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例如:GS-C30为铸钢，含碳量0.30％4VH大湾区工业设计网
G-X120Mn12表示含碳量1.20％的铸铁，含锰量12％。4VH大湾区工业设计网
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表1 德国工业标准DIN 之铸铁分类4VH大湾区工业设计网
GS = 铸钢4VH大湾区工业设计网
GG = 一般灰铸铁4VH大湾区工业设计网
GGL = 片状石墨铸铁4VH大湾区工业设计网
GGG = 球状石墨铸铁4VH大湾区工业设计网
GT = 一般展性铸铁4VH大湾区工业设计网
GTS = 展性灰铸铁4VH大湾区工业设计网
GTW = 展性白铸铁4VH大湾区工业设计网
1-4材料的选用4VH大湾区工业设计网
1-4-1 材料选择的根据4VH大湾区工业设计网
材料的种类繁多，而且性质互异，因此无论铁金属和非铁金属材料，或者随后即将讨论的非金属材料自然都有不同的应用场合。一项产品在选用材料时，会因使用场合(例如：强度的要求、环境的因素、成本的考虑等)而不同，而各种材料由于结构的不同，也有其适当的用途，因此如何使材料的应用能适材适所，就是材料选用的最大准则。本章将提出材料选择的几个重要考虑因素，并举实例具体说明。 4VH大湾区工业设计网
(一)材料的规格要符合使用的需求4VH大湾区工业设计网
选择材料最基本的考虑，就在满足产品的特性及要求，例如：抗拉强度、切削性、耐蚀性等。许多材料似乎都可以满足使用的需求，但是如果选择具有正字标记或符合国家标准的材料，例如：我国的CNS 日本的JIS 美国的ASTM、 SAE、 AISI、 UNS 德国的DIN等，由于其化学成分及机械性质都经过试验，有一定的保证，因此品质将更有保障。4VH大湾区工业设计网
(二)材料的价格要合理4VH大湾区工业设计网
价格是选择材料的另一个重要因素。因为优秀的材料如果价格高昂，产品的成本势必提高，竞争力就会降低。因此如果材料不是唯一的选择，那么价格合理的同级材料或以开发新产品替代都是不错的解决方案。 4VH大湾区工业设计网
(三)材料的品质要一致4VH大湾区工业设计网
产品如果是单一的就不必考虑一致性的问题，但是如果是属于大量生产的东西，材料的供应就必须稳定而且品质一定才行，否则因产品不良造成退货或是赔偿，无论是金钱及信誉的损失可能都将难以弥补，因此在选择材料供应之初，材料品质的一致和来源的稳定性也是重要的考虑因素。4VH大湾区工业设计网
1-4-2 钢铁材料的选用4VH大湾区工业设计网
以上提到的是材料选用的原则。而钢铁材料由于在机械上使用广泛，因此必须针对其特性考量。钢铁材料的选用，常遭遇的还有三个问题：(一)使用碳钢或合金钢(二)局部或全部淬火(三)用铸造品或锻造品。4VH大湾区工业设计网
碳钢的价钱便宜，但合金钢易于淬火、硬化深度大、抗回火软化佳。承受的负荷则关系局部或全部淬火，负荷大的零件以全部淬火为宜，表面淬火则可承受耐疲劳及磨耗的场合。4VH大湾区工业设计网
锻造与铸造在制造一直是竞争不止，传统的铸造品虽可以制造复杂或有内孔的零件，但被认为偏析、气孔、韧性差，锻造品则较强韧，但铸造技术及材料的进步，己可以达到均质、强韧，加以铸造有一次成型的优点，因此目前铸件占较有利的趋势。4VH大湾区工业设计网
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1-4-3 应用实例4VH大湾区工业设计网
(一)引擎材料的选用4VH大湾区工业设计网
机械产生动力来自于引擎，常见的引擎如：空压机、汽机车、电机原动力厂等。引擎各部份零件承受不同的负荷、温度等工作条件，因此有不同的材料选择考虑。以下仅以其中较重要的汽缸体、曲柄轴及进排气阀加以说明。4VH大湾区工业设计网
