金属材料基本知识
金属材料基础知识
1、金属材料的机械性能的含义是什么？金属及合金的机械性能是指材料的力学性能，即受外力作用时所反映出来的性能。
它是衡量金属材料的重要指标。
2、金属材料的主要机械性能指标有哪些？金属材料的主要机械性能有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。
3、什么是弹性和韧性？金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后恢复原来的形状的性能，叫弹性；这种随着外力而消失得变形叫弹性变形，其大小与外力成正比。
金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能，叫塑性。
外力消失时留下的这部分不可恢复得变形叫塑性变形，其大小与外力不成正比。
4、什么叫应力？什么叫应变？材料受到拉伸时单位截面上的拉力叫应力，用σ表示。
材料受到拉伸时单位长度上的伸长量叫应变，用ε表示。
5、什么叫弹性极限？材料所能承受的、不产生永久变形的最大应力叫做弹性极限，用σb表示。
6、什么叫屈服极限？金属材料开始出现明显的塑性变形的应力叫做屈服极限，用示。
有些材料屈服极限很难测定，通常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服极限，用σ0.2表示。
7、什么叫刚度？刚度用什么来衡量？金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力叫刚度。
在弹性范围内，应力与应变的比值叫做弹性模数，弹性模数越大，刚度越大。
8、什么叫强度？强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
9、表示材料强度的指标有哪些？表示材料强度的指标有：1)、屈服强度：金属材料发生屈服现象时的屈服极限。
σs=P s/F0 (Pa)P s—试样产生屈服现象时所承受的最大外力，N(牛顿)；F0—试样原来的截面积，㎡。
2）、抗拉强度：金属材料在拉断前所承受的最大应力。
以σb表示。
σb=P b/F0 (Pa) P b—试样在断裂前的最大拉力，N(牛顿)；F0—试样原来的截面积，㎡。
10、什么叫硬度？金属材料抵抗更硬的物体压入其内部的能力叫做硬度。
11、衡量材料的硬度的指标有哪些？衡量硬度的指标有：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度(HV)。
金属材料知识点
金属与金属材料一．常见金属的物理特性及其应用1．金属光泽：（1）金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，如：金（Au）是黄色、铜（Cu）是红色或紫红色、铅（Pb）是灰蓝色、锌（Zn）是青白色等；（2）有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色，如铁（Fe）和银（Ag）在通常情况下呈银白色，但是粉末状的银粉或铁粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。
（3）典型用途：利用铜的光泽，制作铜镜；黄金饰品的光泽也是选择的因素。
2．金属的导电性和导热性：（1）金属一般都是电和热的良好导体。
其中导电性的强弱次序：银（Ag）>铜（Cu）>铝（Al）（2）主要用途：用作输电线，炊具等3．金属的延展性：（1）大多数的金属有延性（抽丝）及展性（压薄片），其中金（Au）的延展性最好；也有少数金属的延展性很差，如锰（Mn）、锌（Zn）等；（2）典型用途：金属可以被扎制成各种不同的形状，将金打成金箔贴在器物上4．金属的密度：（1）大多数金属的密度都比较大，但有些金属密度也比较小，如钠（Na）、钾（K）等能浮在水面上；密度最大的金属──锇*，密度最小的金属──锂（2）典型用途：利用金属铝（Al）比较轻，工业上用来制造飞机等航天器5．金属的硬度：（1）有些金属比较硬，而有些金属比较质软，如铁（Fe）、铝（Al）、镁（Mg）等都比较质软；硬度最高的金属是铬（Cr）；（2）典型用途：利用金属的硬度大，制造刀具，钢盔等。
6．金属的熔点：（1）有的金属熔点比较高，有的金属熔点比较低，熔点最低的金属是汞（Hg）；熔点最高的金属是钨（W）；（2）典型用途：利用金属锡（Sn）的熔点比较低，用来焊接金属例1（1）日常生活中，我们常接触到许多物质，如香烟盒上的金属是_______，保温瓶内胆上镀的是______，体温表中的液体金属是_______，保险丝是___________制成的。
