Page 6 - BC10710_機械材料(上)

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１ ２ 翻轉教學前哨站
1 藉由簡單的應用問題，幫助學
翻轉 教學前哨站 1
★下列各題敘述，請依你所認知或瞭解，選出最正確的答案。
□□□ C 1. 下列何者是尚未經過加工的物質？ Chapter 生認識他們所學內容的相關
A B
(A) 樹木 (B) 輪胎 (C) 大理石地板。
□□□ C 2. 何者不屬於金屬的特性？ 性，提升學習自信心，培養學
A B
金屬材料的認識
(A) 容易生鏽 (B) 脆且硬 (C) 導電性很好。 Chapter 1 金屬材料的認識 15
□□□ C 3. 塑膠臉盆是哪一種材料的製品？ 習樂趣。
A B
(A) 低分子材料 (B) 中分子材料 (C) 高分子材料。
為了改善或增強純金屬的性質，一般常在純金屬中加入其他的金屬元素或非金屬元
□□□ C 4. 不鏽鋼餐具不生鏽主要是因為它含有 素，即形成所謂的合金。金屬是由原子所構成的，原子本身的構造與組織可以決定金屬
Cu、Al、Au、Ag、Pb、Ni、Ca、Sr、Ir、Th、Rh、Rd、β-La、β-Ce、Pt
A B
(A) 鉻 (B) 銅 (C) 鋅 元素。 的許多性質，諸如軟硬程度、加工難易度及物理或機械性質等。 等。 面
心立方格子性質富延展性，易於加工。
□□□ C 5. 日常生活中，最常看到的金屬製品材料為何？
A B
(A) 銅 (B) 鎂 (C) 鐵。
□□□ C 6. 鋼是一種 (A) 純金屬 (B) 合金 (C) 高分子材料。
3 六方最密堆積格子 本章節次
A B
□□□ C 7. 下列哪一種材料絕緣性極佳？ 1-1 材料特性 章首頁
A B
(A) 不鏽鋼 (B) 複合材料 (C) 陶瓷材料。 2
六方最密堆積格子（Hexagonal Close-Packed Lattice）簡稱為 HCP，如表
1-2 金屬及合金的通性
□□□ C 8. 下列哪一種材料的再結晶溫度較低？ 1-3 金屬的結晶構造、組織與塑性變形
A B
1-3(c)
(A) 鋁 (B) 鉛 (C) 鎂。 所示。在六方體中原子排列成六方柱體，十二個頂點位置各有一個原子， 各章首頁安排「本章節次」及
1-4 金屬的凝固與變態
□□□ C 9. 下列何者不是金屬發生變態的條件？
A B
(A) 濕度 (B) 壓力 (C) 溫度。 中心各有一個原子，柱體內部有三個原子。在頂點上任一個原子皆由 「學習目標」，提供學生課前
上下端面
學習目標
1
□□□ C 10. 下列何者是比重小於 4 的輕金屬？ 目標一：瞭解材料的分類及特性
鄰近六個單位晶胞所共用，故每一個晶胞均擁有
個原子。上下面之原子是由
A B
(A) 銅 (B) 鋁 (C) 鋅。 6
目標二：瞭解金屬及合金的通性 掌握學習重點方向。
二個單位晶胞所共用，所以每一個晶胞擁有 1 個原子。柱體內三個原子為晶體
目標三：瞭解金屬的結晶構造、組織與塑性變形
2
目標四：瞭解金屬的凝固與變態的現象
答對 7-8 題
答對 0-3 題
上課要專心！
診斷 本身所擁有，不與其他晶胞所共用。故每一個 HCP 單位晶胞所包含之完整原子
底子打的不錯唷！
報告 好棒棒，再加油！ 1 1 答對 9-10 題 page page
答對 4-6 題
總數為 12× 6 + 2× 2 可以當小老師！ 1.(A) 2.(B) 3.(C) 4.(A) 5.(C) 6.(B) 7.(C) 8.(B) 9.(A) 10.(B) 26 學習目標回顧 28 課後習題 教學節數：8 節
+ 3 = 6（個）。此外，六方最密堆積格子的各邊長關係
a 1 = a 2 = a 3 ≠ c 且座標軸間夾角為 α = β = 90°，γ = 120°。屬於 HCP 的金屬元素有
Mg、Be、Hf、Os、Er、Nd、Re、α-Ti、α-Zr、α-Ce、α-La、Cd 等。六方最密堆
積格子的性質硬且脆，不易加工，常須加溫使稍具延性後方可加工。
３
表 1-3 三種主要結晶格子型式（示意圖） 圖表說明
格子種類 (a) (b) (c) 3
表示型態 體心立方格子 面心立方格子 六方最密堆積格子 表格內之圖示，清晰易懂，標
示出原子的排列形式，透過假
結晶排列的形式
1
（立方體球型） 想的球心連線示意圖，可了解
單位晶胞內含之原子數量。
假想的球心
2
連線示意圖
單位晶胞內含有
3
之原子數量
４
逼真的圖解說明
4 18 機械材料 上 Chapter 1 金屬材料的認識 19
繪圖流程以全彩呈現，加入 3D 輥輪 加工方向 輥輪 加工方向
視角，使學生能更容易了解順 原始結晶組織 輥輪 新結晶粒 原始結晶組織 輥輪 伸長晶粒
再結晶組織
序過程，圖示清晰美觀。 (a) 熱作加工結晶粒之變化 圖 1-11 熱作與冷作加工 (b) 冷作加工結晶粒之變化 拉伸變形加工 圖 1-12 壓縮變形加工例—直接擠製加工
冷作加工 藉由拉力使得材料直接或間接產生變形的加工方式。如圖 1-13 所示為抽
將金屬材料在本身的再結晶溫度以下的溫度施以塑性加工者稱為冷作加 製加工，係將材料利用數個內徑不等之模具，連續抽拉以縮減其直徑而成製
工、常溫加工或低溫加工（Cold Working）。常用於冷作加工材料有鉛、錫、 品。例如：各種金屬線及注射針頭等均為此法之應用。一般於抽製前先將原
鋅等，如圖 1-11(b) 所示為冷作加工結晶粒的變化情形。 料加以清理或酸洗處理，再予以塗層以防止氧化及作為潤滑劑之用。
1. 冷作的優點
(1) 金屬表面不易產生氧化層。
(2) 材料的強度及硬度增加。
(3) 冷作後，材料的尺寸精度較熱作為高。
2. 冷作的缺點
(1) 金屬內部產生殘留應力，必須以熱處理方式消除之，常以弛力退火（參
見 119 頁：弛力退火）方式處理。
圖 1-13 拉伸變形加工例—抽製加工
(2) 冷作所須之加工能量較熱作為大。
彎曲變形加工
(3) 冷作後，材料的延展性降低。
主要藉由拉力或壓力產生彎曲力矩使材料彎曲變形的加工方式，如圖 1-14
4 塑性加工的方法 所示為彎曲加工例子。將金屬材料在沖床上以定型的模子彎曲成一定形狀。
塑性加工的方法很多，主要方法有下列幾種：
衝頭 胚料回彈
壓縮變形加工 胚料成型
藉由壓力使得材料直接或間接產生變形的加工方式。如圖 1-12 所示為直 胚料 ＞θ
接擠製加工。將金屬材料加熱至塑性狀態或半固體狀態，置於壓力室內並以 θ
壓力柱迫使其經過各種模具而得到所需之形狀。
下模
1 2 3
圖 1-14 彎曲變形加工例—彎曲加工
iii