# 工程材料期末報告
## 材料的介紹

### 麻田散鐵型不鏽鋼
#### 定義
- Cr11 ~ 13.5%
#### 特質
- 含碳量極高，具耐磨性
- 高強度、硬度高
- 低抗腐蝕性
- 低價格
- 具有感磁性
- 鉻含量約11.5% ~ 14.0% , 含碳量一般小於0.15
#### 應用
- 醫用儀具
- 家庭用刀剪
### 奧斯田鐵型不鏽鋼
- 低溫高溫都具有足夠強度及耐蝕性
- 不感磁
- 熔點較低
- 熱膨脹係數高，容易變形
#### 應用
- 食品工業
- 外科手術器材

### 麻田散鐵與奧斯田鐵比較
- 耐氧化性: 奧>麻
- 強度: 麻>奧
### 鐵鎳超合金
- 在攝氏700度時具有良好的強度及抗腐蝕能力
#### 應用
- 廣泛應用於飛機噴射渦輪引擎周邊零件，及汽車渦輪增壓引擎周邊的緊固件

### 中碳鋼
- 良好的強度與韌性、加工車削性能良好
- 高抗拉及高延展
- 用途廣泛，韌性不及低碳鋼，但是強度硬度較高
- 焠火回火後有良好性能
#### 應用
- 常用於螺栓、螺帽、螺絲、曲軸、連桿、渦桿、傳動軸、主軸套桶、馬達軸心、齒輪、構造零件、汽機車零件、機械零件等。
- 中碳鋼用以製造重壓鍛件、車軸、鋼軌等。

### 素低碳鋼
- 強度低硬度軟
#### 應用
- 不經熱處理的工程結構件
- 鍊條/鉚釘/螺栓/軸

### 高錳鋼
- 碳化物對高錳鋼性能的影響: 降低衝擊韌性及抗拉強度
- 非金屬夾雜物對高錳鋼性能的影響: 在鋼液凝固時，大量的氧化錳以非金屬夾雜物的形式析出在鋼的周界上，降低鋼的衝擊韌度，並使鑄件的熱裂紋傾向增大。
- 極易加工硬化，因而很難加工，絕大多數是鑄件，極少量用鍛壓方法加工。
- 鑄造性能較好。鋼的熔點低(約為1400℃)，鋼的液、固相線溫度間隔較小，(約為50℃)，鋼的導熱性低，因此鋼水流動性好，易於澆注成型。
- 經防磨技術處理後，材料表面可達到500--550 布氏硬度，繼續保持內部柔韌度，表面摩擦力最小化，可用高錳鋼或類似材料進行焊接，可被乙炔氧炬切割，無磁性等。
#### 應用
- 挖掘機的鏟齒、圓錐式破碎機的軋面壁和破碎壁、顎式破碎機岔板、球磨機襯板、鐵路轍岔、板錘、鎚頭等。
- 高錳鋼是專為重工業提供使用的一種防磨鋼材，應用領域包括採石、採礦、挖掘、煤炭工業、鑄造和鋼鐵行業等。

### 金銅合金
- 良好的耐蝕性和較低的蒸氣壓
- 熔點適中，是優良的釺料合金
- 它不會引起可伐型合金開裂，適於釺焊電真空器件。

### 灰鑄鐵: 片狀石墨的鑄鐵
- 良好的鑄造、切削性能， 耐磨性好
- 強度、塑性、韌度都低於其他鑄鐵
- 灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低於鋼
- 片狀石墨對基體的嚴重割裂作用
- 優良的減振性、 低的缺口敏感性
- 抗壓強度與鋼相當
- 成本低廉
#### 應用
- 適於生產對機械性能要求較高，承受衝擊負荷的薄壁( 厚度不超過25mm)形狀複雜的小型鑄件，如各種管接頭、閥門及汽車上的一些小零件。
- 可吸收噪音與振動。適於一般產業機械的部品件，常應用於一般產業機械的支架、床座、齒輪箱、殼蓋等。

### 鋁合金
- 鋁重量只有鐵或鋼的三分之一
- 剛性同時也減少了三分之二。
- 普通的碳鋼相比有更輕及耐腐蝕的性能，但抗腐蝕性不如純鋁
- 乾淨、乾燥: 保護的氧化層
- 熱處理獲得良好的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能。
#### 應用
- 主要用於製造航空器材、日常生活用品、建築用門窗等。
- 鋁合金被廣泛應用在工程結構上。
- 飛機及其他航空器結構
- 造船，海運業及鹽水成分較高
- 易拉罐，包括啤酒、汽水飲料、食品等易拉罐包裝
- 建築幕牆裝飾中