（2）常见金属的下列用途各利用了金属的哪些性质？①用铁锅炒菜________________________；②将铜拉成丝做电线___________________；③古代人将铜打磨成铜镜__________________；④古代人用铁做刀、剑等武器__________________；二．金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用1．金属材料通常包括纯金属和各种合金。
金属知识点总结大全
一、金属的基本性质1. 导电性：金属具有良好的导电性，其原子结构中的自由电子能够在金属内部自由流动，从而实现电流的传导。
2. 导热性：金属具有良好的导热性，可以快速将热量传导到周围环境中，因此常用于制造散热器和导热器等产品。
3. 可塑性：金属具有良好的可塑性，可以通过锻造、轧制等方式形成各种形状的产品。
4. 良好的机械性能：金属材料具有较高的强度和韧性，可以满足不同工程领域的需要。
二、金属的分类1. 基本金属：包括铁、铜、铝、镁、锌等，是工业生产中最常用的金属材料。
2. 合金：由两种或更多种金属或非金属混合而成，具有优良的物理和化学性能，如钢、铜合金、铝合金等。
3. 贵金属：如黄金、铂、银等，具有良好的抗腐蚀性和化学稳定性，常用于珠宝、电子器件等领域。
三、常见金属材料1. 铁：是最常见的金属材料，包括纯铁、钢和铸铁等，广泛应用于建筑、机械制造、汽车制造等领域。
2. 铝：具有良好的轻量化和耐腐蚀性能，常用于航空航天、汽车制造和建筑材料等领域。
3. 铜：具有良好的导电性和导热性，常用于电子器件、建筑材料等领域。
4. 钛：具有优良的耐腐蚀性和高强度，常用于航空航天、医疗器械等领域。
四、金属加工和制造1. 铸造：将金属熔化后倒入模具，冷却后得到所需的形状。
2. 锻造：通过对金属进行加热后进行锻打，使其得到所需的形状和尺寸。
3. 冷拔：通过在室温下拉制金属材料，使其形成所需的形状和尺寸。
4. 焊接：将两个金属材料通过加热或施加压力，使其相互连接。
5. 切削加工：通过旋转刀具等方式对金属材料进行加工，实现所需的形状和尺寸。
1. 建筑领域：金属材料常用于制造建筑结构、门窗、屋顶等部件。
2. 机械制造：金属材料广泛应用于制造机床、轴承、齿轮等机械零部件。
3. 电子设备：金属材料常用于制造电子器件、电路板、散热器等产品。
4. 汽车制造：金属材料是汽车制造的主要材料，常用于制造车身、发动机零部件等。
六、金属的环保和可持续发展1. 循环利用：金属材料可以通过回收再利用的方式，减少资源浪费和环境污染。
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金属材料知识大全，收藏！概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料。
）”Vol.1意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
Vol.2种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属，又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%-4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。
广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属，是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料，包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。
其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
Vol.3性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。
金属材料学基础理论知识
晶格常数
金属在组成晶胞 后，晶胞的大小和形状 是不一样的，大小可用 棱边长度来表示，形状 可用棱边之间的夹角来 表示，它们统称为晶格 常数。
晶面与晶向
金属晶体中通过三个以上原子中心的 平面叫 作晶面，通过两个以上原子中心的直线叫晶向。
二 金属的晶格类型
体心立方晶格 属于这种晶体结构的 金属有α-Fe Cr V Nb W Mo等。
面心立方晶格 属 于这种晶体结构的金属 有α-Fe Ni Cu Al Ag 等。
密排六方晶格 属于这种晶体结构的 金属有Be Mg Zn αTi等。
原子个数计算
三 金属晶体缺陷
金属材料在冶炼后的凝固过程中受到 各种因素的影响，使本来该有规律的原子 堆积方式受到干扰，使得原子排布过程中 出现了不规则现象，称为晶体缺陷。
