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1、说明规格部份不合规定的试片，必须经由复验判定 合格及不合格。又如非铁金属材料之检验通则（CNS4195,H2045）中规定：本标准主要内容包括：本标准规定非铁金属材料检查一般事项规定有关外观、尺度、化学成份试验和机械性质试验 的试片取样及试验事项说明试验结果如部份规格与规定不合，必须经由重验 判定合格及不合格。1-3常用的材料编号 一般材料的化学成份与机械性质是息息相关的，因此常用的材料编号大多是以化学成份命名为主，再辅以机械性质（如第七章部分材料的规格叙述）。由于材料范围很广，因此本章内容，主要以钢铁材料的编号为主，另外辅以部分非铁金属及非金属材料来做说明。在工业上，钢铁材料（包括碳钢在内）

2、必依其化学成份，使用一定的编号以利于选用，这是基本的认识。目前，在我国较常用的规格有三种：中国国家标准（CNS）、日本工业标准（JIS）、美国钢铁学会美国汽车工程师学会（AISI-SAE）。另外德国工业标准（DIN）和美国统一标准编号（UNS）相关业界有时也会采用。而其它还有常见的各国规格名称。1中国国家标准（CNS）（1）钢铁的规格中国国家标准CNS是Chinese National Standard的简写，CNS对钢铁材料的编号主要依据CNS 109 G1001（公布：民国36年3月，修订：民国85年3月）原则上由下列三部分组成：第一部分为材质，钢铁材料大部分以S（Steel钢）或F（Fe

3、rrum铁） 表示。第二部分有两种不同的表示法； a表示标准名称或是制品用途。常用的有P：Plate（薄板） 、 T：Tube（管） 、 U：Use（特殊用途） W：Wire（线材） F：Forging（锻造） C：Casting（铸造） 例：S P CC：Plate，钢板（冷轧）。 S UP：Use Spring，弹簧用钢 b用于结构的钢料（包括结构用碳钢及合金钢），代表主要合金元素或含碳量（结构用碳钢时），表示含碳量时，通常以含碳量之100倍数值表示，SCM420：铬钼钢，第420种 S25C：碳钢，含碳量0.25。第三部分为该材料之种类号码，或是最低抗拉强度、降伏强度。若是表示最小抗拉强

4、度或最小降伏强度，通常以三位数字表示。 例：SCM 420 表示铬钼钢中编号420的材料 STB 340 表示锅炉及热交换器用钢，抗拉强度不 低于340 N/mm2。 以与合金量之表示法有所区别。常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。注：机械结构用钢料的符号机械结构用钢料使用很广，因此CNS 2608 G2018特别在附录2中说明适用范围及其符号所代表的意义：机械结构用碳钢钢料及结构用合金钢钢料种类符号之组成。 a符号顺序为钢之主要合金元素、主要合金元素含量或代表值、附加符号。其中除钢之代表符号S、碳之符号C之外。附加符号由第一群及第二群组成，第一群为钢料为改善其性质（例如切削性）所添加

5、的特殊元素（例）改善切削性之添加元素基本钢附加符号铅添加钢L 硫添加钢S钙添加钢U第二群为钢料除化学成份之外的保证特性（例）保证特殊特性之添加符号特性硬化能保证钢H 表面硬化用钢K（例） S 30 C：碳钢，含碳量0.30 S 20 C 4：碳钢，含碳量0.20第四种构造用碳钢 S（55）C：一般构造用碳钢，最小抗拉强度55kg/mm2 S85WMo（HS）：含碳量0.85的钨钼高速钢 OS90C（T）：以平炉炼钢法提炼，含碳量0.9的工具钢b碳含量的代表值。（2）铝及铝合金的规格铝及铝合金之种类及符号系依CNS 2068 H3021之规定，适用范围为锻铝、锻铝合金（以下简称锻铝合金）及铸铝、

