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五金材料知识

金屬材料簡介

一﹑金屬材料分類：

通常把金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類。

黑色金屬包括鐵、錳、鉻及它們的合金。

除鐵、錳、鉻以外的83種金屬及它們的合金都叫做有色金屬。

有色金屬按密度\价格和儲量等分為五大類：

輕有色金屬、重有色金屬、貴金屬、稀有金屬及半金屬。

1）輕有色金屬：

一般指密度在4.5kg/m以下的有色金屬：

如Al、Mg、Ni、K等。

這類金屬的共同特點是：

比重小（0.53-4.5kg/m）,化學活性大，與氧\硫\碳和鹵素的化合物都相當穩定。

2）重有色金屬：

一般指密度在4.5kg/m以上的有色金屬：

如銅、鎳、鉛、鋅等。

每種重有色金屬根據其特性都有特殊的應用範圍和用途。

3）貴金屬：

包括金銀和鉑族元素。

它們在地殼中含量少，開採和提取又比較困難。

其共同的特點是：

比重大、熔點高、化學性質穩定、能抵抗酸、堿腐蝕（銀和鈀除外）。

其價格都很昂貴。

4）稀有金屬：

通常是指那些在自然界中含量少，分佈稀散或難從原料中提取的金屬。

5）半金屬：

一般指矽、硒、碲、砷和硼等。

此類金屬的物理性能介於金屬與非金屬之間，如砷是非金屬，但能傳熱導電。

6）輕有色金屬:

4.5kg/m以下的有色金屬；包括鋁（AL）鎂（Mg）鈉（Na）鉀（K）鈣（Ca）

鍶（Sr）鋇（Ba）；特點：

比重小，化學活性大，與氧硫碳和鹵素物都相當穩定；

重有色金屬:

密度4.5kg/m以上的有色金屬；如銅（Cu）鎳（Ni）鉛（Pb）鋅（Z錫（Sn）等；在國民經濟各部門中，每種重有色金屬根據其特性都有

有的應用範圍和用途；

色貴有色金屬：

包括金（Au）銀（Ag）鉑（Pt）族元素，它們在地殼中含量少，開金採取比較困難；共同特點：

比重大,熔點高,化學性質穩定能抵抗

屬堿腐蝕（銀和鈀除外），價格都很昂貴。

半金屬：

一般指矽（Si）硒（Se）碲（Te）砷（As）硼（B）等，此類金屬的物理性

介於金屬與非金屬之間，如砷是非金屬，但能傳熱導電。

稀有金屬：

通常是指那些在自然界中含量少，分佈稀散或難從原料中提取的金如鎢、鈦等。

金

屬

材

料錳（Mn）

黑

色

金鐵（Fe）鐵元素大約占地殼之元素總量的5.5%，全世界金屬總產量中鋼鐵占

屬99.5%；

鉻（Cr）

二，五金部常用金屬材料的種類

1.鋼鐵

1.1何謂鋼鐵

鋼鐵是一种合金，主要成分為鐵元素，另外有錳（Mn）銅（Cu）鉻（Cr）等金屬以及碳（C）矽（Si）磷（P）硫（S）等非金屬元素組成，其中碳所扮演的角色最重要，它決定鐵之強度，韌性、延性、展性、焊接性等性質。