在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形 突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大 的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集 结沟通将形成宏观裂纹。
因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是 有实际意义的。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展， 构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会 突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象， 称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当 承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明 显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地 分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙 的断裂区。
作用下试样的变形为ac，则弹性 变形和塑性变形分别为ab和 bc(如图1—2所示)。若卸载，弹 性变形ab将恢复，塑性变形6c被 保留，使试样的伸长只能部分地 恢复，而保留一部分残余变形 OD。当载荷达到ps时，在拉伸 曲线上出现锯齿或平台。即载荷 虽然保持不变或发生波动，而试 样继续伸长(变形量继续增加)， 这种现象称为屈服。由于在弹塑 性变形阶段有塑性变形的产生， 因此试样要继续变形，就必须不 断增加载荷。
金属材料基础知识
金属的冷热弯曲性能也取决于材料的塑性和强度。材料承受 弯曲而不出现裂纹的能力，称为弯曲性能。一般用弯曲角度 或弯心直径与材料厚度的比值来衡量弯曲性能。
电厂锅炉管道弯头和输粉管道弯头是经过冷热弯曲成型的。
(三)焊接性能
• 金属材料采用一定的焊接工艺、焊接材料及结构形式，优质焊 接接头的能力，称为金属的焊接性。
适用范围
HRC
120°金刚石圆 锥
150
HRB Φ1.588mm钢球
100
HRA
120°金刚石圆 锥
60
一般淬火钢等硬度较大材料
退火钢和有色金属等软材料
硬而薄的硬质合金或表面淬 火钢
3．维氏硬度（HV） 维氏硬度是用一定的载荷将锥面夹角为136°的正四棱锥金刚石压头压入试 样表面，保持一定时间后卸除载荷，试样表面就留下压痕，测量压痕对角线 的长度，计算压痕表面积，载荷F除以压痕面积S所得值即为维氏硬度。维氏 硬度用符号HV表示，计算公式如下：
1．拉伸试样
2．拉伸曲线
• 拉伸曲线表示试样拉伸过程中力和变形关系，可用应力－延伸率曲线表 示，纵坐标为应力R，R=F/S0，横坐标为延伸率ε，ε＝ΔL/L0。
拉伸曲线的形状与材料有关， 由图可见，在载荷小的oa阶 段，试样在载荷F的作用下 均匀伸长，伸长量与载荷的 增加成正比。如果此时卸除 载荷，试样立即回复原状， 即试样产生的变形为弹性变 形。当载荷超过b点以后， 试样会进一步产生变形，此 时若卸除载荷，试样的弹性 变形消失，而另一部分变形 则保留下来，这种不能恢复 的变形称为塑性变形。
(四)切削性能 金属材料承受切削加工的难易程度，称为切削性能。
金属的切削性能与材料及切削条件有关，如纯铁很பைடு நூலகம்易切削，但难以获得较高的光洁度； 不锈钢可在普通车床上加工，但在自动车床上，却难以断屑，属于难加工材料。通常，材 料硬度低时切削性能较好，但是对于碳钢来说，硬度如果太低时，容易出现“粘刀”现象， 光洁度也较差。一般情况下金属承受切削加工时的硬度在HB170一230之间为宜。
金属材料基础知识
金属材料基础知识金属材料基础知识金属材料分类（一）有色金属：除铁、铬、锰之外的其他金属属有色金属，包括铜及铜合金、铝及铝合金、其他合金（镁合金、钛合金、镍合金、铅合金、锌合金、硬质合金、锡合金等）。
（二）黑色金属：铁、铬、锰属此类，主要包括铸铁与钢两大类。
一般含碳量在0.0218C%以下的Fe-C合金称为纯铁；含碳量在0.0218C%-2.11C%之间的Fe-C合金称为钢；含碳量在2.11C%-4.33C%之间的Fe-C合金称为铸铁。
二、钢的分类（一）按用途分：包括建筑用钢、结构用钢（渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等）、工具钢（碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢等）、特殊用钢（不锈钢、耐热钢、抗磨钢、磁钢等）。
