【工程材料小常識匯總】

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【工程材料小常識匯總】——歡迎補充
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; Y/ o& G# q. G0 B( Q' @/ {8 U關于鋅合金的一些知識鋅合金的特點 　　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。 　　使用過程中須注意的問題： 　　1.抗蝕性差。當合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時，導致鑄件老化而發生變形，表現為體積脹大，機械性能特別是塑性顯著下降，時間長了甚至破裂。 　　鉛、錫、鎘在鋅合金中溶解度很小，因而集中于晶粒邊界而成為陰極，富鋁的固溶體成為陽極，在水蒸氣(電解質)存在的條件下，促成晶間電化學腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。 　　2.時效作用。鋅合金的組織主要由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成，它們的溶解度隨溫度的下降而降低。但由于壓鑄件的凝固速度極快，因此到室溫時，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經過一定時間之后，這種過飽和現象會逐漸解除，而使鑄件的形狀和尺寸略起變化。 　　3.鋅合金壓鑄件不宜在高溫和低溫(0℃以下)的工作環境下使用。鋅合金在常溫下有較好的機械性能。但在高溫下抗拉強度和低溫下沖擊性能都顯著下降。

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錫基本知識介紹錫是古代較早發現的金屬之一。在自然界中沒有單質狀態的錫存在，它的發現比銅稍晚。 錫是熔點比較低的金屬，它的低熔點使它成為焊料的主要成分。 錫元素有白錫、灰錫、脆錫三種同素異形體。在不同環境下，錫可以有不同的結晶狀態。在室溫和高于室溫的條件下，最穩定的形態是白錫，白錫是一種可鍛金屬。當溫度在13℃以下時，錫的結晶點陣就會重新排列，原子之間的空隙就會加大，形成一種新的結晶形態，即灰錫。灰錫就失去了金屬特性而成為一種半導體。在不同結晶點陣之間的，接觸處發生的內應力使金屬錫碎裂成粉末。周圍介質的溫度愈低，晶體形態轉變的速度就愈快。這種轉變在零下33℃時速度最快：溫度一降到零下，白錫就失去光澤，變成暗灰色，最后碎裂成粉末。人們稱這種現象為“錫疫”。附帶要說明的是，未染上“錫疫”的錫板，一旦和有“錫疫”的錫板接觸，也會產生灰色的斑點而逐漸“腐爛”掉。 科學家們已經找到了預防“錫疫”的物質，其中的一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結晶點陣，使其狀態穩定化，完全消除產生“錫疫”的可能性。 含有52％的鉍與32％的鉛和16％的錫的合金，在開水里就能熔化，它的熔點只有95℃。與此形成鮮明對照的是：錫的熔點是232℃；鉍的熔點是271℃；鉛的熔點是327℃。合金的熔點大大低于組成它的每種純金屬的熔點。含鎵和銦的錫合金熔點更低，其中一種合金的熔點為10．6℃。低熔點合金可用來制作電熔絲。 二氯化錫和氧化錫可用作棉布和絲綢的媒染劑，二氯化錫還可作還原劑，脫色劑，電鍍時用它鍍錫。為了給瓷器和玻璃著上紅色，可采用一種叫做卡修斯的紫色染料，它是在二氯化錫中加入氯化金溶液時形成的。硫酸錫，即彩色金，可用作金色顏料。 白錫可制成家用器皿，也可以鍍在銅和鐵的表面上。鍍錫的鐵片常稱為“馬口鐵”，鐵表面的錫層保護了鐵，使之不受腐蝕。但是一旦錫層出現了破損，鐵被腐蝕的速度就會加快。這是因為鐵比錫活潑，在它們共同接觸電解質溶液時，就形成了原電池，鐵作為原電池的負極逐漸被氧化，這在化學上稱為電化腐蝕。 錫是毒性極小的金屬，錫的鹽類對人體完全無害，與食品接觸也不會產生有害物質，可以抵抗氧、水和有機酸的腐蝕。于是，錫的這種性能得到了充分的發揮，現在，世界上錫的總產量的一半左右是用來生產制造罐頭用的鐵皮，很薄的一層鍍錫鐵皮就可以為人們貯藏上百萬噸的肉、魚飛水果和蔬菜。錫當之無愧地贏得了“罐頭金屬”的稱號。 科學家們進行了大量的分析和反復的試驗得出結論證實：氟的存在就表明可能有錫礦。在史前期，錫是以一種復雜的物質形式存在的，在這種復雜的物質中氟是必不可少的成分。后來，錫和錫的化合物逐漸形成一種沉積物，即后來的礦床。而氟就滯留在沉積物附近。這一發現不僅有助于測定錫很可能出現的地區，而且也可預示錫的儲量的大小。