1.2鋼與鐵之區別

依含碳量多寡可分為純鐵、鋼、鑄鐵三類：

純鐵---指含碳量在0.02%以下之鐵碳合金（尚含少量Mn、P、S、O等雜質）。

鋼---指含碳量介於0.02至2.0%之鐵碳合金尚含有Mn、P、S、Si合稱五大元素；

實用上以0.03---1.50%之含碳量較常見。

鑄鐵---指含碳量在2.0%以上之鐵碳合金（碳：

2.0—6.67%），常用之鑄鐵在

2.5—3.8%左右。

1.3鋼鐵之分類

1.3.1以合金含量分類

依添加合金量之多寡可分碳素鋼，低合金鋼，中合金鋼與高合金鋼。

a.碳素鋼—低碳鋼：

0.025—0.25%C

中碳鋼：

0.26—0.55%C

高碳鋼：

0.56—2.0%C

b.合金鋼—低合金鋼：

合金元素總量在5%以下。

中合金鋼：

合金元素總量在5%--10%之間。

高合金鋼：

合金元素總量在10%以上。

1.3.2以用途分類

依用途分類可分為普通鋼鐵及特殊鋼鐵兩大類：

普通鋼鐵即碳素鋼，僅含C，Si,Mn,P,S五大元素者，並不故意添加合金元素以得合金效應者。

b.特殊鋼：

為了特殊目的，加入各種合金元素，以得特殊性質者。

合金鋼如：

SCr.SCM.SNCM等

工具鋼如：

SKSKDSKH等

特殊用途鋼如不銹鋼SUS（Cr>10%）

彈簧鋼SUP

軸承鋼SUJ

耐熱鋼（4%

矽鋼片

2﹑五金部常用材料種類：

1）冷軋板（SPCC）

1﹑特性﹕以机械的或化學的方法將鋼軋輥，表面較粗糙無光澤處理。

2﹑分類﹕SPCC一般衝壓用（如咖啡類鐵盤）與SPCC-SD﹑SPCD-SD﹑SPCE-SD拉伸用（如熨斗鐵殼），

其中S表示退火處理﹐D表示麻面﹐

3﹑適用機種﹕a﹕鐵盤SPCC

b﹕熨斗鐵殼類﹑G2005本體SPCC-SD

c﹕其它類

4﹑品質要求﹕a﹕鐵盤類素材﹕

1）

素材平坦度SPCC-SD＜一般為板料且應整平﹐不適宜卷料﹐以免變形。

2）素材至少保証單面應OK﹐不可刮指甲划磕傷﹐不可凹凸點。

3）表層腐蝕生鏽嚴重（即深紅色）不允許﹐一般表層輕微生鏽（即淡紅色）可接受﹐酸洗即可去除。

4）素材外觀表面不可呈針孔﹑麻點﹑顆粒狀。

粗糙﹐尤其正面﹐以免影響涂裝品質。

外表面一般使用麻面應細小麻孔較佳。

5）材料規格正常下﹐不可偏小﹐避免缺材﹐略偏大可﹐但成本高。

b﹕熨斗鐵殼類﹑G2005本體:

1）此種素材應可拉伸用﹐硬度保証﹐一般HRB40~52間較好﹐素材偏硬即產生破裂﹐尤其因為外觀要求，尤其熨斗鐵殼需要研磨，因此表面毛細孔越細越好。

2）金光板（SPCC-SB）

鐵質﹐表面處理扎棍進行平滑處理﹐表面光亮無針孔﹐成型后可直接電鍍﹐B表示光亮表面。

一般用于煎烤器鐵殼類。

3）電解鍍鋅板（SECC）

基体為鐵質，表面電解鍍鋅，顏色由灰黑到灰亮，表面處理分為鉻酸處理和磷酸鹽處理﹐如涂裝品181本體采用磷酸處理﹐確保涂層結合強度。

SECC分沾手和不沾手兩種。

前者品質較后者差且價格低﹐根據部件的功能選定﹐如熨斗一般支架可適用沾手﹐若表面要求高如806反射板則需用不沾手。

一般SECC-N2材料品質較差﹐SECC-N4材料品質較好

4）熱浸鍍鋅板（SGCC），又名亞板

基体為鐵質，表面經熱浸鍍鋅而成，呈快狀花紋或小米狀花紋，有較好的光亮度和耐腐蝕性好﹐一般用于底座蓋類。

鋅花是如何產生﹕讓素材浸泡在濃濃的鋅液里﹐并用一種風進行吹而產生的。

一般鋅層為120g/m2,厚度17Um

熱浸鍍鋅薄鋼板（帶）SGCC

1，鋼板和鋼帶的分類与符號：

分類法

類別

符號

分類方法

類別

符號

按加工性能

普通用途

按表面結构

正常鋅花

机械咬合

小鋅花

深衝

光整鋅花

超深衝耐時效

結构

鋅鐵合金

按鋅層重量

鋅

001

100

200

275

350

450

600

001

100

200

275

350

450

600

按表面質量

I組

II組

按尺寸精度

高級精度

普通精度

鋅鐵

合金

001

120

180

001

120

180

按表面處理

鉻酸鈍化

涂油

鉻酸鈍化

加涂油

2，標記舉例

鋅層重量275g/m2,性能JY，表面結构Z，表面處理Y，尺寸精度B，尺寸0.7mmx700mmx2000mm的鋼板，標記為：

鋼板275-JY-Z-Y-B-0.70x700x2000-GB2518-88

3，鋅層重量的規定

鋅層种類

符號

三點試驗平均值g/m2

雙面不小于

三點試驗最低值（g/m2）

雙面

單面

鋅

001

100

200

275

350

450

600

100

200

275

350

450

600

170

235

300

385

510

120

154

204

鋅鐵合金

001

120

180

120

180

102

153

注：

180度彎曲試驗（鋅層符號001-350的彎心直徑=厚度，鋅層符號450-600的彎心

直徑=2X厚度），距試樣邊部5mm以外不允許出現鋅層脫落，但允許表面出現不露

鋼基的裂紋。

4，鋅層的表面結构

表面結构

特征

用途

正常鋅花

（Z）

按正常冷卻速度結晶而獲得的鋅花

一般用途

小鋅花

（X）

冷卻速度經特殊控制，鋅花尺寸小于正常鋅花

适宜涂漆和正常鋅花達不到要求的其它用途

光整鋅花

（GZ）

小鋅花經過光整處理

适宜深衝和超深衝加工及表面光洁度要求高的用途

鋅鐵合金

（XT）

在基体金屬上的鍍層是由鋅鐵合金組成，無鋅花，一般無光澤

适宜直接涂漆的某些用途，涂漆前不需要進行預處理（通常的清洗除外）

5，表面質量

表面結构

鋅層牌號

表面質量

光整鋅花

I組

100

200

275

外觀均勻一致，無任何表面缺陷

II組

100

200

275

350

允許有輕微的划傷，壓痕，大小半均勻的鋅花

正常鋅花

小鋅花

I組

001

100

200

允許有小腐蝕點，大小不均勻的鋅花暗斑，气刀條紋，輕微划傷和壓痕，小的鉻酸鹽鈍化處理缺陷，小的鋅粒与結疤

II組

275

350

450

600

除允許I組表面缺陷外，還允許存在不大于1mm的邊裂，局部的輕微鋅層起伏，輕微折痕和寬度不大于20mm輕微鍍鋅厚邊及因原板銹點而形成的輕微斑點

鋅鐵合金

I組

001

外觀均勻的色澤，允許存在輕微的划傷，壓痕和鉻酸鹽鈍化斑點

II組

120

180

外觀允許有不均勻的色澤及輕微的划傷，壓痕和鉻酸鹽鈍化斑點

注：

1，表面因為運輸和短期儲存容易產生白銹，因此應該選用一种表面處理方法（L，Y，LY），如無注明，按鉻酸鈍化處理；

2，需方對表面結构無要求時，按正常鋅花；

3，表面質量除雙方特殊協議外，僅檢查一面。

．5）熱浸鍍鋁板

基体為鐵質，表面經熱浸鍍鋁而成，呈灰白色，手感好，具有良好的耐熱性，耐腐蝕性，熱反射性好﹐常用隔熱板﹑反射板類用來隔熱﹑反射熱能﹐用途可分為一般用與深抽用。

適用于煎烤器隔熱板與反射板類。

6）鍍鋁鋅鐵板

基体為鐵質﹐其加工工藝類似鍍鋁鐵板，表面經熱浸鍍鋁鋅而成，外觀呈亮色小快狀花紋，有更佳可觀性﹐其感溫﹑導熱性能較好﹐適用于保溫盤﹑導板類。

成份

重量

體積

55%

80%

43.5%

19%

1.5%

7）鋁板（AL）

鋁及其合金:

