第二章　材料與加工 2-1　材料的分類 2-2　材料的規格 2-3　主要機械材料的加工性 2-4　材料的選用 總目次.

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1 第二章　材料與加工 2-1　材料的分類 2-2　材料的規格 2-3　主要機械材料的加工性 2-4　材料的選用 總目次

2 2-1 材料的分類 材料 鐵金屬：如碳鋼、鑄鐵、不鏽鋼等 金屬 非鐵金屬：如銅、鋁、鎂、鋅、鈦等 有機類：如塑膠、木材、皮革等 非金屬
2-1　材料的分類 材料 金屬 非金屬 鐵金屬：如碳鋼、鑄鐵、不鏽鋼等 非鐵金屬：如銅、鋁、鎂、鋅、鈦等 有機類：如塑膠、木材、皮革等 無機類：陶瓷、玻璃、石材、水泥等 課本P.32 回目次

3 2-1　材料的分類 課本P.33 回目次

4 2-1 材料的分類 一.金屬材料 因具有優良的機械性質（硬度、強度、韌性、延展性及抗疲勞強度等）， 所以是最常被採用於機械製造的材料。
2-1　材料的分類 一.金屬材料 　　因具有優良的機械性質（硬度、強度、韌性、延展性及抗疲勞強度等）， 所以是最常被採用於機械製造的材料。 課本P.34 回目次

5 2-1 材料的分類 金屬材料的通性與應用 純金屬材料的通性 1.在常溫多為固態結晶體。
2-1　材料的分類 金屬材料的通性與應用 純金屬材料的通性 1.在常溫多為固態結晶體。 2.電與熱的良導體，在相同條件下導熱性與導電性為：銀> 銅> 金> 鋁。 3.有固定熔點。 4.比重4以上稱重金屬，以下為輕金屬。 5.不透明且具有特殊金屬光澤。 6.具塑性變形（延展性）的能力。 課本P.34 回目次

6 2-1 材料的分類 合金的通性 1.導電率與導熱率較成分金屬低。 2.合金熔化時，體積通常會增加，但銻合金例外。
2-1　材料的分類 合金的通性 1.導電率與導熱率較成分金屬低。 2.合金熔化時，體積通常會增加，但銻合金例外。 3.熔點有範圍，非固定溫度，且較其成分金屬低。 4.光澤度高、耐蝕性佳。 5.強度、硬度提高，但延展性較成分金屬小。 課本P.34 回目次

7 2-1 材料的分類 1.鐵金屬及其合金 (1)純鐵：含碳量0.025%以下，因質軟故不常被 用於製成零件使用。
2-1　材料的分類 1.鐵金屬及其合金 (2)碳鋼 (1)純鐵：含碳量0.025%以下，因質軟故不常被　 用於製成零件使用。 ①低碳鋼：含碳量0.02～0.3 ％ ②中碳鋼：含碳量 0.3～0.6 ％ ③高碳鋼：含碳量 0.6～2.0 ％ (3)鑄鐵：當鐵的含碳量在2.0～6.67 ％之間時稱為鑄鐵。含碳化鐵的為白鑄鐵；含石墨的為灰鑄鐵。 (4)合金鋼：在碳鋼中再加入其他的合金，如矽、 錳、鎳、鉻、鉬等稱為合金鋼。 課本P.35 回目次

8 2-1 材料的分類 2.非鐵金屬及其合金 (1)銅及其合金 ①純銅：色澤暗紅、質軟、導電及導熱性佳，常 製成電線、電器接頭或散熱片。
2-1　材料的分類 2.非鐵金屬及其合金 (1)銅及其合金 ①純銅：色澤暗紅、質軟、導電及導熱性佳，常 製成電線、電器接頭或散熱片。 ②黃銅：是銅、鋅合金，色澤呈黃色，常製成水 龍頭的本體等五金零件。含鋅30％時伸 長率最大，稱七三黃銅；含鋅40％伸長率 縮小、抗拉強度增大，稱為六四黃銅。 ③青銅：是銅、錫合金。當含錫量為10 ％時，其延展性增大且耐磨、耐蝕，稱為砲銅。 課本P.36 回目次

9 2-1 材料的分類 (2)鋁及其合金 ①純鋁：銀白色色澤，比重2.7是一種輕金 屬（比重小於4），常製成電線、電器接頭或散熱片。
2-1　材料的分類 (2)鋁及其合金 ①純鋁：銀白色色澤，比重2.7是一種輕金 屬（比重小於4），常製成電線、電器接頭或散熱片。 ②鋁合金：質輕、強度大，是非鐵金屬中 最常被採用的一種材料。 (3)鎂及其合金：鎂的比重為1.7，是產品輕量化的重要材料，鎂合金具有電磁遮蔽性，常應用於汽車、飛機、火箭及3C 電腦通訊產品。 課本P.36 回目次

