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常見合金
常見合金
(1)鋼鐵
鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外,C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用,故統稱為鐵碳合金。它是工程技術中*重要、用量*大的金屬材料。
按含碳量不同,鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類,鋼是含碳量為0.03%~2%的鐵碳合金。碳鋼是*常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易、價格低廉,而且在多數情況下能滿足使用要求,所以應用十分普遍。按含碳量不同,碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高,碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼,在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素,使鋼的組織結構和性能發生變化,從而具有一些特殊性能,如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性,等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富,除Cr、Co不足,Mn品位較低外,W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初,合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%~4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆,但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布,斷口呈銀白色,質硬而脆,不能進行機械加工,是煉鋼的原料,故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵,斷口呈銀灰色,易切削,易鑄,耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵,其機械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵,如加入Cr,耐磨性可大幅度提高,在特種條件下有十分重要的應用。
(2)鋁合金
鋁是分布較廣的元素,在地殼中含量僅次于氧和硅,是金屬中含量*高的。純鋁密度較低,為2.7g/cm3,有良好的導熱、導電性(僅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可進行各種機械加工。鋁的化學性質活潑,在空氣中迅速氧化形成一層致密、牢固的氧化膜,因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低,只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。
鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性,良好的塑性和較高的強度,稱為防銹鋁合金,用于制造油箱、容器、管道、鉚釘等。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高,但防蝕性能有所下降,這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發的高強度硬鋁,強度進一步提高,而密度比普通硬鋁減小15%,且能擠壓成型,可用作摩托車骨架和輪圈等構件。Al-Li合金可制作飛機零件和承受載重的**運動器材。
目前高強度鋁合金廣泛應用于制造飛機、艦艇和載重汽車等,可增加它們的載重量以及提高運行速度,并具有抗海水侵蝕,避磁性等特點。
(3)銅合金
純銅呈紫紅色,故又稱紫銅,有極好的導熱、導電性,其導電性僅次于銀而居金屬的**位。銅具有優良的化學穩定性和耐蝕性能,是優良的電工用金屬材料。
工業中廣泛使用的銅合金有黃銅、青銅和白銅等。
Cu與Zn的合金稱黃銅,其中Cu占60%~90%、Zn占40%~10%,有優良的導熱性和耐腐蝕性,可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn,稱為**黃銅,具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb,可用作滑動軸承材料。
青銅是人類使用歷史*久的金屬材料,它是Cu、Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強度,并使其塑性得到改善,抗腐蝕性增強,因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴,目前已大量用Al、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強度*高的銅合金,它無磁性又有優異的抗腐蝕性能,是可與鋼相競爭的彈簧材料。
白銅是Cu-Ni合金,有優異的耐蝕性和高的電阻,故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。
(4)鋅合金
以鋅為基加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋅合金熔點低,流動性好,易熔焊,釬焊和塑性加工,在大氣中耐腐蝕,殘廢料便于回收和重熔;但蠕變強度低,易發生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備,壓鑄或壓力加工成材。按制造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。
鋅合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等.鋅合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋅合金兩類.鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好,適用于壓鑄儀表,汽車零件外殼等。
【鋅合金成分及鑄件品質】
一、鋅合金的特點
1. 比重大。
2. 鑄造性能好,可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。
3. 可進行表面處理:電鍍、噴涂、噴漆。
4. 熔化與壓鑄時不吸鐵,不腐蝕壓型,不粘模。
5. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。
6. 熔點低,在385℃熔化,容易壓鑄成型。
(5)鉛錫合金
鉛錫合金按用途分為:
①鉛基或錫基軸承合金。與鉛基軸承合金統稱為巴氏合金。含銻3%~15%,銅3%~10%,有的合金品種還含有10%的鉛。銻、銅用以提高合金的強度和硬度。其摩擦系數小,有良好的韌性、導熱性和耐蝕性,主要用以制造滑動軸承。
②鉛錫焊料。以錫鉛合金為主,有的錫焊料還含少量的銻。含鉛38.1%的錫合金俗稱焊錫,熔點約183℃,用于電器儀表工業中元件的焊接,以及汽車散熱器、熱交換器、食品和飲料容器的密封等。
③鉛錫合金涂層。利用錫合金的抗蝕性能,將其涂敷于各種電氣元件表面,既具有保護性,又具有裝飾性。常用的有錫鉛系、錫鎳系涂層等。
④鉛錫合金(包括鉛錫合金,無鉛錫合金)可以用來生產制作各種精美合金飾品、合金工藝品,如戒指、項鏈、手鐲、耳環、胸針、紐扣、領帶夾、帽飾、工藝擺飾、合金相框、宗教徽志、微型塑像、紀念品等。
鉛錫合金(用作合金飾品、合金工藝品材料)的特點
1.鉛錫合金性能穩定,熔點低,流動性好,收縮性小。
2.鉛錫合金晶粒幼細,韌性良好,軟硬適宜,表面光滑,無砂洞,無疵點,無裂紋,磨光及電鍍效果好。
3.鉛錫合金離心鑄造性能好,韌性強,可以鑄造形狀復雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。
4.鉛錫合金產品可進行表面處理:電鍍、噴涂、噴漆。
5.鉛錫合金晶體結構致密,在原料方面確保鑄件尺寸公差小,表面精美,后處理瑕疵少.
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