鋁是一种銀白色金屬，在地殼中的藏量僅次于氧和矽，約為地殼總量的8.0%,超過了鐵（5.8%）的藏量.是地球上儲是最多的一種金屬元素,其化學性質活潑,與氧的親和力大,因此,自然礦物中一存在金屬鋁.鋁在金屬材料中,其產量僅次於鋼鐵,為非鐵金屬產量之首.而增長率卻大大超過了鋼的增長率,它有著廣泛的用途,主要具有以下特點:

（1）密度小,約為鐵密度的1/3,2.648g/cm3,;

（2）可強化,通過添普通元素和熱處理而獲得,及不同程度的強化,其最佳者的比強度可與優質合金鋼媲美;

（3）易加工,可鑄造,壓務加工,機械加工成各種形狀;

（4）導熱,導電性能好,僅次於金銀和銅;

（5）表面形成緻密的Al2O3保護膜而耐腐蝕;

（6）無低溫脆性,無磁性;

（7）對光和熱的反射能力強和而核輻射;

（8）沖擊不產生火花,美觀.

鋁是強度低,塑性好的金屬,合金化的首要目的在於提高強度,綜合考慮其加工性能,抗腐蝕性能和其他特殊性能的要求.鋁能和大多數金屬形成合金,大部分以鋁-鋁合金應用於航空航太工業材料,密度小,彈性模量高,比強度高,中子吸收截面大和放射性半衰期短等特點.但鋰的化學性質活潑,提取較困難,價格昂貴,合金化工藝複雜,尚未大量採用.鋁合金:

一、鋁合金的分類與標示：

1.分類:

鋁合金种類繁多，据生產方法的不同,可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類.

2.變形鋁合金塑性好,可通過壓力加工方法生產出板、帶、線、管、棒、型材或鍛件。

有幾種變形鋁合金熱理效果不明顯，稱熱處理不強化鋁合金，包括工業純鋁和防銹鋁。

主要通過固溶強化和加工硬化來提高強度；熱處理可強化的變形鋁合金主要通過淬火和時效或形變處理來使合金強化，包括硬鋁、超硬鋁、鍛鋁及特殊鋁。

3.鑄造鋁合金合金元素含量高,有效多的共晶體,因而鑄造性能好,但塑性低,適於鑄造零件,亦可通過熱處理強化或調整力學性能.

二、標示

1.我國鑄造鋁合金的表示方法:

-B（變質處理）-S（砂型）

-F（鑄態）-J（金屬）

-T1（不需淬火的人工時效）-R（熔模）

-T2（退火）-K（殼型）

-T4（淬火加自然時效）

-T5（淬火加工不完全人工時效）

-T6（淬火加工完全人工時效）

-T7（淬火加工穩定化處理）

-T8（淬火加工軟化處理）

說明：

a..如為鑄造合金錠則在2L後加17,如為優質代號後加A,例:

2LD101A,表示鋁矽系2L101優質合金錠;

b.需表示狀態時,在合金代號後用短橫線邊連代號;c.鑄造方法代號不寫入合金代號中.

