金属材料之物理性质及机械性质(I).PDF

機械材料 第四章 金屬材料之物理性質 及機械性質 §4-1 金屬材料之物理性質 §4-2 金屬材料之化學性質 §4-3 金屬材料之機械性質－定義 §4-4 材料組織、性質測試方法 §4-1 金屬材料之物理性質 ※ 比重(specific gravity) ：為物體之重量與同體積4 °C 水之重量比。 金屬比重 1 。 (鋰 、鈉 、鉀除外 ) 金屬比重 4 ：重金屬 ，如鐵、銅、鎳等。 金屬比重 4 ：輕金屬 ，如鋁、鎂、鈹及其合金 等。 同一金屬之比重視 純度、溫度 、加工程度等而異， 一般以軋、鍛者比重最大，鑄造狀態者次之，粉末冶 金製造者最小。 ※ 比熱(specific heat) ：係物質1克 升高1 °C所需熱量， 以卡(calorie)表示之值。 金屬元素之比熱(卡克/ • °C)與其原子量乘積略成定 值 6.2 ，此值代表每一莫耳(mole)金屬元素溫度升高1 °C所需之熱量約相等，故稱為原子熱(atomic heat) ： 杜龍－柏蒂定律(Dulong and Petit rule) 。 ※熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion) ：物質 在溫度上升時膨脹，每上升1 °C其尺度之增加量對原 尺度之比。 線膨脹係數為體膨脹係數的 ⅓ 。 通常熔點愈低之金屬，熱膨脹係數愈大。 ※導熱度(thermal conductivity) ：代表金屬對熱量之傳 導程度，以相距1 cm之兩點間，溫差每°C ，由一方 向他方每 cm2 截面可以傳導過去的熱量卡數表示之。 金屬之導熱度以銀最大，銅 、金、鋁等次之。 導熱度小的金屬材料 受熱時溫度分佈不均勻 若質地脆弱時會 裂開。 不希望溫度升高的零件(如：軸承) 以導熱度大者 為宜。 2 ※比電阻(specific resistance) ：係以截面1 cm ，長1 cm之材料電 阻值，以ohm-cm表示。 比電阻愈低者，導電度愈高。 金屬中比電阻最低者為銀 ；其次為銅 、金 、鋁 ，但在所有 金屬中尚屬較低者。 ※磁性 (magnetism) ：物質的磁性可劃分為三大類： 金屬元素：鐵、硬磁體 (hard magnet) ：具有 鈷、鎳、釓(Gd) 。 永久磁性，且質地通常較硬。 1.鐵磁性 受磁極強 合金：鋼、 Alnico 、 (ferromagnetism) 吸引 並可 Cunife 、MnBi 、…軟磁體 (soft magnet) ：具有暫 將磁力線 等等。 時磁性，質地通常較軟 ( 以鐵 高度集中 基合金而言) 。 的材料 亞鐵磁性 合 金 ： TbFe2 、 (ferrimagnetism) GdCo2 等。 2.順磁性 受磁極微弱吸引 ，但磁效應只絕大部分金屬鍵很強的金屬， 有鐵磁性之數千至數百萬分之 如：鹼金屬、Mg 、Ca 、Sr 、 (paramagnetism) 一者。 Ba 、Al 等。 3.反磁性 被磁極微弱排斥之