6、铸铝合金（以下简称铸铝合金）之合金种类及炼度符号。锻铝合金之编号依其合金成分，共分1xxx8xxx系，另有9xxx系为备用，铸铝合金之规格亦分1xxx9xxx九系，其中6xxx系为备用，这些已如第九章所述。而所谓”炼度”系指”制造过程中，依加工、热处理等条件之差异所获得机械性质之区分”。炼度符号又分为基本符号与细分符号。基本符号为一字英文字母（大写），细分符号为一位数字或多位数字组合并附在基本符号之后。a基本符号铝合金的炼度基本符号分为四种。b细分符号 铝合金炼度之基本符号H及T之细分符号，依下列规定。锻铝合金的编号及化学成分。2日本工业标准（JIS）JIS是Japanese Industra

7、l Standard 的简称，JIS对于钢铁材料的的编号大致可分两大类：（1）一般机械构造用碳钢： 其材料编号方法和CNS的第一种表示法相同。（例）S30C表示含碳量0.30的机械构造用碳钢（2）其它用途的碳钢及合金钢： 这一类钢的材料编号表示法，大致可分三部分：第一部分为材质，钢以S、铁以F表示，其它非铁类如表11- 。第二部分表示钢制品的规格或用途，例如：K代表工具钢、TB代 表锅炉用钢管、PC2代表冷轧钢板。第三部分为为钢料的种别，以1,2,3来表示。此外如果需要，可将材料的加工方法、热处理方式等附注于后，加工方法例如:D（Drawing）抽制、G（Grinding）研磨、T（Turni

8、ng）车削、Ex（Extruded）挤制。热处理方法大多记于金属符号之后，并在二者之间加入-（例）SK2：第二种碳素工具钢 SKS11：第十一种切削用工具钢 SUH301：第301种耐热钢 SUS301-1/2H：第301种不锈钢，1/2硬质材料3常用的美国材料编号及规格（1）美国钢铁学会美国汽车工程师学会（AISI-SAE） AISI和SAE在1941年共同订定钢铁材料的分类，以四个（或五个）数目字为记号来分类。其中第一位数，表示钢料的种类，如：镍钢为2、钨钢为7。第二位数，为主要合金元素的百分值；0表示无其它合金元素。第三、四位数（或第三、四、伍位数字）代表含碳量。（例） SAE1045：

9、含碳量0.45的碳钢，与CNS中S45C钢料相当。 SAE4140：含碳量0.40的铬钼钢，与JIS中SCM4钢料相当。钢 种编 号碳钢1耐热钢30普通碳钢10钼钢4易削钢（加硫）11Cr（0.7）41锰 钢13Ni-Cr43镍钢2Ni（1.75）460.50Ni20铬钢51.50Ni21Cr（1.0）513.50Ni23Cr（1.5）52镍铬钢3铬钒钢61.25Ni0.6Cr31钨钢71.75Ni1.0Cr32镍铬钼83.50Ni1.5Cr33硅锰钢9（2）美国材料协会及美国机械工程师协会 ASTM（ASME）ASTM是非常广泛被采用的材料规范，它的特色主要是针对产品的特性及表现而定。AST

10、M表示法是以以字母+代号表示，再辅以年代之混合标示，ASME则采用了相当多的ASTM规范，并以前置S表示。 ASTM表示法:首位字母表 示 意 义A钢铁类B非铁金属类C一般测试法例如: ASTM A36-77a 其中A 36 - 77 a 分别表示 （钢铁）（结构用）（1977年）（第一次修订）又如: ASTM E8 代表拉伸试验规范ASME的表示法： ASME SA213 = ASTM A213而同一编号又可依化学成分（Grade）加工方式（Type）成品型态（Class）来区分。Grade主要叙述其化学性质，Type指脱氧的情况，Class:指一些其它性质。如：强度、表面光度等。（3）美国