（二）按化学成分分：1、碳素钢（低碳钢：碳含量≤0.25%；中碳钢：碳含量在0.25%-0.60%/0.45%之间；高碳钢：碳含量>0.60%/0.45%）；2、合金钢（微合金化钢：合金元素含量在0.1%/B-0.001%；低合金钢：合金元素含量≤5%；中合金钢：合金元素含量在5-10%范围内；高合金钢：合金元素含量>10%）。
（此划分无严格的规定）（三）按质量分：1、普通质量钢（P≤0.040%，S≤0.050%）；2、质量钢（P≤0.035%，S≤0.035%）；3、优质钢（P≤0.025%，S≤0.025%）；4、高级优质钢（P≤0.025%，S≤0.015%）。
三、钢的编号（一）碳钢的编号1、碳素结构钢以钢材直径（或厚度）不大于16mm钢的屈服点（σs）数值划分，牌号由屈服点字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。
例：Q235-A.F，表示屈服点数值为235N/mm2的A级沸腾钢。
（1）、符号、代号的意义Q：钢屈服点；A、B、C、D：质量等级。
A、B、C为普通级，硫、磷含量依次降低；D为优质级；F：沸腾钢；b:半镇静钢；Z：镇静钢；TZ：特殊镇静钢。
金属材料的基本知识
续
(5)按 炼钢 方法 分 ①转炉钢—用转炉炼出来的钢。它按炉衬材料又分为酸性转炉钢（贝塞麦炉钢、贝氏炉钢）和碱性 转炉钢（托马斯炉钢）；按送风方法又分为底吹炉钢、侧吹炉钢和纯氧顶吹转炉钢。 ②平炉钢—用平炉（马丁炉）炼出来的钢，它按炉衬材料又分为酸性平炉钢和碱性平炉钢。 ③电炉钢—用电炉炼出来的钢。它按炉衬材料又分为酸性电炉钢和碱性电炉钢。 ①镇静钢—脱氧完全的钢。钢锭的组织紧密、坚实，但上部有较深缩孔，轧制钢材时损耗较大。除 部分普通炭素钢和优质炭素结构钢外，一般都是制成镇静钢。 ②沸腾钢—脱氧不完全的钢。钢锭上部没有缩孔，只是内部有许多分散的小气泡，但是钢锭外壳仍 是坚实的，而这些分散小气泡在轧制钢材过程中可以完全被压合消除掉。它的优点是损耗较少，成 本较低，同时仍能保证钢材的强度和坚固性，并具有较高的冷加工变形能力；缺点是成分和性能有 严重不均匀性，强度和冲击韧性较低，容易时效，不适宜在低温条件下使用。主要制成作建筑结构、 一般零件或日用器皿等用的普通低炭钢和优质低炭钢。 ③半镇静钢—钢的脱氧程度和性能介于镇静钢和沸腾钢之间。主要也是制成作建筑结构或一般零件 用的普通低炭钢和优质低炭钢。 甲类钢—按照机械性能供应的钢 普通炭素钢 乙类钢—按照化学成分供应的钢 特类钢—按照机械性能及化学成分供应 的钢 优质炭素结构钢 易切削钢
锡青铜（铜锡合金，一般尚含有磷或锌、铅等合金元素） 特殊青铜（无锡青铜） 普通白铜（铜镍合金）
铜合金
青铜
白铜
压力加工用
特殊白铜（含有其他合金元 素的白铜） 不经热处理 经热处理
锰白铜、铁白铜、锌白铜等 防锈铝 硬铝、锻铝、超硬铝、特殊铝等
合金
铝合金 镍合金 锌合金 铅合金 镁合金 轴承合金 印刷合金 硬质合金
压力加工用 铸 造 用 压力加工用 压力加工用 铸造用 铅 锑 合 金 铅基轴承合金 锡基轴承合金 铅基印刷合金
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• SECE： • SPTE：
不锈钢
• • • • • • • • • • • • 表面美观以及使用可能性多样化 耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用 强度高，因而薄板使用的可能性大 耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾 常温加工，即容易塑性加工 因为不必表面处理，所以简便、维护简单 清洁，光洁度高 焊接性能好 不锈钢给人一种自然的坚固亮丽之感，其自然色彩柔和地反映出周围环境 的颜色。 SUS304 1/4H 2B BA 一般耐蚀性和抗氧化性，良好的成型性和可焊性， 可拉拔性，无热处理硬化现象，无磁性。 SUS301 冷加工硬化型，中等成型性。 SUS430
常用的材料介绍
• • • • • 碳素结构钢(SPCC,SPCE,SECC) 不锈钢(SUS304,SUS301,SUS430) 铝(A3003 ) 铜(C5191,C5120,C7521) 镍(Ni)
碳素结构钢
• SPCC：S-Steel，P-Plate，C-Cold，C-Commercial的缩写，
铝(Al)
• 不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电 性、导热性、耐热性和耐核辐射性 ；铝的比重2.7， 密度约为一般金属的1/3。而常用铝导线的导电度约 为铜的61％，导热度为银的一半。 • 纯铝合金 (1000 系列) 铝锰合金 (3000 系列) 铝矽合 金 (4000 系列) 铝镁合金 (5000 系列) 热处理型合金 铝铜镁合金 (2000 系列) 铝镁矽合金 (6000 系列) 铝 锌镁合金 (7000 系列) • A3003
