常用工程材料金属材料有哪些?

Question

如题所述

Answer 1

在工程领域，金属材料主要以合金形式被广泛应用，而纯金属的使用则相对较少。这是因为合金不仅提供了优于纯金属的力学和工艺性能，而且成本更为低廉。最普遍的合金类型是以铁为基础的铁碳合金，包括碳素钢、合金钢和铸铁等。此外，还有以铝和铜为基础的黄铜、青铜等合金。（1）黑色金属。①碳素钢：碳素钢是一种主要由铁和碳组成，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。碳素钢的性能与其碳含量密切相关，碳含量越高，强度和硬度通常越高，但韧性则可能降低。根据碳含量的不同，可以区分为多种钢号，如45钢（碳质量分数约为0.45%）和35钢（碳质量分数约为0.35%）。锰和硅是碳素钢中的有益元素，有助于提高钢的强度；而硫和磷则是有害元素，会增加钢的热脆性和冷脆性，因此需要严格控制。②合金钢：合金钢是在碳素钢的基础上添加一种或多种合金元素，如硅、锰、铬、镍、铜、钒、钛和稀土元素等，以改善和提升钢的性能。合金钢具备耐腐蚀、耐低温、高磁性、高耐磨性等优异的特殊性能，常用于制造要求高力学性能和特殊性能的复杂形状的大型零件。③铸铁：含碳量超过2.11%的铁碳合金被称为铸铁。由于铸铁中的碳和杂质含量较高，其强度和硬度逊于钢，且不能进行锻造。然而，铸铁具有良好的铸造性、减震性和耐磨性，加之成本低廉、生产和工艺简单，因此在机械制造中是应用最广泛的金属材料之一，尤其适合通过铸造方法生产铸铁毛坯。（2）有色金属：除了铁及其合金（称为黑色金属）外，铝、镁、铜、锌及其合金被统称为有色金属。尽管有色金属的产量和使用范围不如黑色金属，但它们因其独特的性能而在现代工业中变得不可或缺。例如，铝及铝合金在航空、航天、电子工业以及日常用品中得到了广泛的运用。