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鐵合金知識
2 b1 u0 v' K$ B" ]; h" b1.鐵合金的定義和用途。 鐵合金是鐵與一種或幾種金屬或非金屬元素組成的合金。鐵合金是煉鋼和機械鑄造業的主要原料之一，在煉鋼和鑄造時用作脫氧劑、脫硫劑和合金添加劑。 2.鐵合金的分類。 鐵合金的品種很多，一般按照其所含元素分類。 (1) 硅鐵：工業硅鐵——含硅95%、75%、45%等硅鐵 貧硅鐵（含硅12%） 硅鋁合金 硅鈣合金 (2)錳鐵：高碳錳鐵（含碳為7%） 中碳錳鐵（含碳1.0~1.5%） 低碳錳鐵（含碳0.5%） 金屬錳 硅錳合金 (3)鉻鐵：高碳鉻鐵（含碳為4~8%） 中碳鉻鐵（含碳為0.5~4%） 低碳鉻鐵（含碳0.15~0.50%） 微碳鉻鐵（含碳為0.06%） 超微碳鉻鐵（含碳小于0.03%） 金屬鉻 硅鉻合金 (4)其它鐵合金。除了以上幾類鐵合金外，還有鎢鐵、鉬鐵、鈦鐵、釩鐵、磷鐵、硼鐵、鎳鐵、鈮鐵、鋯鐵、稀土合金等。

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作為鋼的替代品， 1949 年人類開發了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于 0.3% ，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為 3% 。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結構薄片。鑄鐵內的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內，這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進后的球體使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結構，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內部的薄片形式導致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得最佳的展延性，因此，所有美國尼伯科球墨鑄鐵的壓力負載部件都經過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內部的球狀結構也能夠消除鑄鐵內部的薄片石墨容易產生的裂縫現象。在球墨鑄鐵的微觀照片中，可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業內，這些石墨球稱為“裂縫終結者”，因為它們具有阻止斷裂的能力。 　　有時，球墨鑄鐵被稱為“兩個世界里最好的”金屬，意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強度，也有鑄鐵優異的抗腐蝕性。 　　與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強度方面具有絕對的優勢。球墨鑄鐵的抗拉強度是 60k ，而鑄鐵的抗拉強度只有 31k 。球墨鑄鐵的屈服強度是 40k ，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強度，并且最終出現斷裂。球墨鑄鐵的強度 - 成本比遠遠優于鑄鐵。球墨鑄鐵在耐腐蝕性方面與鑄鐵相同。 　　球墨鑄鐵的強度和鑄鋼的強度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強度，其屈服強度最低為 40k ，而鑄鋼的屈服強度只有 36k 。在大部分市政應用領域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結構，在減弱振動能力方面，球墨鑄鐵優于鑄鋼，因此更加有利于降低應力。選擇球墨鑄鐵的一個重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也減少了球墨鑄鐵的機加工成本。

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鋁是一種輕金屬，其化合物在自然界中分布極廣，地殼中鋁的含量約為8％（重量），僅次于氧和硅，居第三位。在金屬品種中，僅次于鋼鐵，為第二大類金屬。鋁的導電性、延展性良好，應用范圍十分廣泛，涉及輕工、電力、電氣、電子、汽車、機械制造、建筑、包裝等行業，是國民經濟發展的重要基礎原材料。 世界上鋁的主要生產國為：美國、俄羅斯、加拿大、中國、澳大利亞、巴西等，我國1998年的產量排名世界第三，主要的生產商有：青海鋁廠（19.8萬噸）、貴州鋁廠（19.5萬噸）、包頭鋁業集團（11.3萬噸）、廣西平果鋁廠（10.5萬噸）、寧夏青銅峽鋁廠（10.2萬噸）等。 影響鋁價格變動的主要因素：（1）產量及進出口量；（2）庫存量；（3）電費的高低；（4）相關替代產品的應用程度；（5）生產工藝的改進與革新。 適合期貨交易的主要特征：A、產銷數量大，擁有眾多的買方和賣方；B、品質均一，規格簡單，等級標準容易劃分；C、易于儲存，運輸方便；D、價格波動頻 國際國內交易概況：國際上鋁合約交易量最大的交易所是倫敦金屬交易所（LME），1997年鋁合約交易量達2250萬手，為世界當年鋁產量的28倍；國內也有多家交易所先后上市鋁標準合約，上海金屬交易所是其中較有影響的交易所之一，從1992年開業到1997年底累計成交1494萬噸，其中1994年成交1140萬噸，為當年鋁產量的7.6倍。 鋁及鋁合金與其它一般特性 鋁及鋁合金其它金屬材料相比，具有以下一些特點： 1、密度小 鋁及鋁合金的密度接近2.7g/,約為鐵或銅的1/3。 2、強度高 鋁及鋁合金的強度高。經過一定程度的冷加工可強化基體強度,部分牌號的鋁合金還可以通過熱處理進行強化處理。 3、導電導熱性好 鋁的導電導熱性能僅次于銀、銅和金。 4、耐蝕性好 鋁的表面易自然生產一層致密牢固的AL2O3保護膜，能很好的保護基體不受腐蝕。通過人工陽極氧化和著色，可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金或加工塑性好的變形鋁合金。 5、易加工 添加一定的合金元素后，可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金或加工塑性好的變形鋁合金。 什么叫鋁錠？ 鋁，我們日常工業上的原料叫鋁錠，按國家標準（GB/T1196-93）應叫“重熔用鋁錠”，不過大家叫慣了“鋁錠”。它是用氧化鋁-冰晶石通過電解法生產出來的。鋁錠進入工業應用之后有兩大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金。鑄造鋁及鋁合金是以鑄造方法生產鋁的鑄件；變形鋁及鋁合金是以壓力加工方法生產鋁的加工產品：板、帶、箔、管、棒、型、線和鍛件。

