八种常见金属材料
1 铸铁——流动性
下水道盖板是我们日常环境中不起眼的一部分，很少有人关注。 铸铁之所以有如此多的数量和广泛的用途，主要是由于其优良的流动性，易于浇注成各种复杂的形状。 铸铁实际上是碳、硅和铁等元素混合物的名称。 碳含量越高，浇注时的流动特性越好。 碳以石墨和碳化铁的形式存在。
铸铁中石墨的存在使下水道盖板具有优异的耐磨性。 锈通常只出现在顶层，因此通常会被抛光掉。 即便如此，在浇注过程中仍然有特殊的防锈措施，即在铸件表面涂上一层沥青涂层。 沥青渗透到铸铁表面的孔隙中，起到防止生锈的作用。 生产砂型铸造材料的传统工艺现在被许多设计师用于其他更新和更有趣的领域。
材料特性：流动性优良、成本低、耐磨性好、凝固收缩率低、非常脆、抗压强度高、可加工性好。
典型用途：铸铁在建筑、桥梁、工程部件、住宅和厨房用具中的应用已有数百年历史。
2 不锈钢-不锈钢的爱
不锈钢是在钢中加入铬、镍等金属元素制成的合金。 其不生锈的特性来自于合金中的铬成分。 铬在合金表面形成坚固的、自修复的氧化铬膜。 这部电影是我们肉眼看不见的。 我们通常提到的不锈钢与镍的比例一般为18：10。 “不锈钢”一词并不是简单地指一种不锈钢，而是指一百多种工业不锈钢，每种不锈钢都是为了在其特定应用领域中具有良好的性能而开发的。
20世纪初，不锈钢被引入产品设计领域。 设计师围绕其韧性和耐腐蚀性开发了许多新产品，涵盖了许多以前从未接触过的领域。 这一系列的设计尝试非常具有革命性：例如钢材表面处理工艺，灭菌后可重复使用的设备首次出现在医疗行业。
不锈钢分为四种主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体（复合）和马氏体。 家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体不锈钢。
材料特性：保健、防腐、可进行精细表面处理、刚性高、可采用各种加工工艺成型、难于冷加工。
典型用途：在常用的原色不锈钢中，奥氏体不锈钢是最合适的着色材料，可以获得满意的颜色外观和形状。 奥氏体不锈钢主要用于装饰建材、家居用品、工业管道和建筑结构； 马氏体不锈钢主要用于制造刀具和涡轮叶片； 铁素体不锈钢具有抗腐蚀性，主要用于耐用的洗衣机和锅炉部件中，复合不锈钢的抗腐蚀性能更强，因此常用于腐蚀环境。
3 颗锌——一生体重 730 磅
锌呈闪亮的银色，略带蓝灰色，是继铝和铜之后第三大应用最广泛的有色金属。 美国矿务局的统计显示，平均每个人一生消耗锌总量为331公斤。 锌的熔点很低，因此也是理想的铸造材料。
锌铸件在我们的日常生活中非常常见：门把手、水龙头、电子元件等表面下的材料。锌具有极高的防腐性能。 这一特性使其具有另一个最基本的功能，即作为钢材的表面涂层材料。 除上述功能外，锌还是与铜一起使用合成黄铜的合金材料。 它的耐腐蚀性不仅适用于钢铁表面涂层，还有助于增强我们的免疫系统。
材料性能：保健、防腐、优良的铸造性、优良的防腐性、高强度、高硬度、原料便宜、熔点低、抗蠕变、易与其他金属形成合金、保健性能、室温温度 在 100 摄氏度左右时易碎且具有延展性。
典型用途：电子产品元件。 锌是形成青铜的合金材料之一。 锌还具有卫生和防腐特性。 此外，锌还用于屋顶材料、照片雕刻板、手机天线和相机快门机构。
4铝 (AL) – 现代材料
与拥有9000年使用历史的黄金相比，铝这种略带蓝色光芒的白色金属，实在只能算是金属材料中的婴儿。 铝于18世纪初被引入并命名。 与其他金属元素不同，铝在自然界中并不以直接金属元素的形式存在，而是从含有50%氧化铝（又称氧化铝）的铝土矿中提取出来的。 铝以这种形式存在于矿物中，也是地球上最丰富的金属元素之一。
当铝刚出现时，并没有立即应用到人们的生活中。 随后，一批针对其独特功能和特性的新产品逐渐问世，这种高科技材料逐渐获得了越来越广泛的市场。 虽然铝的应用历史较短，但现在市场上铝产品的产量远远超过其他有色金属产品的总和。
材料特性：柔韧可塑，易于制成合金，强度重量比高，耐腐蚀性能优良，易导电导热，可回收利用。