11、统一编号系统 UNSUNS是Unified Numbering System 的简称，在1974年为ASTM及SAE 联合制定，UNS 本身只是一种编号，而非规格，它将金属分为17个系列编号并与原有的体系配合，例如： UNS G10XX0 = SAE 10XX，而有索引、整合、参考的意义，因此而称统一编号系统。4德国工业标准（DIN）DIN并不是英文，而是德文Deutsch Industriell Norm的缩写，德国工业标准中钢铁材料的规格是在DIN 17006，补充说明在DIN 17007，1974年改为 ISO制，以 EURONORM 27-74替代。以英文字母和数字来叙述其特征，字母规

12、定钢铁种类、冶炼方法、合金材料、处理情况等、数字则规定钢铁材料的、含碳量、抗拉强度、主合金之成分倍数等。（1）碳钢一般以碳元素标记及其含碳量表示，如 C60 表示含0.6C的碳钢。另外也有抗拉强度及其它表示法，例如:St50 表示抗拉强度50kg/mm2之构造用碳钢，CK40表示含磷、硫量甚低之碳钢，抗拉强度为40kg/mm2。（2）高级钢料及低合金钢以其主要合金元素和含量为标记，但在其中第三部分含量，为避免小数点出现，表示值都己经乘上固定倍数，而以整数型态呈现，所以由编号求取实际含量时必须再除以倍数。第一部分:含碳量第二部分:合金元素种类第三部分:合金元素含量合金元素倍数Cr、Co、Mn、N

13、i、Si、W4Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V10P、S、N、Ce、C1001000含碳量0.34含铬量1的钢材，表示为34Cr4 依此 13CrV53 即表示含碳量0.13，含铬量5/4=1.25 ，含钒量3/10=0.3（3）高合金钢在标记前加上x，此外由于合金元素含量己高，因此不乘以倍数而直接表示。（如前述，高合金钢通常是指合金总含量在8以上的钢料）含碳量0.12的不锈钢，含铬量18含镍量8，表示为 X12CrNi18 8同理 X10CrNi1810 即表示含碳量0.10的高合金钢，含铬量18 含镍量10。如果要进一步标示其特性，可以在其记号前后加上英文字母表示 M A

14、 St42 6 N （1）（2） （3） （4）（5）其中除（3）为主标记外，（1）（2）（4）（5）分别表示:熔炼方式、产品特性、保证性能类别、热处理情况等。（4）铸铁、铸钢以前置标记G代表一般铸件，另外加上其它字母来表示种类，随后之标示与钢的编号相同，如表1所示。GS-C30为铸钢，含碳量0.30 G-X120Mn12表示含碳量1.20的铸铁，含锰量12。表1 德国工业标准DIN 之铸铁分类GS = 铸钢GG = 一般灰铸铁GGL = 片状石墨铸铁GGG = 球状石墨铸铁GT = 一般展性铸铁GTS = 展性灰铸铁GTW = 展性白铸铁1-4材料的选用1-4-1 材料选择的根据材料的种类繁

15、多，而且性质互异，因此无论铁金属和非铁金属材料，或者随后即将讨论的非金属材料自然都有不同的应用场合。一项产品在选用材料时，会因使用场合（例如：强度的要求、环境的因素、成本的考虑等）而不同，而各种材料由于结构的不同，也有其适当的用途，因此如何使材料的应用能适材适所，就是材料选用的最大准则。本章将提出材料选择的几个重要考虑因素，并举实例具体说明。（一）材料的规格要符合使用的需求选择材料最基本的考虑，就在满足产品的特性及要求，例如抗拉强度、切削性、耐蚀性等。许多材料似乎都可以满足使用的需求，但是如果选择具有正字标记或符合国家标准的材料，例如：我国的CNS 日本的JIS 美国的ASTM、 SAE、 A

