圖解加工材料: 兼顧品質x成本x交期之外觀與實用性

推薦序

前言
●製作產品時所必備的材料知識
為了解決上述困難
本書的預設讀者群
本書的構成和閱讀方式
本書所介紹的各種材料
關於單位
關於專門用語

目錄
第一章 材料知識的全貌
●掌握材料和熱處理的全貌
材料的全貌
熱處理的全貌
掌握主要材料的特徵

●選擇材料時的重要考量因素
從品質●費用●交期的觀點來看
品質的參差程度
加工的容易程度和製造成本
備有多樣的形狀和尺寸
取得容易程度

●為什麼材料知識是困難的？
妨礙理解的五大障礙
材料種類很多的理由
溶入其他的成分
為減少種類所做的規範
最難應付的結晶構造
材料光用看的沒有辦法判別
JIS規格和實務感覺的落差
只靠知識是很難選定材料的

第二章 材料的性質和機械性質
●和日常相同的感覺
以3大切入點檢視材料性質

●強勁性是什麼？
機械性質的全貌
施力時所產生的彈性‧塑性‧破斷
彈性‧塑性‧破斷各自的活用案例
在「彈性範圍內使用」為結構組件的設計基準
將強勁性以「剛性」和「強度」分開理解
掌握住「剛性」和「強度」的意象
剛性的程度可以從縱彈性係數來理解
拉伸所產生的變形量可以簡單地計算
從降伏強度（耐力）和抗拉強度來理解強度
應力和應變（應用篇）
閱讀應力─應變曲線圖（應用篇）
以形狀和尺寸來對應「剛性」
在一般性的使用條件下，「強勁性」並不需要特別檢核

●硬度和韌性
在「強勁性」之後理解「硬度」和「韌性」
「硬度」的定義
4種硬度試驗
「強勁性」和「硬度」在使用上的區分
對韌性的定義
「柔軟度」和「韌性」是不一樣的

第三章 物理性質和化學性質
●重量、導電率及磁性
靜態性的物理性質
表現重量的密度
表現通電容易程度的導電率
具磁性的材料

●思考熱的影響
受熱所產生的延展與傳導速度
延展要從線性熱膨脹係數來讀取
計算因熱產生的延展量
圖面上指示的尺寸是以20度為條件
對於減少因熱產生的延展
表現傳熱速度的熱傳導率
關於化學性質─生鏽
對化學反應的性質
生鏽是本來就會有的樣子
發生生鏽的機制
惡性的紅鏽和良性的黑鏽
不鏽鋼和鋁也會生鏽
對紅鏽的對策
完美利用紅鏽的暖暖包

充電站 藉由鑽孔加工來實際感受材料的差異

第四章 鋼鐵材料
●從鐵礦石提煉出鋼鐵材料
為什麼鐵被廣泛使用？
在所有產業都被使用的鐵
產出鐵的製鐵和製鋼
以壓延機製作鋼（熱間壓延）
進一步壓延做成薄板（冷間壓延）
鑄造用的鑄鐵
高爐廠商和電爐廠商
從鐵礦石到鋼鐵材料

●整體掌握鋼鐵材料
含碳量決定鐵的性質
依碳含量變化的各種特徵
主要的五大元素
區分碳鋼與合金鋼
鋼鐵材料的分類
熱間壓延的黑皮材和冷間壓延的磨光材
材料記號的讀法

●碳鋼
碳鋼的全貌
市售品的形狀
SPC材（冷間壓延鋼板）
SS材（一般結構用壓延鋼材）
S-C材（機械結構用碳鋼鋼材）
S-K材（碳工具鋼鋼材）
其他碳鋼（SM材和SB材）

●合金鋼
合金鋼的全貌
不鏽鋼（SUS材）的概要
各種不鏽鋼（SUS材）
合金工具鋼鋼材和高速工具鋼鋼材（SK*材）
機械結構用的碳鋼和合金鋼的差別
機械結構用合金鋼（SCr、SCM、SNC、SNC材）
超硬合金
高張力鋼
其他的合金鋼（SUP材、SUJ材）