典型用途：车架、飞机零件、厨房用具、包装和家具。 铝还经常用于加固一些大型建筑结构，例如伦敦皮卡迪利广场的丘比特雕像和纽约克莱斯勒汽车大厦的顶部。 已使用铝增强材料。
5镁合金-超薄美学设计
镁是一种极其重要的有色金属。 它比铝轻，可以与其他金属形成高强度合金。 镁合金具有比重轻、比强度和比刚度高、良好的导热性和导电性以及良好的减振性能。 具有防震和电磁屏蔽性能好、易于加工成型、易于回收利用等优点。 但长期以来，由于价格昂贵和技术限制，镁及镁合金仅在航空、航天和军工领域少量使用，因此被称为“贵金属”。 如今，镁已成为继钢、铝之后的第三大金属工程材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子、移动通信、冶金等领域。 可以预见，由于其他结构金属生产成本的增加，未来镁金属将变得更加重要。
镁合金的比例为铝合金的68%、锌合金的27%、钢的23%。 常用于汽车零部件、3C产品外壳、建筑材料等。超薄笔记本电脑和手机外壳大多采用镁合金制成。 自上世纪以来，人类对于金属质感和光泽依然有着不可磨灭的热爱。 塑料制品虽然可以具有类似金属的外观，但其光泽、硬度、温度、质感与金属还是有区别的。 镁合金作为一种新型金属原材料，给人以高科技产品的感觉。
镁合金的耐腐蚀性能是碳钢的8倍，铝合金的4倍，塑料的10倍以上。 其抗腐蚀能力是合金中最好的。 常用的镁合金不易燃，特别是用于汽摩配、建筑材料时，可避免瞬间燃烧。 镁在地壳中的储量排名第八。 镁原料大多从海水中提取，因此其资源稳定、充足。
材料特性：结构轻、刚性和抗冲击性高、耐腐蚀性能优良、导热性和电磁屏蔽性好、不燃性好、耐热性差、易于回收。
典型用途：广泛应用于航空航天、汽车、电子、移动通信、冶金等领域。
6 铜牌——男人的伴侣
铜是一种用途极其广泛的金属，与我们的生活密切相关。 人类早期的许多工具和武器都是由铜制成的。 它的拉丁名“”源自一个叫“的地方”，这是一个铜矿资源非常丰富的岛屿。 人们用岛名的缩写来命名这种金属材料，因此铜有了现在的代号。
铜在现代社会中发挥着非常重要的作用：它广泛应用于建筑结构中作为传输电力的载体。 此外，数千年来，它一直被许多不同文化背景的人们用作身体装饰的原材料。 。 这种具有延展性的橙红色金属伴随着我们一路发展，从最初的解码传输到在复杂的现代通信应用中发挥的关键作用。 铜是优良的电导体，其导电率仅次于银。 就人类使用金属材料的历史而言，铜是继黄金之后人类使用的最古老的金属。 这主要是因为铜易于开采并且相对容易与铜分离。
材料性能：良好的耐腐蚀性，优良的导热性、导电性、硬度、柔韧性、延展性，抛光后效果独特。
典型用途：电线、发动机线圈、印刷电路、屋顶材料、管道材料、加热材料、珠宝、炊具。 它也是制造青铜的主要合金成分之一。
– 高光后处理
铬最常见的形式是作为不锈钢中使用的合金元素，以提高不锈钢的硬度。 镀铬工艺一般分为装饰镀、镀硬铬、镀黑铬三种。 镀铬在工程领域有着广泛的应用。 装饰镀铬通常镀在镍层的外侧作为顶层。 电镀具有细腻、镜面般的抛光效果。 作为装饰性后处理步骤，镀铬层厚度仅为0.006毫米。 当计划采用镀铬工艺时，必须充分考虑该工艺的危险性。 近十年来，三价铬水取代六价装饰铬水的趋势日益明显，因为前者致癌性很强，而后者则被认为毒性相对较小。
材质特性：极高的光滑度、优异的防腐性能、坚硬耐用、易清洁、摩擦系数低。
典型用途：装饰镀铬是许多汽车部件的电镀材料，包括门把手和保险杠。 此外，铬还用于自行车零件、浴室水龙头、家具、厨房用具、餐具等。镀硬铬更多地用于工业领域，包括工作控制块中的随机存储器、喷气发动机部件、塑料模具和减震器吸收器。 镀黑铬主要用于乐器装饰和太阳能利用。
8钛——轻而坚固
钛是一种非常特殊的金属。 它的质地很轻，但非常坚韧且耐腐蚀。 它在室温下终生保持其色调。 钛的熔点与铂相似，因此常用于航空航天和军用精密部件。 通过添加电流和化学处理产生不同的颜色。 钛具有优良的耐酸、碱腐蚀能力。 在“王水”中浸泡数年的钛金属，依然闪闪发亮、容光焕发。 如果在不锈钢中添加钛，只需添加百分之一左右，就大大提高了防锈能力。