10 2-1　材料的分類 (3)鎂及其合金：鎂的比重為1.7，是產品輕量化的重要材料，鎂合金具有電磁遮蔽性，常應用於汽車、飛機、火箭及3C 電腦通訊產品。 (4)鋅及其合金：鋅的比重有7.1，在非鐵金屬中的產量僅次於鋁、銅。純鋅主要用於鋼鐵材料的表面鍍層以防止鏽蝕。鋅合金加工容易，尤其適合以壓鑄模具大量生產。 課本P.36 回目次

11 2-1　材料的分類 (5)鈦及其合金：鈦的比重為4.5，鈦合金製品具有強度大、彈性高、耐熱性強、耐低溫性能及耐腐蝕等優異的特性應用於航太科技、行動電話外殼、眼鏡架、人工骨骼、骨釘等高科技用途，被譽為未來的金屬，是相當具有發展前途的工程材料。 課本P.36 回目次

12 2-1　材料的分類 二.非金屬材料 　　一般非金屬材料皆為電及熱之不良導體、無金屬光澤且硬度及延展性較低，這些性質恰與金屬材料相反，卻也在某些用途上可取代或彌補金屬材料之不足。 課本P.37 回目次

13 2-1 材料的分類 非金屬材料可分為下列二大類： 1.有機類： 2.無機類： 塑膠、木材及皮革等，具有質輕、富韌性、易於加工及著色等特性。
2-1　材料的分類 非金屬材料可分為下列二大類： 1.有機類： 　塑膠、木材及皮革等，具有質輕、富韌性、易於加工及著色等特性。 2.無機類： 　陶瓷、玻璃、石材及水泥等。 課本P.37 回目次

14 2-1　材料的分類 三.複合材料 　　生活中常見的複合材料有三合板、混凝土、玻璃纖維強化塑膠（Fiberglass reinforced plastics，FRP；俗稱塑鋼）及碳纖維複合材料。 　　複合材料由基材及強化材所構成，常用於製作電器、儀器外殼、大型容器、造形椅…等。 　　碳纖維複合材料製作的產品，常見代表性製品有釣竿、自行車架、高價3C商品外殼…等。 課本P.37 回目次

15 2-2　材料的規格 課本P.39 回目次

16 2-2　材料的規格 課本P.39 回目次

17 2-2　材料的規格 課本P.39 回目次

18 2-2　材料的規格 課本P.40 回目次

19 2-2　材料的規格 課本P.41 回目次

20 2-2 材料的規格 1.CNS的鋼鐵符號說明 「鋼鐵符號」由3部分組成： S 35C ←以碳鋼為例 F C 300 ←以鑄鐵為例 ① ② ③
2-2　材料的規格 1.CNS的鋼鐵符號說明 「鋼鐵符號」由3部分組成： S 35C　　　←以碳鋼為例 ① ② ③ F C 　←以鑄鐵為例 第①部分：以字母「S」代表鋼，以「F」代表鑄鐵。 第②部分：以字母表示用途。碳鋼以數字加上字母「C」，代表含碳量百分比，每1點代表含碳量0.01％。 第③部分：表示材料的種類編號或最低抗拉強度（單位：N/mm2） 課本P.42 回目次

21 2-2　材料的規格 CNS的鋼鐵符號範例說明 課本P.42 回目次

22 2-2　材料的規格 課本P.43 回目次

23 2-2 材料的規格 2.美國SAE與AISI 鋼鐵符號說明 「鋼鐵符號」由4 個（或5 個）數字組成： SAE 1 0 2 7 ←以碳鋼為例
2-2　材料的規格 2.美國SAE與AISI 鋼鐵符號說明 「鋼鐵符號」由4 個（或5 個）數字組成： ① ② ③ ④ ⑤ SAE 　　←以碳鋼為例 第①部分： 用1，2，3，4，5，6，7，8，9代表九大類的鋼，請參考表2-5說明。 課本P.43 回目次

24 2-2　材料的規格 課本P.44 回目次

25 2-2 材料的規格 SAE 1 0 2 7 ←以碳鋼為例 ① ② ③ ④ ⑤ 第②部分：
2-2　材料的規格 ① ② ③ ④ ⑤ SAE 　　←以碳鋼為例 第②部分： 代表主要合金元素含量百分比，若為0表示除了碳之外，未加其他合金元素。例如：SAE1320其中的3代表含錳量約3％，SAE1027其中的0代表除碳之外未加其他合金。 課本P.44 回目次