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巴氏合金是最廣為人知的軸承材料，其應用可以追溯到工業革命時代。巴氏合金是唯一適合相對于低硬度軸轉動的材料，與其它軸承材料相比，具有更好的適應性和壓入性，廣泛用于大型船用柴油機、渦輪機、交流發電機，以及其它大型旋轉機械。 巴氏合金可簡單地分為三種：高錫合金、高鉛合金和中間合金(合金中錫和鉛均占有重要比例)。在所有這些合金系中，銻和銅均作為重要的合金化元素和硬化元素，而且其結構是由硬的、彌散于軟基質中的金屬間化合物組成。

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在簡單絡離子的酸性電解液中,鉛錫合金在很低的電流密度下即可產生共沉積.鉛錫合金鍍層比同樣厚度的鉛鍍層和錫鍍層孔隙率低.含錫60%、含鉛40%的鉛錫合金具有最低的共熔點183℃,它的焊接性能遠遠超過純錫鍍層.因此,在航空航天、電子電器行業得到了廣泛的應用. 性能穩定，熔點低，流動性好，收縮性小。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。適合做裝飾品，可塑性高.

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由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭等硬質化合物與鈷、鎳等粘結金屬用粉末冶金方法制成的高硬度材料。硬質合金的硬度和耐磨性隨其中粘結金屬含量的增加而降低，強度和韌性則隨之而提高。粘結金屬的含量相同時，硬度和耐磨性隨碳化物晶粒增大而降低，韌性則隨之而提高。不同成分和晶粒度的各種硬質合金，其硬度在 HRA86～93之間，抗彎強度為1050～2600兆帕，抗壓強度為4200～5800兆帕，彈性模量為(5～7)×105兆帕。20世紀20年代開始用碳化鎢鈷合金制造拉絲模，繼而用于切削鑄鐵和有色金屬。30年代開始用碳化鎢-碳化鈦-碳化鉭-鈷合金的刀具切削鋼材。 硬質合金按用途分為切削工具用和非切削工具用兩大類。 　　切削工具用硬質合金 　按國際標準化組織建議分為3類。①K類：用于鑄鐵和有色金屬等的切削加工。這類刀具主要因切削刃后面磨損量逐漸增加而失效，因此須具有較好的耐磨性，一般為細晶（≤1微米）或中等晶粒（2微米左右）的碳化鎢-鈷合金，往往還含有少量的碳化鉭等添加劑。②P類:切削鋼材用。這類刀具主要因高溫連續切屑在前刃面引起的月牙洼增大而失效，因此除碳化鎢和鈷外，還含有相當多的碳化鈦和碳化鉭，以提高其高溫穩定性。③M類：成分和性能均介于 P類和K類之間的多用合金。 　　硬質合金刀具表面用化學氣相沉積或物理氣相沉積法覆以碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等涂層后，可成倍地增加使用壽命。 　　非切削工具用硬質合金 　一般為碳化鎢-鈷合金。含有60～95％體積的碳化鎢，晶粒為1～4微米。可根據工況條件，選用適當成分與晶粒尺寸的合金，主要用于制造拉伸、沖裁、成形模具，礦山鑿巖工具，地質和油井鉆具和耐磨耐壓零件等。

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