2.變形鋁合金的代號:

合金牌號標示

狀態標示（在合金牌號後加狀態代號和特性代號）

合金代號

合金系統

狀態代號

特性代號

字母後加1-2位序號

鋁含量或主要合金化元素

工業純鋁L

鋁含量東主要合金化元素

防銹鋁LF

WAl

硬鋁LY

鍛鋁LD

超硬鋁LC

特殊鋁LT

釺焊鋁LQ

L代號後的數位表明鋁的純度，其他代號後的數位表示一定成分的合金。

3﹑變形鋁及變形鋁合金的分類（按主要合金元素分類）國外編號

主要合金

代號

常用

主要用途

純鋁（99%）

1***

1100

1050

可作為伸展及其它用途﹐但其強度比AL_Mn系稍差

2***

可作為伸展用合金﹐但有不純物

3***

3003

一般作為伸展用合金之用途

4***

鑄造用

5***

最有名的耐蝕合金﹐但加工性低下

Mg+Si

6***

7***

伸展用﹐耐蝕性差﹐一般採用合板使用

其他元素

8***

備用系列

9***

退火狀態

O狀態

H121/4硬﹐完全退火后冷加工硬化﹐變形量為18%

H141/2硬﹐完全退火后冷變形約為35%

H163/4硬﹐完全退火后泠變形約為55%

H18硬性﹐完全退火后冷變形約為75%；H19超硬性

常用“O”----拉伸用“H14”-----一般用

各種AL之化學成份（%）

牌號

鋁

硅

鐵

銅

錳

鎂

鉻

鋅

釩

鈦

1050

99.5

0.25

0.4

0.05

0.03

1050A

99.5

0.25

0.4

0.05

0.07

0.05

1100

硅+鐵0.95

0.05~0.2

鈹0.0008

0.1

3003

96.9~97.55

0.6

0.7

0.05~0.2

1.0~1.5

0.1

3004

95.7~~96.7

0.3

0.7

0.25

1.0~1.5

0.8~1.3

0.25

4047

85.64~~87.64

11.0~13.0

0.6

0.3

0.1

0.2

鈹0.08

5050

92.85~93.65

0.4

0.7

0.2

1.1~1.8

0.1

0.25

5251

95.85~96.75

0.4

0.5

0.15

0.1~0.5

1.7~2.4

0.1

0.15

5052

95.9~96.7

0.25

0.4

0.1

2.2~2.8

0.15~0.35

0.1

6061

96.02~97.36

0.4~0.8

0.7

0.15~0.4

0.8~1.2

0.04~0.35

0.25

0.15

1﹑僅適用于電焊和堆焊用。

各種AL之化學成份（%）（JIS）

牌號

鋁

硅

鐵

銅

錳

鎂

鎳

鋅

鉛

錫

ADC-3

9~10

0.9max

0.6max

0.3max

0.4~0.6

0.5max

0.03

0.1max

SDC-10

7.5~9.5

0.9max

2.0~4.0

0.5max

0.3max

0.5max

1.0max

0.05

0.3max

ADC-3T

11~11.5

0.7~0.9

0.5max

0.35max

0.4~0.5

0.5max

0.2max　

0.05max

0.1max

ADC-12

9.6~12.0

0.9max

1.5~3.5

0.5max

0.3max

0.5max

1.0max

0.3max

AC4C

6.5~7.5

0.4max

0.25max

0.35max

0.25~0.45

0.1max

0.35max

0.1max

0.05max

ADC-3A

分類﹕1）AL30032）AL11003）AL10504）AL40475）AL5052

成份鑒定﹕化驗各類鋁材特性﹕

1）AL3003﹕具有優良導熱性與耐蝕性﹐適宜深抽﹐如成型鋁鍋類及感溫類部件。

2）AL1100﹕具有良好的導熱性與耐蝕性﹐適宜淺深抽﹐如732入水蓋。

3）AL1050﹕較好的導熱性﹐鋁成份較高﹐一般生產溫杯盤﹑蓄水蓋。

4）AL4047﹕較好的導熱性與焊接性能優越﹐材料較脆﹐如2808感溫焊接鋁片等。

5）AL5052﹕隔熱性能好﹐用于散熱﹑隔熱類﹐但不可深抽如7307蓋片﹑遮熱板。

各類AL材成份范圍表:

