[鑄造篇]

鑄造技術簡介

鑄造是指將熔融金屬液，澆入鑄模而凝固成金屬成品的過程。鑄造工程是金屬成形加工技術中，唯一由金屬液直接澆鑄成形之加工技術，其與固體金屬材料經由塑變、結合、燒結或車削等成形的加工技術，諸如鍛造、焊接、粉末冶金及機械加工等有所不同。

鑄造技術的重要性

鑄造乃金屬加工中歷史最悠久的技術，亦是製造複雜零件最靈活的方法；鑄造工業可說是工業之母，是整體工業的基礎，應用範圍相當廣泛，舉凡民生工業用品、運輸工具、機械工業，甚至是高精密的航太國防工業也都需要採用鑄造方式來生產相關零件。

主要國家鑄造產業現況

2003年全球鑄件總產量（統計全球35個國家）為7,355萬公噸，較2002年成長4.8％，整體而言，除2000年略有下滑外，全球鑄件總產量呈現上升趨勢詳。

2003年美國鑄件產量為1,207萬公噸，佔全球總產量16.4％，較2002年成長2.2％，為自2000年起連續三年下滑後首度回升。2002年美國鑄造廠廠家數合計達2,512家，從業人數達183,093人，整體鑄造廠中近七成為50人以下之工廠，從業人數呈現下滑趨勢，2002年從業人數較2001年下滑8.7％。

2003年日本鑄件總產量為612萬公噸，佔全球總產量8.3％，較2002年成長6.6％，近年來日本鑄件總產量與其經濟成長率息息相關。2002年日本鑄造廠廠家數合計達2,495家，從業人數74,438人，從業人數與廠家數皆呈現下滑趨勢，在從業人數方面，2002年從業人數較2001年下滑7.2％，而在廠家數方面，2002年亦較2001年下滑7.2％。

2003年大陸鑄件產量為1,815萬公噸，佔全球總產量25％，為連續第五年成長，近六年來平均年成長率13％，預測到2008年奧運會前，將持續保持高速發展。大陸鑄造業包括家庭工廠在內約有24,000家，員工總數超過120萬人，每廠平均年產580公噸，平均規模很小。

我國鑄造產業概況

我國鑄件產量與經濟成長率息息相關，2003年我國鑄件產量為151萬公噸，佔全球總產量2％，全球排名第11名，較2002年排名前進一名。國內鑄造廠商計有826家，其中以11～40人之經營規模為最多，佔44.6％，70人以下之企業即佔整體產業88.7％，而整體產業之集中度以台中、彰化、南投地區為主佔38.7％。鑄造品絕大多數做為產品的零組件，其應用產業以運輸工具業、機械業、機電業、管閥配件業等產業為主，主要供應國內市場組裝後在國內販售或出口；根據中鋼公司預測，未來五年相關行業的平均年成長率分別為機械業6.98％，電力機械業6.41％，汽車零件業4.62％，機車零件業7.25％、金屬製品業4.85％，但成長率有下滑趨勢。

我國鑄造技術發展方向

鑄造品絕大多數做為產品的零組件，因此下游應用產業的產品發展，也牽動鑄造技術的發展方向，鑄造品應用產業包括運輸工具業、機械工業、閥製品業、民生工業用品，甚至是高精密的航太國防工業也都需要採用鑄造方式來生產相關零件。

國內未來應發展技術包括：沃斯回火球墨鑄鐵技術、鋁合金半固態鑄造技術、新耐熱鑄鐵開發、低熱膨脹鑄鐵、鑄鋼開發、高強度球墨鑄鐵開發、無鉛銅鑄件開發、金屬快速原型件鑄造技術、精密鑄造技術。

我國發展鑄造技術之五力分析

現有廠商競爭：廠商數眾多，又面臨大陸、東南亞競爭，常有價格戰發生。潛在進入者威脅：因屬分散型產業，其規模經濟、產品差異化並不明顯，投資生產的資金需求不大。
顧客議價能力：買方決定規格並有向後整合能力。替代品威脅：鍛造及液壓成型技術取代。
供應商議價能力：單次採購量少，少庫存，受國際價格波動影響大。

結論

國內鑄造產業的型態與結構和美、日比較，有相似與相異處，相似的是，大都是中小企業、人力/人才取得不易、面臨大陸的強力競爭、環保壓力大等；不同處是，國外自動化程度高，而國內低，另外國外有龐大的汽車工業支持，而國內汽、機車產業規模小。因此參考美、日發展趨勢，並根據國內產業市場現況，國內鑄造業應從新產品與新市場開發、新材料/新製程技術的引進/開發、管理與電子化、環境保護等四點方向，擬定未來發展策略。