• THS
• • • 硬度：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为2， 硬为1； 表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。 （例：SPCCT-SB表示标 准调质、光亮加工 ）; 应用：文 • SECC：E-Electrolytic zine ；应用：一般應用品質。影印機、 錄音機等內
铜(Cu)
•
• •
金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92,熔点1083Co。纯铜呈 浅玫瑰色或淡红色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率和 电导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，具抗蚀性、可塑 性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、 铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，形成的合金主要分成三类： 黄铜是铜锌合金，磷铜是铜锡合金，洋白铜是铜镍锌合金。 C2680(CuZn35):延展性与深冲性能优异、可镀性好。用于建筑、日用 装饰品、汽车散热片、电器接插件、管乐器等。 C5191(CuSn6):延展性、耐疲劳、耐腐蚀性优异。用于波纹管、弹簧器 件、电器用端子和接插件等。 C7521(CuNi18Zn20):延展性、耐疲劳、耐腐蚀性、抗电磁干扰屏蔽性 优异，具有银白色外观。用于电子晶体外壳、日用装饰品、餐具、医疗 器械、建筑等。
五金件的包装
为了避免五金件在生产，运输，储藏中所产生的不良， 必须采用一定的包装。
总结
• 五金材料良好的使用性能和工艺性能，会在很 多行业更广泛的应用。 • 提问
问题
• 1.金属材料有哪些特性？ 2.常用的五金材料有哪些特性，用什么方法测试？ 3.常用的五金材料举例？ 5.碳素结构钢常用的有哪几种，有什么特点？ 6.不锈钢常用的有哪几种，有什么特点？ 7.铜常用的有哪几种，有什么特点？
金属材料基础
五金冲压材料基本知识 -王小东
金属材料概述
• 新石器时代结束后，大约公元前4000～1000 年，人类进入使用金属工具的时代 ； • 金属材料良好的使用性能和工艺性能。
金属材料的特性
• 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用 ，必须了解 金属材料的使用性能和工艺性能 ； • 使用性能：物理性能（如比重、熔点、导电性、导热 性、热膨胀性、磁性、力学性能等） 、化学性能（耐 用腐蚀性、抗氧化性） 力学性能：强度、屈服点、抗拉强度、 延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性 • 工艺性能：铸造性能、焊接性能、顶气段性能、冲压 性能、锻造性能等
• 五金材料的工艺性能
•
• • •
• 广泛应用于IT,汽车等行业。
钣金材料的加工流程
采矿 冷轧 冶炼 后处理 热轧 冲压
后处理
五金材料的规格及测量
• 来料规格：块料(Sheet)、条料(Strip)、圈料 (Coil) • 板材来料尺寸测试：厚度，宽度 • 板材性能测试：拉伸，胀型，拉伸，翻边，弯曲，硬度， 对角拉伸，柔韧性，电镀性，锡焊性等 • 外观检查：生锈,脱皮,白斑,刮伤,线条,异色,折浪,点伤,波 浪,油污
五金材料的特征及应用
• 五金材料在应用中有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、
便于实现机械化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工 艺，使零件结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更 复杂的结构件。
• 五金材料的使用性能
• • • • 强度 精度 导电性 外观一种自然的坚固亮丽之感，其自然色彩柔和地反映出周围环境的颜色。 加工方便 易切 易折弯 易拉伸
镍(Ni)
• 镍的比重9.0;纯镍是一种银白色金属，由于具有优良 的耐蚀性，较高的电真空性能和电磁控制性能，广泛 应用于化工、机械电子，食品等方面。纯镍具有优良 的焊接性能和加工性能。
其他板材
• 镀锡钢板 Spte-E2 • 锰片 Sk5 Sk7
钣金零件的表面處理
• • • • 除油處理 Degreasing 拋光處理 Buffing 噴漆處理 Paint coating 电镀處理 Plating