26 2-2 材料的規格 SAE 1 0 2 7 ←以碳鋼為例 ① ② ③ ④ ⑤ 第③ ④ ⑤部分：
2-2　材料的規格 ① ② ③ ④ ⑤ SAE 　　←以碳鋼為例 第③ ④ ⑤部分： 第③ ④個數字代表含碳量百分比。例如：SAE1027含碳量為0.27％；至於第⑤個數字則在需要時用來表示更精確的含碳量。 課本P.44 回目次

27 2-2 材料的規格 3.美國鋁業協會（Aluminum association，AA） 之鋁合金編號
2-2　材料的規格 3.美國鋁業協會（Aluminum association，AA） 之鋁合金編號 　　鋁合金因質輕、強度大，是非鐵金屬中最常被採用的一種材料，其最通用之規格係依照美國鋁業協會之鋁合金編號，以四位數字表示，並以第一個數字代表主要合金元素，如表2-6所示。 課本P.44 回目次

28 2-2　材料的規格 課本P.45 回目次

29 2-3　主要機械材料的加工性 主要機械材料的加工性 加工性包含： 切削性 鑄造性 鍛造性 熔接性 課本P.45 回目次

30 2-3 主要機械材料的加工性 1.切削性 是指材料是否容易切削的性質。 切削性的好壞評估項目： 刀具壽命、切削力、工件表面粗糙度。 回目次
2-3　主要機械材料的加工性 1.切削性 是指材料是否容易切削的性質。 切削性的好壞評估項目： 　 刀具壽命、切削力、工件表面粗糙度。 課本P.46 回目次

31 2-3 主要機械材料的加工性 切削性 (1)純鐵、碳鋼鑄鐵及合金鋼 ①純鐵及低碳鋼：質軟、延性大、容易在刀 刃口產生積屑。
2-3　主要機械材料的加工性 切削性 (1)純鐵、碳鋼鑄鐵及合金鋼 ①純鐵及低碳鋼：質軟、延性大、容易在刀 　刃口產生積屑。 ②中碳鋼：切削性佳。 ③高碳鋼與合金鋼：質地較硬、切削阻力大， 易使刀具磨損，切削性差。 課本P.46 回目次

32 2-3 主要機械材料的加工性 ④在碳鋼中加入鉛或硫，可改善其低碳鋼的 延性使易於切削，稱為易削鋼。
2-3　主要機械材料的加工性 ④在碳鋼中加入鉛或硫，可改善其低碳鋼的 　延性使易於切削，稱為易削鋼。 ⑤鑄鐵中所含的碳是石墨（游離碳），切削 　性佳。 ⑥不鏽鋼：含有高量的鉻及鎳合金，且容易 加工硬化造成很大的切削阻力，使刀具產 生很大的磨耗，切削性差。 課本P.46 回目次

33 2-3 主要機械材料的加工性 (2)銅及其合金 ①純銅：質軟、延性大、切屑常積在刀刃， 切削性差。
2-3　主要機械材料的加工性 (2)銅及其合金 ①純銅：質軟、延性大、切屑常積在刀刃， 　切削性差。 ②黃銅（銅、鋅合金）：硬度不高、稍具脆 　性，切削性佳。 ③青銅（銅、錫合金）：質地堅硬、切削性 　差。 課本P.46 回目次

34 2-3 主要機械材料的加工性 (3)鋁及其合金 ①純鋁：質軟、延性大、容易在刀刃口產生 積屑。 ②鋁合金：切削性佳。 (4)鎂及其合金
2-3　主要機械材料的加工性 (3)鋁及其合金 ①純鋁：質軟、延性大、容易在刀刃口產生 　積屑。 ②鋁合金：切削性佳。 (4)鎂及其合金 ①純鎂及鎂合金：切削性佳。 ②鎂為易燃金屬，需注意材料和切屑之管 　理，避免發生火災。 課本P.46 回目次

35 2-3 主要機械材料的加工性 (5)鈦及其合金 ①純鈦：強度大、熱傳導性低，切削性差。 ②易與刀刃產生熔合現象，比不鏽鋼更難切 割。 回目次
2-3　主要機械材料的加工性 (5)鈦及其合金 ①純鈦：強度大、熱傳導性低，切削性差。 ②易與刀刃產生熔合現象，比不鏽鋼更難切 　割。 課本P.46 回目次

