《产品工学基础及应用 》课件-典型金属材料

产品工学基础及应用材料认知入门能力培养项目

典型金属材料金属材料黑色金属－钢铁有色金属－金、银、铜、镍、铝、铅等金属材料金属材料是具有光泽、延展性、导电、传热等性能的物质，除汞外，在常温下均为固体。金属具有较高的强度、硬度及韧性。通常金属材料分为两大类：一类称为铁金属材料，以铁为主，因其色为黑色，故又称为黑金属。另一类称为有色金属材料，如金、银、铜、镍、铝、铅等，各具颜色，故称有色金属。若一种金属元素与其它金属元素熔合而成的物质，则称为合金。黑金属及其合金黑色金属包括钢,铸铁和铁合金.在工程上,黑金属得到了最广泛的应用.在结构和工具材料范围内,钢铁的用量占到了90%以上。钢铁之所以会得到如此广泛的应用,是于其性能密切相关的.钢铁有优越的综合工程性能,包括机械工程(强度,刚度,冲击韧性等),冷热加工成型性能,抗腐蚀性能等.此外,价格比较便宜也使其得到广泛应用的重要原因。铸铁含碳量大于

2.11%的铁碳合金称为铸铁。由于工艺简单、价格便宜，铸铁在机械中有极其广泛的应用。例如:在农机中，铸铁的应用达到40%-60%(质量分数);在汽车拖拉机中，占到50%-70%;在机床中，更占到60%-90%。

在铸铁中，碳是以石墨形式存在的。石墨的形态就在很大程度上决定了铸铁的品种(灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁)及其性能。铸铁灰口铸铁铸铁球墨铸铁／石墨球状铸铁球墨铸铁／蝶阀碳钢碳素钢简称碳钢，就是含碳量在0.0218%～2.11%范围内的普通铁碳合金。但在钢的熔炼过程申会带入许多杂质。由于杂质不是我们主观上主动要求带人的，而是在熔炼过程中被动带入的，因此碳钢被称之为铁碳二元合金。但杂质的带人会影响到碳钢的性能，尤其是有害杂质的带入使钢的性能大幅度下降。因此，在熔炼钢的生产过程中，必须有效控制有害杂质的含量。

锰(Mn)硅(Si)硫(S)磷(P)氧(0)氮(N)氢(H)碳钢普通碳素钢钢筋碳钢普通碳素钢钢板碳钢高级碳素钢精密量具合金钢合金结构钢滚珠轴承合金钢合金结构钢弹簧合金钢合金工具钢刀具合金钢合金工具钢模具合金钢特殊性能钢不锈钢合金钢特殊性能钢不锈钢合金钢特殊性能钢不锈钢有色金属及其合金除了钢铁外的所有其他金属统称为有色金属。有色金属中，目前应用最广的是铝和铜及其合金。

有色金属的品种很多。许多稀有金属有能用于航天、航空、军事等领域及其他特殊场合。随着技术的发展和进步，许多稀贵金属逐步进入普通用途领域。例如，金属钛以其质轻、高强、耐高温、耐腐蚀以及低温下韧性好的特殊性能而被誉为“太空金属”。目前在眼镜架及许多金属装饰件或其表面开始得到越来越多的应用。尽管如此，钛及其合金目前的价格仍然比较高，只能用于高档商品上。许多用于金属和非金属表面涂镀装饰的金属也大多是稀贵金属。由于用量少，性能好，也正在得到越来越广泛的应用。铝和铝合金铝的相对密度为2.7，仅为钢铁的三分之一。铝合金的强度可达到与低合金高强度钢接近。铝的导电性能好，仅次于银、铜和金。铝靠电解铝矾土得到，资源丰富。铝抗大气腐蚀的性能好(但接触酸、碱或盐类后的抗腐蚀性不佳)。铝的加工性能好:可冷成型，切削性能好，铸造性能也好。因此，铝的应用十分广泛。铝和铝合金防锈铝合金铝管旅游牙膏铝和铝合金硬铝合金曲柄铝和铝合金硅铝合金BMW全铝发动机铝和铝合金铝镁合金-硬盘盒铝和铝合金铝镁合金-800万单反奥巴e-300铜和铜合金铜是电和热的良导体。铜对大气和水的抗腐蚀性强。铜还抗磁，在电子设备中可用于磁屏蔽。铜的加工性能好，易冷热成型;铜的铸造性能也很好。此外，铜的色泽很美观。因此，铜的应用广泛。

铜的有些合金还有一些特殊的性能。例如，青铜和黄铜有很好的减摩性及耐磨性;磷青铜和鈹青铜具有很高的弹性和疲劳极限，在电器中得到广泛应用。

铜及其合金的价格较贵，限制了其应用范围的扩大。最常见的铜合金包括，青铜与黄铜。青铜原指铜锡合金，常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。黄铜(Brass)是红铜及锌的合金铜和铜合金纯铜-现代DDR333内存256M铜和铜合金纯铜-zippo-铜钻石影子，388元，镜面纯铜铜和铜合金黄铜-黄铜手炉，福建，晚清铜和铜合金黄铜-黄铜管件，套管镁、锌、锡、金、银镁:符号Mg(magnesium)。银白色、质轻。镁和铝的合金是制造飞机的重要材料。

锌:符号Zn(zincum)，质脆，大多用作压铸合金或钢板的防腐镀料之用。

锡:符号Sn(stannum)。纯锡为银白色，富有延展性，在空气中不易变化，多用作镀铁、焊接金属或制造合金。

金:符号Au(aurum)。赤黄色，质柔软，延展性强，化学性能稳定。属贵重金属，合金常用于制造货币和装饰品等。因难于氧化，故设计中常在装饰部位或电器接点处作镀金处理。银:符号Ag(argentum)。呈白色，质软，延展性很强，是热和电的良导性。在空气中不易氧化