1. 1. 汽缸体4VH大湾区工业设计网
汽缸由于形状复杂，又有冷却管路，因此只能用铸造方式，汽缸由于要求良好强度大、耐磨、耐蚀、导热性佳、膨胀系数低。因此灰铸铁就是很好的选择，唯一问题是比重稍大。如果需要轻量化，使动力提高，就可以考虑铝合金。唯铝合金的磨耗性较差，这一点也要考虑。4VH大湾区工业设计网
2. 2. 曲柄轴 4VH大湾区工业设计网
虽然曲柄轴的形状也很复杂，不过也并不是非用铸造不可，曲柄轴的受力很大，因此锻造钢品是传统上的选择，不过延性铸钢(球墨铸铁)的发展，使得铸造品在中小型汽车上也占一席之地。4VH大湾区工业设计网
如果使用锻钢，必须考虑硬化能的问题，因此常用的有铬钼钢(SAE 4140)或中碳钢SAE 1035及SAE 1050。4VH大湾区工业设计网
3. 3. 进排气阀4VH大湾区工业设计网
进排气门最重要的是耐高温和耐腐蚀，尤其是排气阀的工作温度，往往700℃以上，而且必须 承受燃料燃烧后产生的水气和腐蚀性铅化合物，因此采用耐热钢是最初的考虑，其后陆续有使用沃斯田铁系不锈钢或英高镍(Inconel)者。4VH大湾区工业设计网
(二)材料的取代和新材料的选用4VH大湾区工业设计网
由于材料的改良和新材料的不断发展，许多制品原来使用的材料，可以替代而性能更佳，价格更便宜。以日常应用来说，例如：二十年前的眼镜框，使用白铜或镀层，其后因为腐蚀问题而改用不锈钢，至今更因为钛的轻量化、高强度比且耐蚀而再度取代。4VH大湾区工业设计网
近年来由于航天工业，轻量及高强度的要求，因此在机件上钛的使用也很广，而外装上，复合材料(尤其是碳纤维和玻璃纤维强化塑料)则大量的应用。另外，为了极高速航具和航天飞机的需要，工程陶瓷应用在承受高温的部分的包覆(Ceramic Tiles)更是不可或缺。4VH大湾区工业设计网
摘 要4VH大湾区工业设计网
1．规格(Specification)是产品需求的叙述，也是数据技术沟通的依据为了增进效率及提供产品零件的互换性，必须制定的规格，以作为生产者及使用者依循的规范。4VH大湾区工业设计网
2．在工业上，钢铁材料必依其化学成份，使用一定的编号以利于选用。目前，在我国较常用的规格有三种：中国国家标准(CNS)、日本工业标准(JIS)、美国钢铁学会－美国汽车工程师学会(AISI-SAE)。另外德国工业标准(DIN)和美国统一标准编号(UNS)相关业界有时也会采用。4VH大湾区工业设计网
3．CNS之钢铁材料的编号，主要由下列三部分组成：4VH大湾区工业设计网
第一部分为材质，铁以F表示，钢以S表示。4VH大湾区工业设计网
第二部分表示标准名称或是制品用途或主要合金元素或含碳量(结构用碳钢时)。4VH大湾区工业设计网
第三部分为该材料之种类号码，或是最低抗拉强度、降伏强度。若是表示最小抗拉强度或最小降伏强度，通常以三位数字表示，常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。4VH大湾区工业设计网
4．AISI和SAE以四个(或五个)数目字为记号来分类。其中4VH大湾区工业设计网
第一位数，表示钢料的种类。4VH大湾区工业设计网
第二位数，为主要合金元素的百分值；0表示无其它合金元素。4VH大湾区工业设计网
第三、四位数(或第三、四、伍位数字)代表含碳量。4VH大湾区工业设计网
钢 种 编 号 钢 种 编 号4VH大湾区工业设计网
碳钢 1××× 耐热钢 30×××4VH大湾区工业设计网
普通碳钢 10×× 钼钢 4×××4VH大湾区工业设计网
易削钢(加硫) 11×× Cr(0.7％) 41××4VH大湾区工业设计网
锰 钢 13×× Ni-Cr 43××  文  /  3d3d_06

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