钛具有密度低、耐高温、耐腐蚀等优异性能。 钛合金的密度是钢的一半，强度与钢大致相同。 钛既耐高温又耐低温。 在-253℃~500℃的宽温度范围内能保持高强度。 这些优点正是太空金属所需要的。 钛合金是制造火箭发动机壳体、人造卫星和航天器的良好材料，被誉为“太空金属”。 由于这些优点，钛自 20 世纪 50 年代以来已成为一种重要的稀有金属。
钛是一种纯金属。 由于钛金属是“纯净”的，物质与其接触时不会发生化学反应。 也就是说，由于钛具有很高的耐腐蚀性和稳定性，即使与人长期接触也不会影响其本质，因此不会引起人体过敏。 它是唯一对人体植物神经和味觉没有任何影响的材料。 金属被称为“亲生物金属”。
钛的最大缺点是难以精炼。 这主要是因为钛在高温下能与氧、碳、氮等多种元素化合。 因此，人们一度将钛视为“稀有金属”。 事实上，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还多10倍以上。
材料特性：强度非常高，重量比具有优异的耐腐蚀性，难以冷加工，焊接性良好，比钢轻约 40%，比铝重 60%，导电率低，热膨胀低，熔点高。
典型用途：高尔夫球杆、网球拍、便携式电脑、相机、行李箱、外科植入物、飞机骨架、化学设备和航海设备等。此外，钛还用作纸张、绘画和塑料的白色颜料。
金属表面处理工艺
1、表面处理工艺介绍
利用现代物理、化学、冶金、热处理等学科，改变零件表面的状态和性能，使其与芯材优化结合，以达到预定性能要求的工艺方法称为表面处理工艺。
表面处理的作用：
2、金属表面处理工艺的分类
总共可分为4大类：表面改性技术、表面合金化技术、表面转化涂层技术和表面涂层技术。
1、表面改性技术
1、表面淬火
表面淬火是指采用快速加热使表层奥氏体化，然后淬火以强化零件表面而不改变钢的化学成分和心部组织的热处理方法。
表面淬火的主要方法有火焰淬火和感应加热。 常用的热源包括火焰，例如氧乙炔或氧丙烷。
2、激光表面强化
激光表面强化是利用聚焦的激光束打在工件表面，将工件表面极薄的材料在极短的时间内加热到相变温度或熔点以上，然后在极短时间内冷却。工件表面硬化时间很短。 加强。
激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔覆处理。
激光表面强化热影响区小、变形小、操作方便。 主要用于局部强化零件，如冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮和内燃机等。 气缸套等
3.喷丸强化
喷丸强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面的技术，就像无数小锤子敲击金属表面一样，使零件表面和亚表面产生一定程度的塑性变形，以达到零件表面的目的。强化。
影响：
4. 滚动
滚压是在常温下用硬质滚轮或滚轮压紧旋转工件的表面并沿母线方向移动，使工件表面发生塑性变形和硬化，以获得精确、光滑、强化的表面或具有特定强度的表面处理。图案。 工艺。
应用：圆柱面、圆锥面、平面等形状比较简单的零件。
5、刷牙
拉丝是指在外力作用下迫使金属通过模具，压缩金属截面积，获得所需截面积形状和尺寸的表面处理方法。 这称为金属拉丝工艺。
拉丝可根据装饰需要制成直线、随机、波纹、漩涡等图案。
6. 抛光
抛光是对零件表面进行修饰的一种精加工方法。 一般只能获得光滑的表面，不能提高甚至保持原有的加工精度。 根据预处理条件的不同，抛光后的Ra值可达1.6~0.008μm。 。
一般分为机械抛光和化学抛光。
2、表面合金化技术
化学表面热处理
表面合金化技术的典型工艺是化学表面热处理。 是将工件置于特定介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表面，从而改变工件表面的化学成分和结构，从而改变工件表面的热处理工艺。它的性能。
与表面淬火相比，化学表面热处理不仅改变了钢的表面组织钢材表面处理工艺，而且改变了其化学成分。 根据渗入元素，化学热处理可分为渗碳、渗氮、多元共渗、其他元素渗入等。化学热处理工艺包括分解、吸收、扩散三个基本过程。