●鑄鐵
鑄鐵和鋼的加工方法不同
抗壓強度強但抗拉力強度弱的鑄鐵
FC材（灰口鑄鐵品）

第五章 非鐵金屬材料及非金屬材料
●鋁及鋁合金
使用率僅次於鐵的鋁
鋁的JIS記號
比較鐵與鋁的特徵
各種類特徵

●銅和銅合金
銅的歷史比鐵還久
銅的JIS記號
將銅的特徵和鐵做比較
各種類的特徵

●其他非鐵金屬材料
鈦和鈦合金
鎂和鎂合金

●塑膠
塑膠概要
塑膠的分類
塑膠的全體樣貌
通用塑膠（壓克力樹脂和聚氯乙烯）
工程塑膠（聚碳酸酯）
熱固性塑料（酚醛樹脂/Bakelite/電木）

●陶瓷
陶瓷為燒製品
陶瓷的分類
精密陶瓷

充電站 從切削性和焊接性來看材料特徵

第六章 熱處理
●為什麼要做熱處理？
熱處理的目的和全貌
加熱和冷卻的4個要素
各個熱處理的溫度控制

●淬火回火
提升「硬度」和「韌性」
含碳量0.3%以上才有淬火效果
藉由回火來調整硬度和韌性
施作淬火的判斷
選擇合金鋼時的兩個理由
淬火時的淬裂和應變的對策

●退火和正火
退火的目的
正火的目的

●僅施做於表面的熱處理
將表面硬化的高週波淬火
將材料浸入碳素的滲碳處理
充電站最高品質的鐵就是日本傳統的玉鋼

第七章 材料選定的程序
●在選定材料時的基本考量
品質、成本和交期
為了使材料標準化

●基本上用碳鋼，特殊用途則用合金鋼
介紹標準化的一個例子
最初的判斷基準為輕量度
成為通用材的SS400（舊SS41）
做為萬能選手的S45C
使用合金鋼SCr或 SCM的目的
黑皮材和磨光材
3.2mm以下的板金選用SPCC
需要耐磨性時選用SK95（舊SK4）
磨耗激烈時採用合金工具鋼或高速工具鋼
以消耗品來處理磨耗的思考方式
需要耐蝕性實則選用SUS304和SUS303
對應特急件就用SUS430
鋼板的固定尺寸

●輕量的鋁材料
追求輕量
輕量化可動部位，裝置整體變小變便宜
速度也會變快
使人力作業輕鬆的輕量化
鋁材的選定程序
通用材的A5052和高強度材的A7075
薄板就選用A1100P

●高自由度的塑膠材料
塑膠材料的選定程序
要更輕就選電木
活用透明性的壓克力樹脂和PVC
射出成型的材料和金屬模具設計及工法有關

●在強勁性上活用材料力學
在材料知識的學習上不能搞錯的事
思考對張力和壓縮的強勁性對策
思考對彎曲的強勁性對策
薄板要以彎曲加工做為強勁性對策
學習材料力學的訣竅

●推進材料的標準化
標準化的優點
從材料廠商取得資訊
透過活用尺寸表來降低成本
接著依用途來進行標準化
順利進行標準化的訣竅

●做為應用篇的參考資訊
減低材料強勁性的主要原因
有關提高信賴程度的安全係數

●從今以後的向上提升
材料知識只要掌握住基礎就算合格
應用篇的學習放到後頭
最想傳達的標準化
給技術人員
給採購●營業人員
歸納標準化的優點

後記
參考圖書
附錄
索引

■作者簡介

西村仁
Jin Consulting代表、生產技術顧問。
1962年生於神戶市。
1985年立命館大學理工學部機械工學科碩士班課程結業。

於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21年，負責開發電子零件組裝裝置以及測量儀等新設備，並且導入多款設備志村田製作所集團。除了工程設計、工程改善外，也擔任社內技術講師。持有多項專利。

2007年起從事製造業與服務業的現場改善，協助提升生產性，並且以技術研討會講師的身分支援教育訓練。

另外，也曾擔任過日本經濟產業省（相當於我國經濟部）的專案小組成員、中小企業廳委員等。著有《圖解工業製圖入門》、《圖解看懂工業圖面》、《圖解機械加工》（以上皆為日本能率協會管理中心出版；繁中版由易博士出版）、《品質管理與品質改善的基礎原理》（日本實業出版社）。

相關著作：《圖解看懂工業圖面：創意設計力╳製造優勢，打造高附加價值商品的第一步》

■譯者簡介

陳嘉禾
畢業於日本東北藝術工科大學建築暨環境設計研究所。建築從業者，歷任設計、營造等相關工作。一個對建築見山非山的心情，使得儘管明白以有涯隨無涯之殆，仍不得不繼續這麼追求下去的人。