[熱處理篇]

熱處理技術的重要性

熱處理是加工金屬零件或工具得到最終性能的重要手段之一，為金屬材料加工過程中極為關鍵的一環。金屬材料從設計、材質選用、成形、機械加工到產品完成前，大都須經熱處理或表面處理，來增強發揮材料應有之性能。

熱處理技術簡介

一般熱處理係將處理件整件加熱、冷卻，使處理件整件均能獲得性質上改善之熱處理；其方法有真空、鹽浴等之熱處理，而依操作方式有退火、正常化、淬火、回火等熱處理。

美國、日本、大陸熱處理產業概況

美國總廠商數合計達5,599家，其中以電鍍及其他表面處理業3,098家最多，20人以下的小型工廠佔了絕大多數，達65.1%。此一產業結構，與我國相當類似，為了有效管理小型工廠所造成的污染問題，美國EPA亦制訂了許多相關法規，以杜絕可能造成對環境的衝擊。

2002年日本金屬熱處理業總員工人數為13,180，廠家數有585家，總銷售額達2,303.5億日圓，但有逐年下滑趨勢。另從近幾年每人產值維持在17~18百萬日圓及附加價值率約55~56%間，亦可推測應該是由於該類行業自動化程度較低，人力較密集的關係。

中國大陸約有10,500多個熱處理生產廠，其共有設備11萬台，該總裝機容量600萬KW、生產能力700萬噸/年，實際生產量達不到700萬噸/年。

金屬二次加工技術發展藍圖－鑄造、熱處理

從事熱處理業工作人員約15萬人，年銷售額約50億人民幣，全員勞動生產率3.33萬元（人民幣）/人，全國熱處理耗電85億度/年。

我國熱處理產業概況

我國熱處理業屬中小企業形態為主，員工人數皆在在100以下，其中以41~70人之經營規模為主，佔整產業約52.9%，而整體產業之集中度以台中、彰化、南投地區為主，佔有40.6%。
國內熱處理業者目前主要處理產品有機械零件、汽機車零件、五金工具、螺絲螺帽、鋼材及金屬相關熱處理等，客戶以國內組裝廠市場為主。其中螺絲螺帽產業屬熱處理應用較為明確之產業，佔熱處理應用產業之10.1%。

熱處理發展方向

由於熱處理和機械產品品質密切相關，國外先進工業國家，都十分重視熱處理技術的研究和應用，熱處理技術的發展真是日新月異。主要表現在：(1)以保護氣氛與真空為主的無氧化熱處理技術日趨完善和普及。(2)低壓滲碳、氣淬、表面改善等新的熱處理和表面處理技術不斷湧現。(3) 節約能源熱處理和精密熱處理技術迅速發展。(4)熱處理的污染和治理及清潔環保問題受到了極大的重視。(5)熱處理產品品質的控制愈來愈嚴格。(6)生產的白動化水準不斷提升。

我國發展熱處理技術之五力分析

現有廠商競爭：企業規模小者居多，研發投入資源有限。廠商集中度低，但因產品種類及市場區隔亦多，整體產業屬獨佔型競爭市場。固定成本高，產品轉型困難，且業者與應用產業有長期合作的關係，廠商有很大的退出障礙。在國內外廠商低價競爭下，市場價格競爭激烈。潛在進入者威脅：投資之資金、土地、設備及人力需達到量產規模，以降低單位成本。而污染管制日趨嚴格，民眾環保意識日漸高漲。

顧客議價能力：長時間的合作下，大多數顧客對合作廠有基本的忠誠度。但大客戶廠自設熱處理設備，使專業熱處理廠更難維持。

替代品威脅：熱處理產品具有特殊需求的材質性，替代產品替代能力有限，頂多是金屬材料升級，仍須以熱處理加工。

供應商議價能力：消耗性材料國內供應不足或品質不佳。製爐業者面臨技術人才缺乏、原料均需進口及惡性競爭。

結論

在熱處理朝向強化、輕量化、高機能化、省能源及成本低減等特性邁進時，其背後之污染、溫室效應等環境問題亦是被重視的，所以在相關技術及設備上如何來降低相關之傷害，亦將是未來的重要課題。

[鑄造篇]

