五大金屬材質 CNC 加工特性完整比較｜不鏽鋼、鋁、鈦、鑄鐵、銅
- 加工難度排序：鋁 6061 < 黃銅 C3604 < FC250 < 鋁 7075 < 純銅 C1100 < 不鏽鋼 304 < FCD600 < 不鏽鋼 316 < 鈦 Ti-6Al-4V
- 切削速度範圍：鋁 300–1,000 m/min、銅 150–400、鑄鐵 60–150、不鏽鋼 60–150、鈦 僅 30–60 m/min
- 刀具壽命：鋁是鈦的 10 倍以上，這是材質成本差異的主因
- 選材速判：強度需求 → 環境腐蝕 → 預算限制 → 加工性
- 業內三大陷阱：316 比 304 貴 15–25%、純銅黏屑、7075 積屑瘤
一、為什麼選對材質決定 60% 的加工成本與良率
業內常見的成本誤判，是把材質視為「採購清單上的一項規格」而忽略其對加工的全面影響。實際上選錯材質會同時推高材料費、加工時間、刀具消耗、表面處理費與廢品率，5 項合計可佔總成本 60% 以上。最常見的誤用案例：機構工程師為求保險把不需高強度的零件全部指定 316，導致加工費比 304 多 25%、刀具壽命少 30%。
本文聚焦業內最常用的五大材質族群：不鏽鋼（304/316）、鋁合金（6061/7075）、鈦合金（Ti-6Al-4V）、鑄鐵（FC250/FCD600）、銅（C1100/C3604）。每種材質的切削參數、刀具選擇與晶禹實務踩雷經驗，幫助工程師在圖面標材質前做出更精準的選擇。
二、五大材質一頁速查對比表
| 材質 | 切削速度 vc (m/min) |
進給率 fz (mm/rev) |
刀具壽命 （相對） |
拉伸強度 (MPa) |
成本指數 (鋁=1) |
|---|---|---|---|---|---|
| 鋁 6061 | 300–1,000 | 0.05–0.3 | ★★★★★ 10 | 310 | 1.0 |
| 鋁 7075 | 200–600 | 0.05–0.2 | ★★★★ 7 | 572 | 1.5 |
| 黃銅 C3604 | 200–400 | 0.05–0.2 | ★★★★★ 9 | 330 | 1.8 |
| 純銅 C1100 | 150–300 | 0.05–0.15 | ★★★ 5 | 220 | 2.0 |
| 灰鑄鐵 FC250 | 80–150 | 0.1–0.4 | ★★★★ 8 | 250 | 0.7 |
| 球墨鑄鐵 FCD600 | 60–120 | 0.1–0.3 | ★★★ 5 | 600 | 1.1 |
| 不鏽鋼 304 | 80–150 | 0.05–0.2 | ★★ 4 | 515 | 1.6 |
| 不鏽鋼 316 | 60–120 | 0.05–0.15 | ★★ 3 | 485 | 2.0 |
| 鈦 Ti-6Al-4V | 30–60 | 0.05–0.15 | ★ 1 | 950 | 5.0 |
表中「成本指數」以鋁 6061 為基準（=1.0），涵蓋材料費與加工費合計。需注意：同一材質實際成本還受批量、公差、表面處理影響，本表為單一零件中量產的相對參考值。詳細費用拆解請參考《CNC 加工費用 2026 報價公式》。
三、鋁合金（6061 / 7075）— 高速切削王者
6061：通用結構件首選
6061-T6 是業內使用量最大的鋁合金，拉伸強度 310 MPa、密度 2.70 g/cm³，主軸轉速可達 15,000+ RPM 高速切削，表面粗糙度精加工可達 Ra 0.8 μm。最大優勢是切削阻力低、刀具壽命長、表面成型品質好。適用於機殼、散熱件、機構件、3C 產品結構件、自行車零件。
7075：強度近鋼但易積屑瘤
7075-T6 拉伸強度 572 MPa（強度近碳鋼但重量僅 1/3），適合航太、自行車車架、運動器材高強度件。但 7075 含 Zn-Mg-Cu，加工時極易形成積屑瘤（Built-Up Edge, BUE），表面粗糙度與刀具壽命受影響。業內對策：用 PCD（聚晶金剛石）刀具、提高切削速度避開 BUE 臨界區（典型臨界帶 vc 150–300 m/min）、選用銳利前角 ≥ 15° 刀具。
四、不鏽鋼（304 / 316）— 加工硬化的挑戰
304：通用不鏽鋼