### 鉬鋼
- 鉬: 提高熱強鋼熱強性的重要金屬元素
- 鉬含量的提高，鋼的熱強性也隨之提高。但鉬鋼的持久塑性則隨之降低
- 過480°C長期使用時有石墨化傾向，特別是在焊接接頭附近的熱影響區中，石墨更易於析出
- 鉬鋼的經濟性和良好的工藝性能，迄今在鍋爐製造業中應用得還是相當普遍。
- 耐熱性，能承受極高溫度，有很高的熔化溫度，并且是極佳的導熱體。
- 不太可能膨脹、軟化或變形
#### 用途
- 鍋爐用鋼、火炮用鋼
- 電子、重型機械零件、工具和飛機零件通常由含鉬的合金鋼制
- 熔爐和渦輪、汽車零件、飛機部件和重型機械部件，如軸承和模具都是用這種合金制造。
- 無菌表面要求衛生的地方

### 延性鑄鐵
- 抗腐蝕性及同鋼一樣的強度
1. 延性鑄鐵管具有高強度及高延展性，安全性高。
2. 耐衝擊及可塑性，容許彎曲但不破裂，容許扁形但不壓破，接頭性能優良。
3. 絕對防漏、可撓性及縱方向伸縮性。
4. 使用延性鑄鐵管管線施工、切管及分歧容易，可在雨天或地下水湧出之惡劣環境施工，可適度彎曲配管。
5. 耐腐蝕，腐蝕速度極慢且無孔蝕現象。
6. 延性鑄鐵管之經濟效益為使用年限長、破損率小、漏水率低、施工費低、維護費低。
7. 減振性
#### 應用
- 延性鑄鐵管
- 
- 鉬鋼球墨鑄鐵常用於生產受力複雜，強度、韌性、耐磨性等要求較高的零件，如汽車、拖拉機、內燃機等的曲軸、凸輪軸，還有通用機械的中壓閥門等。
- 也可用做高放射性物體儲藏運輸容器

### 鈹銅
- 銅合金中最好的高級彈性材料
- 與特殊鋼相當的高強度極限、彈性極限、屈服極限和抗疲勞極限,同時又具備高的導電率、導熱率、高硬度、耐腐蝕、耐磨性、良好的鑄造性能、卓越的耐磨性,良好的加工性能,非磁性和衝擊無火花、無砂眼、氣孔,硬度均衡,組織致密,良好的加工性能,高壓力條件下的性能穩定,極佳的拋光性能,抗粘著性能好 。
#### 應用
- 最適用於高壽命、耐高溫、大電流之開關零件上，屬時效硬化材，是微動開關、精密連接器、各種高級端子、繼電器等精密彈片的首選材料。
- 鈹銅合金使用領域
- 彈片:常用於訊號或高導電裝置中的有效元件。
- 連接器:鈹銅接點調節插接力以促成摩擦閉合作用，提供正向力而減少電阻並保持插拔力以確保電路的牢固。沖壓成型的複雜結構可兼顧剛性與可撓性，具有良好的成型性，並能滿足任何接觸彈片之設計需求。
- 繼電器及開關零件:能耐反覆施加負載作用，具有高疲勞強度與高硬度。使用於繼電器觸點及車用開關零件提供可靠的接觸與高導電性。

## 部件
### 工具機的基座
#### 特徵
- 耐震動: 優良減振性
- 不易變形: 塑性低，延性低
- 面積大: 價格便宜
- 耐高溫: 要
- 耐磨性: 高
- 抗壓強度: 高
- 材料性質加工: 工具機底座形狀多為方正，不須蜿蜒 -> 不需要延性
#### 爬文蒐證
- 大多數使用FC30 -> 灰鑄鐵
- 主要的因素: 具有優良減振性
- 變形: 不易變形(韌性低: 片狀石墨割裂作用)
- 價格便宜: 灰鑄鐵為應用最廣泛的鑄鐵，成本低廉
- 抗壓強度: 抗壓強度與鋼相當
- 耐磨性好
#### 答案: 灰鑄鐵

### 鐵道的道岔(岔心)
#### 特徵
- 韌性好:
- 道岔磨耗甚鉅，火車一直經過: 耐磨性要極高
#### 爬文蒐證
- 高錳鋼
- 主要的因素: 強烈的衝擊、擠壓條件下，表層迅速發生加工硬化現象，必須盡量避免對鑄件進行加工，其耐磨性只有在具備
足夠加工硬化的條件下才能表現出其優越性
#### 答案: 高錳鋼