=====章節目錄=====

第一章 緒論
　　第一節 研究目的
　　第二節 研究範圍
　　第三節 研究方法及架構
　　第四節 研究時程及限制
第二章 鑄造技術簡介及發展歷程
　　第一節 技術簡介及關聯性
　　第二節 國外技術發展歷程
　　第三節 國內技術發展歷程
第三章 鑄造產業現況
　　第一節 全球鑄件產量現況
　　第二節 美國鑄造產業現況
　　第三節 日本鑄造產業現況
　　第四節 大陸鑄造產業現況
　　第五節 我國鑄造產業現況
第四章 鑄造應用市場之現況與展望
　　第一節 汽車業
　　第二節 機車業
　　第三節 工具機產業
　　第四節 閥製品業
第五章 美、日鑄造技術研發動向
　　第一節 美國鑄造技術研發動向
　　第二節 日本鑄造技術研發動向
第六章 我國鑄造技術發展趨勢
第七章 我國鑄造業發展前景與競爭分析
　　第一節 我國鑄造業發展前景
　　第二節 五力分析
　　第三節 SWOT分析
第八章 結論與建議
　　第一節 結論
　　第二節 建議
第九章 參考資料
　　第一節 參考文獻
　　第二節 相關網站


=====圖目錄=====
圖1-1 金屬二次加工技術ROADMAP專題研究範圍
圖1-2 金屬二次加工技術ROADMAP之研究方法與架構
圖1-3 金屬二次加工技術ROADMAP之研究時程
圖2-1 鑄造技術分類/應用樹狀圖
圖2-2 我國鑄造技術研發歷程
圖3-1 全球鑄件總產量趨勢及2003年各類型鑄件比例
圖3-2 全球前11大鑄件生產國產量趨勢
圖3-3 美國鑄件產量趨勢及2003年各類型鑄件比例
圖3-4 2002年美國鑄造業附加價值率及每人平均產值、薪資
圖3-5 日本鑄件產量趨勢及2003年各類型鑄件比例
圖3-6 日本鑄造業廠家數與從業人數趨勢
圖3-7 2002年日本鑄造業附加價值率及每人平均產值、薪資
圖3-8 大陸鑄件產量趨勢及2003年各類型鑄件比例
圖3-9 我國鑄件產量趨勢及2003年各類型鑄件比例
圖3-10 我國鑄造業廠商結構分析（依產品區分）
圖3-11 我國鑄造產業結構分析（依地區、人數區分）
圖4-1 我國汽車工業產值趨勢
圖4-2 我國汽車市場國產車與進口車市佔率
圖4-3 我國機車工業生產統計
圖5-1 提升產品品質與附加價值的相關鑄造技術發展趨勢
圖5-2 支援鑄造技術之設計與製造相關技術發展趨勢
圖5-3 因應社會需求與限制所需的鑄造技術發展趨勢
圖6-1 ADI熱處理製程
圖6-2 全球ADI產量統計
圖6-3 ADI產品應用實例
圖6-4 鋁合金半固態胚料及樹枝狀晶和球狀晶組織的金相比較
圖6-5 鋁合金THIXO-CASTING半固態鑄造流程示意圖
圖6-6 宇部公司所開發的RHEO-CASTING鑄造法
圖6-7 半固態鋁合金鑄造產品
圖6-8 新耐熱鑄鐵排氣歧管
圖6-9 快速原型技術成型原理
圖6-10 QUICKCAST製造流程
圖6-11 ZCAST製程示意圖和產品
圖7-1 2004至2009鑄造業下游產業之成長率預測
圖7-2 我國鑄造產業競爭五力分析
圖7-3 我國鑄造產業競爭SWOT分析
圖8-1 我國鑄造技術未來發展規劃



=====表目錄=====
表2-1 我國鑄造品製程及主要用途
表3-1 美國鑄造產業分類（NAICS）
表3-2 2002年美國鑄造產業從業人數及廠家人數分佈
表3-3 2002年美國鑄造業之營運統計
表3-4 日本鑄造產業分類
表3-5 2002年日本鑄造業之營運統計
表4-1 我國鑄造業與汽車業之動向分析
表4-2 2001~2003我國工具機產銷概況
表4-3 2003年我國工具機產值分析
表4-4 我國鑄造業與工具機業之動向分析
表4-5 1999~2003年我國閥製品市場供需分析
表4-6 閥製品業全球市場新趨勢
表4-7 閥製品產業未來發展課題
表5-1 美國鑄造業需優先進行之研究
表5-2 產品與市場開發主要之技術障礙與需進行之研究
表5-3 材料技術之主要技術障礙與需進行之研究
表5-4 製造技術主要之技術障礙與需進行之研究
表5-5 環境技術主要之技術障礙與需進行之研究
表5-6 日本鑄造產業優劣勢分析
表6-1 我國鑄造品應用產業環境發展及技術需求
表6-2 低熱膨脹鑄鐵、鑄鋼的應用
表6-3 高強度球墨鑄鐵件機械性質保證控制項目


