機械材料

物理性質

熱膨脹係數

導熱度

比熱

比電阻

比重

磁性

機械性質

材料試驗

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

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)。

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。

1.金屬之導熱度以銀最大,銅、金、鋁等次之。
2.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。
3.不希望溫度升高的零件(如:軸承)→以導熱度大者為宜。

1.比電阻愈低者,導電度愈高。
2.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。

鐵磁性

順磁性

反磁性

受磁極強吸引並可將磁力線高度集中的材料

受磁極微弱吸引,但磁效應只有鐵磁性之數千至數百萬分之一者。

被磁極微弱排斥之物質。

硬度

延性

彈性

展性

強度

韌性

抗剪強度

抗扭強度

抗壓強度

疲勞強度

降伏強度

潛變強度

抗拉強度

衝擊強度

材料抵抗拉力的強度,常指拉伸試驗中材料斷裂前之最應力。

使材料呈現永久變形所需之最小應力。

材料抵抗壓力的強度,由抗壓試驗決定之。脆性材料之抗壓強度即為材料受壓破裂時之應力;延性材料之抗壓強度,則以指定變形量下的壓應力訂定之。

材料抵抗剪變的能力,一般材料之抗剪強度約為抗 拉強度之50 %。

材料抵抗扭力的強度,可由扭力試驗決定之。

材料抵抗覆變性應力的強度,須由疲勞試驗決定之。

高溫下,材料若長時間承受定值靜應力,會發生緩慢而持 續的變形,稱為潛變(creep)。材料對潛變的抵抗力稱為潛變強度,由潛變試驗決定之。

材料抵抗瞬間、大荷重(衝擊)的能力,由衝擊試驗決定之。衝擊強度大者韌性亦大。

材料抵抗瞬間、大荷重(衝擊)的能力,由衝擊試驗決定之。衝擊強度大者韌性亦大。

材料在破壞點時的塑性變形量

材料經鎚鍛變成較薄之板狀時,能不破裂的能力,展性與材 料的延性及柔軟程度有關。

為變形超過彈性限後,材料對破裂的抵抗力;也可定義為材料對衝擊的抵抗力;韌性與強度及延性兩者有關;其單位為單位斷面積上所承受的破壞能量kgf•m/cm2。韌性大小由衝擊 試驗決定之;也可由抗拉試驗之應力-應變關係圖曲線下面積估計之。

材料受外力變形後能恢復原狀的傾向。完全沒有恢復原狀能力的材料稱為完全非彈性體,屬於脆性材料, 如磚、石以及低溫下的金屬錫等。絕大部分金屬材料在某定值應力下具有彈性,作用力超過該值,材料便無彈性而具塑性(plasticity)。對某材料而言,承受外力後,能恢復原狀之應力之最大限度,稱為該材料之「彈性限」(elastic limit)。

衝擊試驗

疲勞試驗

硬度試驗

金相試驗

拉伸試驗

拉伸試驗係將待測試件加工成一定規格之試片 (specimen),置於萬能試驗機內,兩端施以拉力,直 至破壞為止之試驗,由此試驗之結果,可以決定材料 之彈性限、降伏點(yield point)、降伏強度、抗拉強 度、伸長率及斷面縮率等。

材料硬度可說是其降伏強度、彈性係數與應變硬化 等特徵之總代表,故對同一類之特殊合金(其彼此間 之彈性係數與應變硬化特徵相近),硬度值直接與降伏強度相關。

1.對刻有凹溝的試片施以衝擊,試片破壞時所受能量的大小即為材料的韌性。
2.由韌性的高低可判斷材料在使用是否會發生脆性破壞。
3.研究衝擊值間與破斷面之情況。瞭解材料之韌性與溫度的關係。

求材料受反覆荷重而不破壞的最高應力。
暸解材料疲勞破斷之發生,及其影響因素。
可研究材料之形狀大小、加工法以及荷重方式對其疲勞限度之影響。

金相實驗所要觀察、探討的是材料的顯微組織,它會因材料的組成、製程參數、加工方法、熱 處理方式而發生顯著的變化,進而影響材料之性質。故金相實驗是材料研究中極為重要的一環。

二年丁班 25號
蘇郁欣