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四、材料性質和特性
4.1
工程材料性質：
4.1.1
抗拉強度
(Tensile
strength)
˙
Tension test
是最常用於決定材料機械性質的一種測試
.
該試驗需要一測試試樣
(test
specimen)
大都為實心且為圓形
.
Gage length
l
0
＝
50mm (usually)
A
?
→
D
0
＝
12.5mm
Engineering stress
＝
σ
＝
P/A
0
Engineering strain
＝
e
＝
(l
－
l
0
)
∕
l
2
Modulus of
elastistic
，
E
=
σ
/e
(
表示材料的剛性
).
4.1.2
材料可分類為：
A.
金屬
：
（非鐵：
1.
強度不高但抗蝕性好<
/p>
2.
貴）
1.
鐵：灰鑄鐵、展性鑄鐵、
steel
、
白鑄鐵、熟鐵。
2.
非鐵：
Al
、
Co
pper
、
Mn
鎂、
< br>Ni
、
Ti
、
< br>Zin
鋅。
B.
非金屬：
（
difference
：
有機通常
可溶解於有機液中，
ex
：
乙醇、四氯
化碳、
But
waker.
無機則可溶於水）
1.
有機：塑膠、石油產品、木材、紙、橡膠、皮革。
2.
無機：
礦物、水泥、陶瓷、玻璃、石墨。
˙非鐵金屬強度大都不高，但抗蝕性較鐵材好，
but
大都較
貴。
˙當其他元素加入金屬中，
以加強他的特性時，此種組合體稱為合金（
Alloy
）
ex
：<
/p>
黃銅＝純銅＋鋅，青銅＝純銅＋錫，鋼＝純鐵＋碳。
˙純金屬會在恆溫下凝固，但合金則否。
ex
：
1.
鐵→礦物在鼓風爐中產生。
2.
鋁→鋁礬土礦→氧化
物→電解法產生高熱→還原成鋁。
4.2 Structure
of Alloy
˙不定形
or
非晶體
(amorphous)
：
材料由液體固化，但沒有明確的原子晶格結
構，如液體一樣，以隨機排列。
(ex
：
< br>玻璃
)
< br>˙結晶性
(crystalline)
：
即材料在凝固時，原子會自動排列成幾何模型，此原子
模型會順應材料的空晶格子
(space lattice)
ex:
體心立方格子
(bcc)body centered cubic.
面心立方格子
(fcc)face centered cubic.
（較佳延展性）
have mast density
面密方格子
hexagonal close paclced.
（延展性差）
（鈹，鎘，鎂，鈦）
→彎曲或加工時會變得更脆。
<
/p>
˙若干固體金屬如鐵，當溫度達到臨界溫度，就會改變其晶子結構的型式，
這種改變稱為
”<
/p>
同素異形
”
(allotropic)<
/p>
，
（每種格子結構有不同的特性）
。
ex:
鐵→體心立方→稱α鐵（鉻、鉬、釩、鎢，
have the
same structure
）
→室溫極高於
1394
℃
(2541
℉
)
鐵→面心立方→γ鐵（鋁、銀、銅、金、鎳、鉛、鉑）
→
910
℃～
1394
℃
(1
679
℉
)
˙純金屬的性質可藉由晶格型式來判斷，
but
合金的晶格結
構則不易估定。
˙
Substitutional Solid
Solution
（置換型固溶體）
：
任純金屬加入元素會改變其晶格大小，形成合金不同，晶
格的型式亦不同，
所加入元素
的原子可代替溶劑
or
金屬中的某些原子的原來位置，此合金則
called
substitutional solid solution.
Add solute to
solvent
→
合金
alloy
ex:
Zinc
→
Lattice of copper
，
改變
Zinc
的含量可改
變黃銅合金的性質。
Principles for complete form the
substitutional solid solution.
2 metals must have similar caystal
structure difference in their atomic radii should
be
less than
15%.
˙
Inserstitial solid solution
（插入固溶體）
：所加元素的原子插入溶劑原子的空間
（空隙）
，此合
金稱之。
(Solute atom size is much smaller
than that of solrent atom )
ex:
鐵（
Iron
）中的碳（
Carbon
）即屬此種→鋼
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