銀白色，因在空氣中易與氧化合，在表面生成緻密的氧化鋁薄膜 ，阻止腐蝕的繼續進行。
鋁是地殼中含量第三高的元素（僅次於氧和矽），也是含量最大的金屬。 鋁為電與熱的良導體 ，延展性佳。

14 造成金屬腐蝕的原因 金屬腐蝕的化學環境：暴露於氧化環境中，酸性環境中。 金屬腐蝕的物理環境：殘餘應力、尖銳端、磨損傷痕，陽極環境中。
特定化學物質：最常見是氯離子。

15 避免腐蝕的處理 避免暴露於導致腐蝕的化學環境：使用金屬、非金屬隔絕。 避免暴露於導致腐蝕的物理環境：避免殘餘應力、磨痕等，或使金屬成為陰極。
避免接觸、或排除特定化學物質：如氯離子。

16 結論 金屬材料因為物理性質的優越：耐高溫、強度大、耐高溫、耐變形、韌性佳、組織均勻，可說是接近完美的材料。
如果沒有做好侵蝕環境的處理，金屬材料會變得相當脆弱。 各類防蝕處理，對金屬材料相當重要。