16、ISI、 UNS 德国的DIN等，由于其化学成分及机械性质都经过试验，有一定的保证，因此品质将更有保障。（二）材料的价格要合理价格是选择材料的另一个重要因素。因为优秀的材料如果价格高昂，产品的成本势必提高，竞争力就会降低。因此如果材料不是唯一的选择，那么价格合理的同级材料或以开发新产品替代都是不错的解决方案。（三）材料的品质要一致产品如果是单一的就不必考虑一致性的问题，但是如果是属于大量生产的东西，材料的供应就必须稳定而且品质一定才行，否则因产品不良造成退货或是赔偿，无论是金钱及信誉的损失可能都将难以弥补，因此在选择材料供应之初，材料品质的一致和来源的稳定性也是重要的考虑因素。1-4-2 钢铁

17、材料的选用以上提到的是材料选用的原则。而钢铁材料由于在机械上使用广泛，因此必须针对其特性考量。钢铁材料的选用，常遭遇的还有三个问题：（一）使用碳钢或合金钢（二）局部或全部淬火（三）用铸造品或锻造品。 碳钢的价钱便宜，但合金钢易于淬火、硬化深度大、抗回火软化佳。承受的负荷则关系局部或全部淬火，负荷大的零件以全部淬火为宜，表面淬火则可承受耐疲劳及磨耗的场合。 锻造与铸造在制造一直是竞争不止，传统的铸造品虽可以制造复杂或有内孔的零件，但被认为偏析、气孔、韧性差，锻造品则较强韧，但铸造技术及材料的进步，己可以达到均质、强韧，加以铸造有一次成型的优点，因此目前铸件占较有利的趋势。1-4-3 应用实例（一

18、）引擎材料的选用机械产生动力来自于引擎，常见的引擎如：空压机、汽机车、电机原动力厂等。引擎各部份零件承受不同的负荷、温度等工作条件，因此有不同的材料选择考虑。以下仅以其中较重要的汽缸体、曲柄轴及进排气阀加以说明。1. 1. 汽缸体汽缸由于形状复杂，又有冷却管路，因此只能用铸造方式，汽缸由于要求良好强度大、耐磨、耐蚀、导热性佳、膨胀系数低。因此灰铸铁就是很好的选择，唯一问题是比重稍大。如果需要轻量化，使动力提高，就可以考虑铝合金。唯铝合金的磨耗性较差，这一点也要考虑。2. 2. 曲柄轴 虽然曲柄轴的形状也很复杂，不过也并不是非用铸造不可，曲柄轴的受力很大，因此锻造钢品是传统上的选择，不过延性铸钢

19、（球墨铸铁）的发展，使得铸造品在中小型汽车上也占一席之地。如果使用锻钢，必须考虑硬化能的问题，因此常用的有铬钼钢（SAE 4140）或中碳钢SAE 1035及SAE 1050。3. 3. 进排气阀进排气门最重要的是耐高温和耐腐蚀，尤其是排气阀的工作温度，往往700以上，而且必须 承受燃料燃烧后产生的水气和腐蚀性铅化合物，因此采用耐热钢是最初的考虑，其后陆续有使用沃斯田铁系不锈钢或英高镍（Inconel）者。（二）材料的取代和新材料的选用由于材料的改良和新材料的不断发展，许多制品原来使用的材料，可以替代而性能更佳，价格更便宜。以日常应用来说，例如：二十年前的眼镜框，使用白铜或镀层，其后因为腐蚀问

20、题而改用不锈钢，至今更因为钛的轻量化、高强度比且耐蚀而再度取代。近年来由于航天工业，轻量及高强度的要求，因此在机件上钛的使用也很广，而外装上，复合材料（尤其是碳纤维和玻璃纤维强化塑料）则大量的应用。另外，为了极高速航具和航天飞机的需要，工程陶瓷应用在承受高温的部分的包覆（Ceramic Tiles）更是不可或缺。摘 要1规格（Specification）是产品需求的叙述，也是数据技术沟通的依据为了增进效率及提供产品零件的互换性，必须制定的规格，以作为生产者及使用者依循的规范。2在工业上，钢铁材料必依其化学成份，使用一定的编号以利于选用。3CNS之钢铁材料的编号，主要由下列三部分组成：第一部分为