36 2-3 主要機械材料的加工性 2.鑄造性 (1)金屬材料熔點不高、易熔化且流動性良好， 可鑄造成任意所需形狀。
2-3　主要機械材料的加工性 2.鑄造性 (1)金屬材料熔點不高、易熔化且流動性良好， 可鑄造成任意所需形狀。 (2)鑄鐵、青銅及鋁合金，具有優良的鑄造性。 (3)鐵類金屬的鑄造性是鑄鐵＞鑄鋼＞碳鋼。 課本P.47 回目次

37 2-3 主要機械材料的加工性 3.鍛造性 (1)加工過程中，材料的變形量大且不易發生破 斷的性質。
2-3　主要機械材料的加工性 3.鍛造性 (1)加工過程中，材料的變形量大且不易發生破 斷的性質。 (2)延展性佳的純金屬或鐵、銅及鋁及其合金， 鍛造性佳。 課本P.47 回目次

38 2-3 主要機械材料的加工性 4.銲接性 (1)銲接：銲接是將二塊材料於銲接處加熱、加壓或二者並用，且視需求再加入銲料，使材料結合的方法。
2-3　主要機械材料的加工性 4.銲接性 (1)銲接：銲接是將二塊材料於銲接處加熱、加壓或二者並用，且視需求再加入銲料，使材料結合的方法。 (2)銲接性好壞與材料的成分、熔點、熱傳導性 、熱脹冷縮速率等有關。 (3)銲接性比較：純鐵＞低碳鋼＞中碳鋼＞高碳鋼＞鑄鐵。 課本P.47 回目次

39 2-3　主要機械材料的加工性 加工性比較 課本P.48 回目次

40 2-4　材料的選用 各種不同材質及形狀的材料，如圖2-2所示。 課本P.49 回目次

41 2-4　材料的選用 選用材料時，須考量： 材料規格要符合使用的需求。 材料的價格要合理。 材料的品質要一致。 課本P.49 回目次

42 2-4 材料的選用 機械製造常選用的材料： 1.鑄鐵：可製作機器本體、外殼、機架、手輪等零件。
2-4　材料的選用 機械製造常選用的材料： 1.鑄鐵：可製作機器本體、外殼、機架、手輪等零件。 2.鑄鋼：可製作形狀複雜且承受較大負荷的零件。 3.鋼：常用於切削加工成各式零件。 4.鍛鋼：用於特別要求強度的地方，如各式扳 手、曲軸及飛機起落架等。 課本P.50 回目次

43 2-4 材料的選用 5.螺絲：一般用途採用低碳鋼製作，需高強度者 則使用合金鋼製作。 6.墊圈：一般採用構造用鋼製作，如SS400。
2-4　材料的選用 5.螺絲：一般用途採用低碳鋼製作，需高強度者 則使用合金鋼製作。 6.墊圈：一般採用構造用鋼製作，如SS400。 7.軸：普通軸用中碳鋼S45C 製作，形狀複雜者可用鍛鋼，例如SF200。 8.齒輪：一般採用低、中碳鋼或合金鋼SNCM420，大型齒輪則可使用FCD800 球墨鑄鐵來鑄造。 課本P.50 回目次

44 2-4 材料的選用 9.結構件：可採用各種型鋼，連接處以螺栓或銲接方式加工。
2-4　材料的選用 9.結構件：可採用各種型鋼，連接處以螺栓或銲接方式加工。 10.不鏽鋼：廣用於食品、醫療器具及化學工業， 常見的規格代號有18-8不鏽鋼，其 中18代表含鉻18 ％、8代表含鎳 8 ％。 課本P.50 回目次

45 2-4　材料的選用 鋁合金的選用： 1100：板金件、一般零件、導電材料、散熱材 　　　料。 2024：螺絲、鉚釘。 3004：烹調用具、日常生活器具、易開罐本體。 5052：易開罐拉環。 5083：火車、船舶及建築等結構材。 5061：自行車及汽機車車架、管材、門窗、 　　　欄杆及耐蝕性機件。 7075：飛機結構材料及其重要機件、油壓零件。 課本P.50 回目次

46 圖片來源 【圖片來源】 回目次 p33組成汽車的零件與材料
　圖片來源 【圖片來源】 p33組成汽車的零件與材料 儀表板 擋風玻璃 方向盤 item_pic.jpg 座椅 引擎 車架 輪胎 排氣管 p36非鐵金屬及其合金的應用 　銅 　鋁 　鎂 　鋅 　鈦 回目次