【工程材料小常识汇总】

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【工程材料小常识汇总】——欢迎补充
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关于锌合金的一些知识锌合金的特点 　　1.比重大。 　　2.铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。 　　3.可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆。 　　4.熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。 　　5.有很好的常温机械性能和耐磨性。 　　6.熔点低，在385℃熔化，容易压铸成型。 　　使用过程中须注意的问题： 　　1.抗蚀性差。当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。 　　铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气(电解质)存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。 　　2.时效作用。锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件的形状和尺寸略起变化。 　　3.锌合金压铸件不宜在高温和低温(0℃以下)的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。

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锡基本知识介绍锡是古代较早发现的金属之一。在自然界中没有单质状态的锡存在，它的发现比铜稍晚。 锡是熔点比较低的金属，它的低熔点使它成为焊料的主要成分。 锡元素有白锡、灰锡、脆锡三种同素异形体。在不同环境下，锡可以有不同的结晶状态。在室温和高于室温的条件下，最稳定的形态是白锡，白锡是一种可锻金属。当温度在13℃以下时，锡的结晶点阵就会重新排列，原子之间的空隙就会加大，形成一种新的结晶形态，即灰锡。灰锡就失去了金属特性而成为一种半导体。在不同结晶点阵之间的，接触处发生的内应力使金属锡碎裂成粉末。周围介质的温度愈低，晶体形态转变的速度就愈快。这种转变在零下33℃时速度最快：温度一降到零下，白锡就失去光泽，变成暗灰色，最后碎裂成粉末。人们称这种现象为“锡疫”。附带要说明的是，未染上“锡疫”的锡板，一旦和有“锡疫”的锡板接触，也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。 科学家们已经找到了预防“锡疫”的物质，其中的一种就是铋。铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵，使其状态稳定化，完全消除产生“锡疫”的可能性。 含有52％的铋与32％的铅和16％的锡的合金，在开水里就能熔化，它的熔点只有95℃。与此形成鲜明对照的是：锡的熔点是232℃；铋的熔点是271℃；铅的熔点是327℃。合金的熔点大大低于组成它的每种纯金属的熔点。含镓和铟的锡合金熔点更低，其中一种合金的熔点为10．6℃。低熔点合金可用来制作电熔丝。 二氯化锡和氧化锡可用作棉布和丝绸的媒染剂，二氯化锡还可作还原剂，脱色剂，电镀时用它镀锡。为了给瓷器和玻璃着上红色，可采用一种叫做卡修斯的紫色染料，它是在二氯化锡中加入氯化金溶液时形成的。硫酸锡，即彩色金，可用作金色颜料。 白锡可制成家用器皿，也可以镀在铜和铁的表面上。镀锡的铁片常称为“马口铁”，铁表面的锡层保护了铁，使之不受腐蚀。但是一旦锡层出现了破损，铁被腐蚀的速度就会加快。这是因为铁比锡活泼，在它们共同接触电解质溶液时，就形成了原电池，铁作为原电池的负极逐渐被氧化，这在化学上称为电化腐蚀。 锡是毒性极小的金属，锡的盐类对人体完全无害，与食品接触也不会产生有害物质，可以抵抗氧、水和有机酸的腐蚀。于是，锡的这种性能得到了充分的发挥，现在，世界上锡的总产量的一半左右是用来生产制造罐头用的铁皮，很薄的一层镀锡铁皮就可以为人们贮藏上百万吨的肉、鱼飞水果和蔬菜。锡当之无愧地赢得了“罐头金属”的称号。 科学家们进行了大量的分析和反复的试验得出结论证实：氟的存在就表明可能有锡矿。在史前期，锡是以一种复杂的物质形式存在的，在这种复杂的物质中氟是必不可少的成分。后来，锡和锡的化合物逐渐形成一种沉积物，即后来的矿床。而氟就滞留在沉积物附近。这一发现不仅有助于测定锡很可能出现的地区，而且也可预示锡的储量的大小。

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铁合金知识
1.铁合金的定义和用途。 铁合金是铁与一种或几种金属或非金属元素组成的合金。铁合金是炼钢和机械铸造业的主要原料之一，在炼钢和铸造时用作脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂。 2.铁合金的分类。 铁合金的品种很多，一般按照其所含元素分类。 (1) 硅铁：工业硅铁——含硅95%、75%、45%等硅铁 贫硅铁（含硅12%） 硅铝合金 硅钙合金 (2)锰铁：高碳锰铁（含碳为7%） 中碳锰铁（含碳1.0~1.5%） 低碳锰铁（含碳0.5%） 金属锰 硅锰合金 (3)铬铁：高碳铬铁（含碳为4~8%） 中碳铬铁（含碳为0.5~4%） 低碳铬铁（含碳0.15~0.50%） 微碳铬铁（含碳为0.06%） 超微碳铬铁（含碳小于0.03%） 金属铬 硅铬合金 (4)其它铁合金。除了以上几类铁合金外，还有钨铁、钼铁、钛铁、钒铁、磷铁、硼铁、镍铁、铌铁、锆铁、稀土合金等。

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作为钢的替代品， 1949 年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于 0.3% ，而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为 3% 。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。这种改进后的球体使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。通过铁素体基体可获得最佳的展延性，因此，所有美国尼伯科球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理。球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为它们具有阻止断裂的能力。 　　有时，球墨铸铁被称为“两个世界里最好的”金属，意思是球墨铸铁具有铸钢的强度，也有铸铁优异的抗腐蚀性。 　　与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是 60k ，而铸铁的抗拉强度只有 31k 。球墨铸铁的屈服强度是 40k ，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度 - 成本比远远优于铸铁。球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。 　　球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为 40k ，而铸钢的屈服强度只有 36k 。在大部分市政应用领域，如：水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也减少了球墨铸铁的机加工成本。