成份

材質

釩

AL1050

99.5

0.25

0.40

0.05

0.03

0.05

AL1100

Si+Fe=0.95

0.05~0.2

0.05

0.10

0.0008

AL3003

0.6

0.7

0.05~0.2

1.0~1.5

0.1

AL3004

0.3

0.7

0.25

1.0~1.5

0.8~1.3

0.25

AL4047

11~13

0.6

0.3

0.10

0.2

0.008

AL5052

0.25

0.4

0.1

2.2~2.8

0.1

0.15~0.35

AL5051

0.25

0.4

0.1

1.7~2.4

0.15

AL6061

0.4~0.8

0.7

0.15~0.4

0.15

0.8~1.2

0.25

0.15

0.04~0.35

第四部分、鋁及鋁合金

1、鋁（Al）

鋁之比重為2.7，系由（AL2O3-3H2O\AL2O3-H2O）精煉而來；鋁之所以有耐腐蝕，系其在空气中表面產生一層薄薄而頑強之氧化物成為渣垢（Dross），可以阻止內部發生氧化。

此氧化物可以被苛性蘇打及Halogen酸所溶解，故鋁對苛性蘇打及Halogen酸無耐蝕性。

鋁含不純物Cu、Ni、Fe有害于耐蝕性，但Mg、Si、Mn之影響則較少。

鋁由于常溫加工之條件之差別，其机械性質變化范圍相當之廣。

JIS規格中，常溫加工鋁可分為軟質，1/4硬質、1/2硬質、3/4硬質及硬質5种。

純度99%之鋁之硬度（HB）：

軟質（23）、1/4硬質（28）、1/2硬質（32）、3/4硬質（38）、硬質（44）。

2、鋁合金

鋁合金由于熱處理實施方法之不同，可分類為析出硬化之熱處理合金，及無熱處理效果之合金。

熱處理法可分為三种基本形勢：

1、溶体化處理：

系加熱至完全成為固溶体之溫度為止，然后急冷之，組織全体變成過飽和之固溶体之處理。

2、人工時效處理：

將過飽和固溶体加熱于120—200度之溫度，使過飽和成分析出之處理。

3、退火加熱于溶体化處理溫度与人工時效溫度之中間溫度，使析出后之微粒子凝聚，或為除去殘留應力，而希望使材質達到軟化目的一种處理。

一般之鋁合金，在合金記號之后記有如下之熱處理記號：

---F具有制出狀態后之材質（壓延狀態擠出狀態，鑄放等）；

---R具有高溫壓延狀態之材質；

---O退火后之材質（僅用于展伸材）；

---H加工硬化后之材質（此外，并有以下之輔助記號）

---H1n只接受加工硬化之材質

---H2n加工硬化后，并接受适度之退火處理之材質

---H3n加工硬化后接受安定化處理之材質

n系如下面之數字記入之：

n=2（1/4硬質），3（3/8硬質），4（1/2硬質），5（5/8硬質），6（3/4硬質），8（硬質）

---W淬火處理后，而時效硬化正進行中之材質

---TF、O、H以外之熱處理之材質

---T2退火后之材質（只用于鑄件）

---T3溶体化處理后接受常溫加工硬化之材質（意指一般校正程度為极小的加工度的6%時，則使用“---T36”之記號注明之）

---T4溶体化處理后，并經充分常溫時效硬化完成后之材質

---T5高溫加工后急冷，并只接受人工時效硬化處理之材質

---T6溶体化處理后而回火處理之材質

---T8溶体化處理后常溫加工硬化，其次再回火之材質

---T83溶体化處理后約3%之常溫加工，其后再回火處理之材質

伸展用之鋁合金，主要者有Al-CU系合金，JIS規格之主要鋁合金，其記號如A2014，一般，A系指Al之意思，最初之數字乃表示主要之添加元素；如1表99%以上之純鋁、2表Al-CU系、3表Al-Mn系、4為AL-Si系、5表Al-Mg系、6表Al-Mg-Si系、7表AL-ZN系、8表示其它者。

3、鋁合金分類：

A、Al-Mn系合金，一般作為伸展用合金之用途，含Mn約1.5%之鋁

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