21、材质，铁以F表示，钢以S表示。第二部分表示标准名称或是制品用途或主要合金元素或含碳量（结构用碳钢时）。若是表示最小抗拉强度或最小降伏强度，通常以三位数字表示，常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。4AISI和SAE以四个（或五个）数目字为记号来分类。第一位数，表示钢料的种类。5材料选择的考虑因素主要有：（一）材料的规格要符合使用的需求（二）材料的价格要合理（三）材料的品质要一致合金钢及特殊钢1.了解合金钢与特殊钢的意义。2.认识合金钢与特殊钢的种类。3.认识工具钢的种类和用途。4.认识耐蚀钢的种类和用途。5.了解其它特殊钢的种类和用途。碳钢具有不错的机械性质，能实施热处理，而且在一般用途

22、上都能胜任。不过在某些需求特别的场合，使用上碳钢的性能仍嫌不足，例如：需要耐蚀的埸合、需要在高温强度、需要更高的硬度以做为切削刀具，或是具有疲劳强度等。这些时候就必须有各种不同性质的合金钢，例如：不锈钢、耐热钢、工具钢、弹簧钢等，来满足实际上的需求。由于这些合金钢材的性质和一般钢材并不相同，因此在市面上，许多贩售合金钢材料的地方，也称为特殊钢材料行。合金钢是指碳钢添加一种或一种以上合金元素所形成的钢料。通常钢的合金元素，除碳以外，若含锰量在1.65%以上、含硅量在0.60%以上，或含铜量在0.06%以上等，就可以认定是属于合金钢，其它元素刻意加入碳钢中者亦同。碳钢如果依不同用途再加入镍、铬、钒

23、、钨、.等元素，以达到需要的效果，就成为合金钢。例如：微量的铬可以使钢具有极佳的硬化能，而12%以上时，钢就不易腐蚀，成为耐蚀钢。加入18%钨、4%铬、1%钒时即为高速钢。除用途外，合金钢也可依加入元素种类来区分。由于任何钢中均含铁、碳两种元素，因此，如再加入一种元素即称为三元钢，例如：镍钢、钼钢等。加入二种元素称为四元钢，例如：镍钼钢，其余依此类推。如果以合金含量来区分，合金钢中合金元素的总含量在6%以上称为高合金钢，合金元素总含量在6%以下称为低合金钢。有些埸合会将合金量在1.5%5.5%之间的，再细分为中合金钢，而以1.5%以下者为低合金钢，不过这些都是粗略的分法，并没有实质的意义。合金

24、钢的种类很多，而其性质主要又由合金元素来决定，因此研究合金钢最有效的方法，就必须由了解合金元素对于钢性质的影响开始。在合金钢中所添加的合金元素，主要有镍Ni、铬 Cr、钨W、钒V、锰Mn、钼Mo、钴Co、硅Si、钛Ti、硼B等。1-1-1钢中主要合金元素的功用1铬 Cr 铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有： a增进钢的硬化能和渗碳作用。 b使钢在高温畤仍具高强度。 c能增加耐磨耗性。 d增高钢之淬火温度。 f能增进钢的抗腐蚀性。2镍Ni 镍在钢中的影响有: a增进钢的硬化能。 b能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。 c能增加钢的韧性。 d高

25、镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。3钨W 钨能耐高温，而且溶于钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨，能提高钢的强度。此外， a钨可以提高钢之淬火温度。 b加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化。 c可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。 d钨钢刀具有红热硬度。 e可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。4钒V 钒可以无限量固溶入铁中，并阻止沃斯田铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面结晶密实，此外钒的作用还有： a能提高淬火温度。 b改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。 c有助于钢之结晶组织细微化。5锰Mn 锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下: a在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。 b锰有脱氧及脱疏功效，