[熱處理篇]
=====章節目錄=====
第一章 緒 論 1
　　第一節 研究目的 2
　　第二節 研究範圍 2
　　第三節 研究方法及架構 3
　　第四節 研究時程及限制 4
第二章 熱處理技術簡介 7
　　第一節 背景說明 8
　　第二節 熱處理定義與加工流程 8
　　第三節 熱處理方法與分類 10
　　第四節 熱處理特性 12
第三章 熱處理產業之現況19
　　第一節 全球產業現況 20
　　第二節 我國熱處理產業現況 26
第四章 熱處理設備及技術應用市場 31
　　第一節 熱處理設備 32
　　第二節 應用產品市場 38
第五章 熱處理技術 49
　　第一節 國內外熱處理技術發展歷程 50
　　第二節 先進國家熱處理技術之研發現況及未來趨勢 54
　　第三節 我國鍍膜技術研發現況及未來趨勢 73
第六章 我國發展熱處理前景與競爭分析 79
　　第一節 我國發展熱處理前景 80
　　第二節 五力分析 83
　　第三節 SWOT分析 84
第七章 結論與建議 87
　　第一節 結論 88
　　第二節 發展策略建議 90
第八章 參考資料 93
　　第一節 參考文獻 94
　　第二節 相關網站 94


====圖目錄====
圖1-1 金屬二次加工技術ROADMAP專題研究範圍.. 3
圖1-2 金屬二次加工技術ROADMAP之研究方法與架構 3
圖1-3 金屬二次加工技術ROADMAP之研究時程... 3
圖2-1 一般熱處理流程圖...... 9
圖2-2 完全退火之操作方法..... 12
圖2-3 一般正常化之操作方法....12
圖2-4 表面處理技術的六大型態...14
圖3-1 1994~2002年日本熱處理加工生產額......24
圖3-2 我國熱處理業產業結構分析..27
圖3-3 我國熱處理業廠商結構分析(依產品區分)....28
圖3-4 國內主要熱處理相關產品銷售值分析.....29
圖4-1 常見熱處理設備之產品技術應用魚骨圖.....38
圖4-2 台灣粗鋼生產及消費量統計..39
圖4-3 全球一般手工具前十大出口國分析.......46
圖5-1 國外熱處理技術發展歷程...53
圖5-2 7050鋁合金經RRA處理示意圖 59
圖5-3 LY12鋁合金經FTMT處理示意圖.......60
圖5-4 我國熱處理技術專利藍圖...74
圖5-5 我國熱處理技術專利藍圖...75
圖6-1 我國熱處理產業競爭五力分析.84
圖6-2 我國熱處理產業競爭SWOT分析.......85


====表目錄====
表2-1 金屬處理依使用目的分類方式. 11
表2-2 表面處理技術的分類.....15
表2-3 金屬強化熱處理特性.....16
表2-4 金屬表面硬化熱處理特性...17
表3-1 美國表面處理業之產業結構..20
表3-2 近年美國熱處理業之營運統計.21
表3-3 日本熱處理業之產業分類...22
表3-4 日本金屬熱處理業營運統計..23
表4-1 熱處理製程技術及相關設備的發展歷程....33
表4-2 金屬熱處理設備分類....34
表4-3 1999~2004年我國鋼鐵半成品市場供需分析...40
表4-4 1999~2004年我國螺絲螺帽市場供需分析....42
表4-5 2000~2003年世界螺絲螺帽產業之出口貿易排名.42
表4-6 1999~2004年我國模具市場供需分析......44
表4-7 1999~2003年我國手工具市場供需分析.....46
表4-8 2000~2003年全球手工具出口值排名.....47
表5-1 航空引擎主要零件素材之製造方法與熱處理...55
表5-2 主要機件之零件加工工程之熱處理.......56
表5-3 真空滲碳技術之特徵.....58
表5-4 A356鋁合金液態壓鑄件和半固態壓鑄件在熱處理前後的性能對比..61
表5-5 細化碳化物的熱處理方式分析.62
表5-6 熱作模具鋼採用高溫淬火方式分析.......63
表5-7 模具採用的降溫淬火方式分析.64