化学表面热处理的两种主要方法是渗碳和渗氮。
比较的
渗碳
渗氮
目的
提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。
提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，并提高耐腐蚀性能。
材料
含0.1~0.25%C的低碳钢。 碳含量越高，心部韧性越低。
是含有Cr、Mo、Al、Ti、V等元素的中碳钢。
常用方法
气体渗碳法、固体渗碳法、真空渗碳法
气体氮化法、离子氮化法
温度
900～950℃
500～570℃
表面厚度
一般为0.5~2mm
不大于0.6~0.7mm
使用
广泛应用于飞机、汽车、拖拉机等机械零件，如齿轮、轴、凸轮轴等。
用于耐磨、精度要求高的零件及耐热、耐磨、耐腐蚀零件。 如仪表小轴、轻载齿轮和重要曲轴等。
3、表面转化膜技术
1、发黑、磷化
变暗：
将钢材或钢件在空气、水蒸气或化学品中加热到适当温度，使其表面形成蓝色或黑色氧化膜的过程。 也会变蓝。
磷化：
将工件（钢、铝或锌）浸入磷化液（以某些酸性磷酸盐为基础的溶液）中，在表面沉积一层不溶于水的结晶磷酸盐转化膜的过程称为磷化。 。
2. 阳极氧化
主要指铝及铝合金的阳极氧化。 阳极氧化是将铝或铝合金零件浸入酸性电解液中，在外电流作用下，以其为阳极，在零件表面形成一层与基体牢固结合的防腐蚀氧化膜层。 这种氧化膜具有保护、装饰、绝缘、耐磨等特殊性能。
阳极氧化前必须经过抛光、脱脂、清洗等预处理，然后进行漂洗、着色、封孔。
用途：常用于汽车、飞机某些特殊零部件的防护处理，以及工艺品、日用五金制品的装饰处理。
4、表面涂层技术
1、热喷涂
热喷涂是将金属或非金属材料加热熔化，并连续地将压缩气体吹到工件表面，形成与基体牢固结合的涂层，并从表面获得所需物理化学性能的方法工件的。
利用热喷涂技术可提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和绝缘性。
应用：几乎所有领域包括航空航天、原子能、电子等尖端技术。
2、真空电镀
真空电镀是在真空条件下通过蒸馏或溅射在金属表面沉积各种金属和非金属薄膜的表面处理工艺。
通过真空电镀可以获得非常薄的表面镀层，具有速度快、附着力好、污染物少等优点。
真空溅射电镀原理
根据工艺不同，真空镀膜可分为真空蒸镀、真空溅射、真空离子镀膜。
3、电镀
电镀是一种电化学和氧化还原过程。 以镀镍为例：将金属制品浸入金属盐（NiSO4）溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极。 接通直流电源后，产品上会沉积一层金属镍镀层。
电镀方法分为普通电镀和特种电镀。
4. 气相沉积
气相沉积技术是指通过物理或化学方法在材料表面沉积含有沉积元素的气相物质，形成薄膜的新型镀膜技术。
根据沉积过程原理的不同，气相沉积技术可分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类。
物理气相沉积 (PVD)
物理气相沉积是指在真空条件下采用物理方法将材料汽化成原子、分子或电离成离子，通过气相过程在材料表面沉积薄膜的技术。
物理沉积技术主要包括真空蒸镀、溅射镀、离子镀三种基本方法。
物理气相沉积具有适用基材和薄膜材料广泛的优点； 工艺简单、节省材料、无污染； 所得薄膜与膜基附着力强，膜厚均匀致密，针孔少。
广泛应用于机械、航空航天、电子、光学、轻工等领域制备耐磨、耐腐蚀、耐热、导电、绝缘、光学、磁力、压电、润滑、超导等薄膜。
化学气相沉积 (CVD)
化学气相沉积是指混合气体在一定温度下与基体表面相互作用，在基体表面形成金属或化合物薄膜的方法。
由于化学气相沉积薄膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性以及特殊的电学、光学性能，因此在机械制造、航空航天、交通运输、煤化工等工业领域得到了广泛的应用。