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铝是一种轻金属，其化合物在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8％（重量），仅次于氧和硅，居第三位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。铝的导电性、延展性良好，应用范围十分广泛，涉及轻工、电力、电气、电子、汽车、机械制造、建筑、包装等行业，是国民经济发展的重要基础原材料。 世界上铝的主要生产国为：美国、俄罗斯、加拿大、中国、澳大利亚、巴西等，我国1998年的产量排名世界第三，主要的生产商有：青海铝厂（19.8万吨）、贵州铝厂（19.5万吨）、包头铝业集团（11.3万吨）、广西平果铝厂（10.5万吨）、宁夏青铜峡铝厂（10.2万吨）等。 影响铝价格变动的主要因素：（1）产量及进出口量；（2）库存量；（3）电费的高低；（4）相关替代产品的应用程度；（5）生产工艺的改进与革新。 适合期货交易的主要特征：A、产销数量大，拥有众多的买方和卖方；B、品质均一，规格简单，等级标准容易划分；C、易于储存，运输方便；D、价格波动频 国际国内交易概况：国际上铝合约交易量最大的交易所是伦敦金属交易所（LME），1997年铝合约交易量达2250万手，为世界当年铝产量的28倍；国内也有多家交易所先后上市铝标准合约，上海金属交易所是其中较有影响的交易所之一，从1992年开业到1997年底累计成交1494万吨，其中1994年成交1140万吨，为当年铝产量的7.6倍。 铝及铝合金与其它一般特性 铝及铝合金其它金属材料相比，具有以下一些特点： 1、密度小 铝及铝合金的密度接近2.7g/,约为铁或铜的1/3。 2、强度高 铝及铝合金的强度高。经过一定程度的冷加工可强化基体强度,部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理。 3、导电导热性好 铝的导电导热性能仅次于银、铜和金。 4、耐蚀性好 铝的表面易自然生产一层致密牢固的AL2O3保护膜，能很好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。 5、易加工 添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金。 什么叫铝锭？ 铝，我们日常工业上的原料叫铝锭，按国家标准（GB/T1196-93）应叫“重熔用铝锭”，不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。铝锭进入工业应用之后有两大类：铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。

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巴氏合金是最广为人知的轴承材料，其应用可以追溯到工业革命时代。巴氏合金是唯一适合相对于低硬度轴转动的材料，与其它轴承材料相比，具有更好的适应性和压入性，广泛用于大型船用柴油机、涡轮机、交流发电机，以及其它大型旋转机械。 巴氏合金可简单地分为三种：高锡合金、高铅合金和中间合金(合金中锡和铅均占有重要比例)。在所有这些合金系中，锑和铜均作为重要的合金化元素和硬化元素，而且其结构是由硬的、弥散于软基质中的金属间化合物组成。

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在简单络离子的酸性电解液中,铅锡合金在很低的电流密度下即可产生共沉积.铅锡合金镀层比同样厚度的铅镀层和锡镀层孔隙率低.含锡60%、含铅40%的铅锡合金具有最低的共熔点183℃,它的焊接性能远远超过纯锡镀层.因此,在航空航天、电子电器行业得到了广泛的应用. 性能稳定，熔点低，流动性好，收缩性小。晶粒幼细，韧性良好，软硬适宜，表面光滑，无砂洞，无疵点，无裂纹，磨光及电镀效果好。适合做装饰品，可塑性高.

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由碳化钨、碳化钛、碳化钽等硬质化合物与钴、镍等粘结金属用粉末冶金方法制成的高硬度材料。硬质合金的硬度和耐磨性随其中粘结金属含量的增加而降低，强度和韧性则随之而提高。粘结金属的含量相同时，硬度和耐磨性随碳化物晶粒增大而降低，韧性则随之而提高。不同成分和晶粒度的各种硬质合金，其硬度在 HRA86～93之间，抗弯强度为1050～2600兆帕，抗压强度为4200～5800兆帕，弹性模量为(5～7)×105兆帕。20世纪20年代开始用碳化钨钴合金制造拉丝模，继而用于切削铸铁和有色金属。30年代开始用碳化钨-碳化钛-碳化钽-钴合金的刀具切削钢材。 硬质合金按用途分为切削工具用和非切削工具用两大类。 　　切削工具用硬质合金 　按国际标准化组织建议分为3类。①K类：用于铸铁和有色金属等的切削加工。这类刀具主要因切削刃后面磨损量逐渐增加而失效，因此须具有较好的耐磨性，一般为细晶（≤1微米）或中等晶粒（2微米左右）的碳化钨-钴合金，往往还含有少量的碳化钽等添加剂。②P类:切削钢材用。这类刀具主要因高温连续切屑在前刃面引起的月牙洼增大而失效，因此除碳化钨和钴外，还含有相当多的碳化钛和碳化钽，以提高其高温稳定性。③M类：成分和性能均介于 P类和K类之间的多用合金。 　　硬质合金刀具表面用化学气相沉积或物理气相沉积法覆以碳化钛、氮化钛、氧化铝等涂层后，可成倍地增加使用寿命。 　　非切削工具用硬质合金 　一般为碳化钨-钴合金。含有60～95％体积的碳化钨，晶粒为1～4微米。可根据工况条件，选用适当成分与晶粒尺寸的合金，主要用于制造拉伸、冲裁、成形模具，矿山凿岩工具，地质和油井钻具和耐磨耐压零件等。

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