304（18Cr-8Ni）是業界使用最廣的不鏽鋼，拉伸強度 515 MPa。加工特性：切削阻力中等、切屑連續、易加工硬化（刀具停留即硬化）。業內口訣：「銳利刀、足夠進給、不停留」。切削速度硬質合金刀具 80–150 m/min，需油性切削液降溫並沖走切屑。適用於食品設備、化工管件、一般戶外件。
316：醫療/海洋必選但難加工
316（多 2-3% Mo）耐氯化物腐蝕性更強，是醫療、海洋、海鮮加工設備的必選。但因 Mo 增加，加工難度上升：切削速度需降至 60–120 m/min、刀具磨耗加快、切屑更黏。業內 316 加工費比 304 高 15–25%。對於不接觸腐蝕環境的零件，沒必要全標 316，否則是業內常見的「過度規格」浪費。
五、鈦合金 Ti-6Al-4V — 難切削王者
為什麼鈦最難加工？
Ti-6Al-4V 拉伸強度 950 MPa、密度僅 4.43 g/cm³（鋼的 56%），強度-重量比是金屬中最佳之一，但加工難度也是金屬中最高。三大難點：
② 化學活性高：高溫下與刀具材料反應，產生黏屑與積屑瘤
③ 加工硬化敏感：刀具一停留即硬化，需保持連續切削
業內對策：切削速度限制 30–60 m/min（遠低於鋼）、使用高壓冷卻液（70–300 bar 直噴切削區）、選用細晶粒硬質合金或鈦鋁氮（TiAlN）塗層刀具、嚴控刀具進給不可中途停留。超音波輔助加工技術可將鈦合金加工效率提升 3 倍（資料來源：漢鼎智慧科技）。應用於航太結構件、醫療植體（骨釘、人工關節）、高階運動器材、重機改裝零件。
六、鑄鐵（FC250 / FCD600）— 灰鑄與球墨兩種劇本
FC250 灰鑄鐵：石墨潤滑、最易加工的鋼鐵類
FC250 含片狀石墨（C 含量 2.5–4%），石墨在切削時自帶潤滑效果，切削阻力低、切屑碎屑化（不需斷屑器）。但脆性高、拉伸強度僅 250 MPa。加工特性：切削速度 80–150 m/min、進給率可拉到 0.4 mm/rev（最高的材質之一）、可使用負前角刀具增強剛性。應用：機台底座、引擎缸體、傳動殼體。
FCD600 球墨鑄鐵：強度高但切屑黏
FCD600 透過鎂處理使石墨呈球狀，拉伸強度提升至 600 MPa（鋼級強度），但切屑黏連、刀具磨耗高。業內常用負前角刀片配合分屑槽處理切屑。應用：曲軸、齒輪、承受高負荷的傳動零件。FCD600 加工費約是 FC250 的 1.5 倍。
七、銅（C1100 / C3604）— 高導熱與積屑瘤陷阱
C1100 純銅：軟黏難加工的高導電件
C1100 純度 99.90%+，導電導熱性是金屬中最佳之一，但「軟黏」特性導致切屑長條纏繞刀具、易形成積屑瘤（BUE）。業內對策：大前角 ≥ 20° 銳利刀具、油性切削液充分潤滑、高速切削（vc 150–300 m/min）以排走切削熱。適用於電氣連接件、散熱片、母線銅排。
C3604 快削黃銅：自動車床首選
C3604 黃銅添加 1.8–3.7% 鉛，鉛粒作為微觀潤滑劑，切屑碎裂、加工面光滑、刀具磨耗極低。是 5 大材質中「最適合自動車床連續加工」的材料。切削速度 200–400 m/min、可連續 8 小時無人值守加工。應用：精密五金、水閥、氣動接頭、儀表零件。
八、選材決策框架：3 大判斷指標
業內機構工程師選材時，常見的錯誤是「先想到什麼用什麼」或「保險起見用最強的」。正確順序：強度需求 → 環境腐蝕 → 預算限制 → 加工性。以下是業內三步速選法：
- < 300 MPa
- 鋁 6061、銅 C1100、FC250
- 300–600 MPa
- 鋁 7075、不鏽鋼 304/316、FC250 增厚
- > 600 MPa
- FCD600、鈦 Ti-6Al-4V、淬火合金鋼
- 海洋/醫療/食品酸性
- 不鏽鋼 316 或鈦合金
- 一般潮濕/食品中性
- 不鏽鋼 304
- 戶外但乾燥
- 鋁陽極處理、鋅鎳鍍鋼
- 室內乾燥
- 鋁、鑄鐵、碳鋼（含表面處理）
- 成本敏感
- FC250 < 鋁 6061 < 黃銅
- 輕量化優先
- 鋁 6061/7075、鈦
- 批量產能優先
- 黃銅 C3604（自動車床）、鋁 6061
- 強度重量比優先
- 鈦 Ti-6Al-4V（航太/高階運動器材）
