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机械材料的规格及选用 学习目的 1.了解机械材料规格的意义。 2.了解常用的机械材料规格。 3.了解各种规格编号的意义。 4.能选择适当的金属材料。 1-1前言 规格(Specification)是产品需求的叙述，也是资料技术沟通的依据。为了适合某一种特别的用途，生产者当然必须促使产品能够符合需要，这样就有规范的存在必要。而随着工业化程度的提高及国际间贸易往来的趋势，产品的流通愈来愈频繁，为了增进效率及提供产品零件的互换性，工业规格的订定更是必然的结果。在机械材料的范畴方面，同样的必须有一定的规格，以作为生产者及使用者依循的规范。 完备的规格应具有以下数据的叙述: 1.适用范围(Scope):包括用途(如：板、线、管)，适用尺寸等。 2.化学成分(Chemical Composition):包括各项成分元素的含量范围或成分代号。 3.定性叙述(Quality Statement):指质量方面，例如炼钢方式或脱氧情况。 4.定量需求(Quantitative Requirement):指定化学成分范围、物理及机械性质需求，以适应使用上经济的理由。 5.其它需求(Other Requirment):如特殊容许差、材料表面状况等。 现今世界各国各依其工业化的发展而有不同的工业规格，例如：美国的ANS(美国国家标准)、日本的JIS(日本工业标准)、德国的DIN(德国工业标准)等。而在针对机械材料规格方面，常用的还包括ASTM(美国材料试验协会)、AISI(美国钢铁协会)、SAE(美国汽车协会)等，而我国主要则依据CNS(中国国家标准)订定。 材料的选择及应用是学习材料规格的重要目的，所以本章最后举例说明，如何在产品需求及相关考虑之下，选择适当材料。 1-2材料的规格 一种机械材料的规格最主要可以由：材料的种类、成份和机械性质来说明。而为了标准化起见，材料必须经由一套严谨的试验规范，确保其可靠度。世界各国都有其材料试验的标准程序，我国也不例外，例如：CNS有关材料试验部份，其中「钢料之检验通则」(CNS2608,G2018)规定： ????本标准主要内容包括：适用范围、检验及重验三部分 适用范围：本标准适用于钢料之一般检验 检验部份：说明化学成份试验和机械性质试验的试片取样及检验 ?????????标准方法 重验部份：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：适用范围、检验及重验三部分 适用范围：本标准规定非铁金属材料检查一般事项 检验部份：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 重验部份：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。 1-4材料的选用 1-4-1 材料选择的根据 材料的种类繁多，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、 AISI、 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，因此质量将更有保障。 (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)材料的质量要一致 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质量一定才行，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，材料质量的一致和来源的稳定性也是重要的考虑因素。 1-4-2 钢铁材料的选用 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虑。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