### 手術鉗
#### 特徵
- 高質量、耐腐蝕
- 磁性合金具有優異的耐腐蝕性和良好的耐鹽性
- 形狀: 需要一定的延性
#### 爬文蒐證
- 麻田散鐵 or 沃斯田鐵
- 麻田散鐵
- 價格較低廉
- 更適合需要強度和堅韌的切削刃(strength and tough cutting edge)的手術器具
- 舉例: 骨切割器、夾子、手術鉗、持針器和鑿子
- 沃斯田鐵
- 無法透過高溫硬化，容易變形
- 適合鑄造過程需要延性較高的材料
- 舉例: 套管、牽開器、探針、錘子和吊具
#### 答案: 麻田散鐵
### 鮮乳儲槽
#### 特徵
- 高耐腐蝕性: 液體造成腐蝕
- 強度高: 液體以噸為單位存放，很重
- 導熱性要差: 不能讓牛奶壞掉
- 形狀: 很大，多為圓弧狀(牛奶才不會積在裡面)
#### 爬文蒐證
- 不鏽鋼
- 導電性和導熱性較差
- 易於形成各種形狀
#### 答案: 奧斯田鐵

### 鋸片
#### 特徵
- 硬度要高，含碳量高
- 耐磨性佳(刀片)
- 抗氧化
- 膨脹係數小: 加工穩定
- 耐高溫: 摩擦生熱
- 軟性鋸片: 韌性高
#### 爬文蒐證
- 多為高碳鋼，無此選項
- 高速鋼: 又分鉬系、鎢系、鎢鉬系、釩系
- 鎢系: 含鎢量高，高強度、硬度、耐磨耗性
- 鉬系: 任性最高，具有適當耐熱、耐磨耗性
#### 答案: 鉬鋼
### 鋼架橋結構
- 重量輕:鋁合金橋樑重量僅為同體積鋼材的34%，而強度指標同鋼材基本相同，這樣可以大大降低結構自身高度
- 耐腐蝕:耐久性好，抗腐蝕能力強，且表面宜進行拋光處理，不需要類似鋼結構的複雜防腐處理。
- 重量輕、容易焊接: 構件全部採用工廠化製作、場外拼裝成型。
- 抗拉強度要高，抗疲勞性要高
- 可循環利用，避免製造建築垃圾: 鋁為地殼分布最多的金屬元素
#### 答案: 鋁合金

### 汽車傳動軸
#### 特徵
- 軸館、伸縮套、萬象節組成: 高延展、韌性
- 硬度高、強度高、耐磨性、抗衝擊韌性、耐疲勞性能
#### 爬文蒐證
- 延性鑄鐵: 鑄造性能好、具減振性，在外形結構複雜的軸中採用。
- 中碳鋼: 常見材料，應用廣泛，焠火處理後提高表面硬度，也提高內部強度
#### 答案: 延性鑄鐵、中碳鋼

### 水泵本體
#### 特徵
- 一般排水用: 延性鑄鐵
- 工業用水泵: 不鏽鋼(因為有腐蝕性質)
- 不滲透性高
- 導熱性能佳:要能迅速散熱
- 高延展性: 加工
- 減震性: 馬達在內部
#### 爬文
- 灰鑄鐵: 最常使用，較便宜
- 延性鑄鐵: 綜合機能較好，力學機能接近鋼材，加工、鍛造又優於鋼材
#### 答案: 延性鑄鐵

### 導銷襯套
#### 特徵
- 軸類小零件、便宜、圓管狀
- 目的: 密封、磨損保護
- 承受震動、摩擦、腐蝕
- 成本低廉: 無論如何無法避免磨損，需更換
- 硬度不一定要高，降低硬度可以讓他與零件摩擦時候承受摩擦的那方
#### 爬文
- 多為SUJ2，高碳鋼(又名軸承鋼)
- 也會有高速鋼、(鉻-鉬-釩)、合金工具鋼
- 常見材料: 中碳鋼
#### 答案: 中碳鋼
### 航空器結構件
#### 特徵
- 需求:輕
#### 爬文
- 鋼: 更大的抗拉強度及彈性，用於起落架的設計等
- 鋁: 較低密度較輕，用於翼肋、蒙皮、飛機框架及大部分的結構件
- 鈦:重量輕、強度高且耐腐蝕的金屬，例如發動機部件、強化部位、燃燒室等
#### 答案: 鋁合金