【工程材料小常識匯總】

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【工程材料小常識匯總】——?dú)g迎補(bǔ)充

+ _7 R9 N% B/ D關(guān)于鋅合金的一些知識鋅合金的特點(diǎn) 　　1.比重大。 　　2.鑄造性能好，可以壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。 　　3.可進(jìn)行表面處理：電鍍、噴涂、噴漆。 　　4.熔化與壓鑄時(shí)不吸鐵，不腐蝕壓型，不粘模。 　　5.有很好的常溫機(jī)械性能和耐磨性。 　　6.熔點(diǎn)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(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，導(dǎo)致鑄件老化而發(fā)生變形，表現(xiàn)為體積脹大，機(jī)械性能特別是塑性顯著下降，時(shí)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(zhì))存在的條件下，促成晶間電化學(xué)腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。 　　2.時(shí)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(shí)，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經(jīng)過一定時(shí)間之后，這種過飽和現(xiàn)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(huán)境下使用。鋅合金在常溫下有較好的機(jī)械性能。但在高溫下抗拉強(qiáng)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(fā)現(xiàn)的金屬之一。在自然界中沒有單質(zhì)狀態(tài)的錫存在，它的發(fā)現(xiàn)比銅稍晚。 錫是熔點(diǎn)比較低的金屬，它的低熔點(diǎn)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(huán)境下，錫可以有不同的結(jié)晶狀態(tài)。在室溫和高于室溫的條件下，最穩(wěn)定的形態(tài)是白錫，白錫是一種可鍛金屬。當(dāng)溫度在13℃以下時(shí)，錫的結(jié)晶點(diǎn)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(jié)晶形態(tài)，即灰錫。灰錫就失去了金屬特性而成為一種半導(dǎo)體。在不同結(jié)晶點(diǎn)陣之間的，接觸處發(fā)生的內(nèi)應(yīng)力使金屬錫碎裂成粉末。周圍介質(zhì)的溫度愈低，晶體形態(tài)轉(zhuǎn)變的速度就愈快。這種轉(zhuǎn)變在零下33℃時(shí)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(xiàn)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(chǎn)生灰色的斑點(diǎn)而逐漸“腐爛”掉。 科學(xué)家們已經(jīng)找到了預(yù)防“錫疫”的物質(zhì)，其中的一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結(jié)晶點(diǎn)陣，使其狀態(tài)穩(wěn)定化，完全消除產(chǎn)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(diǎn)只有95℃。與此形成鮮明對照的是：錫的熔點(diǎn)是232℃；鉍的熔點(diǎn)是271℃；鉛的熔點(diǎn)是327℃。合金的熔點(diǎn)大大低于組成它的每種純金屬的熔點(diǎn)。含鎵和銦的錫合金熔點(diǎn)更低，其中一種合金的熔點(diǎn)為10．6℃。低熔點(diǎn)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(shí)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(shí)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(hù)了鐵，使之不受腐蝕。但是一旦錫層出現(xiàn)了破損，鐵被腐蝕的速度就會加快。這是因?yàn)殍F比錫活潑，在它們共同接觸電解質(zhì)溶液時(shí)，就形成了原電池，鐵作為原電池的負(fù)極逐漸被氧化，這在化學(xué)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(chǎn)生有害物質(zhì)，可以抵抗氧、水和有機(jī)酸的腐蝕。于是，錫的這種性能得到了充分的發(fā)揮，現(xiàn)在，世界上錫的總產(chǎn)量的一半左右是用來生產(chǎn)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(dāng)之無愧地贏得了“罐頭金屬”的稱號。 科學(xué)家們進(jìn)行了大量的分析和反復(fù)的試驗(yàn)得出結(jié)論證實(shí)：氟的存在就表明可能有錫礦。在史前期，錫是以一種復(fù)雜的物質(zhì)形式存在的，在這種復(fù)雜的物質(zhì)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(fā)現(xiàn)不僅有助于測定錫很可能出現(xiàn)的地區(qū)，而且也可預(yù)示錫的儲量的大小。

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鐵合金知識
8 I; y, d: @* c4 N3 V8 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(jī)械鑄造業(yè)的主要原料之一，在煉鋼和鑄造時(shí)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(yè)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(fā)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(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi)，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(jìn)后的球體使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu)，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(nèi)部的薄片形式導(dǎo)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(fù)載部件都經(jīng)過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠消除鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)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(yè)內(nèi)，這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗鼈兙哂凶柚箶嗔训哪芰Α?　　有時(shí)，球墨鑄鐵被稱為“兩個(gè)世界里最好的”金屬，意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強(qiáng)度，也有鑄鐵優(yōu)異的抗腐蝕性。 　　與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有絕對的優(yōu)勢。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是 60k ，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有 31k 。球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度是 40k ，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強(qiáng)度，并且最終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強(qiáng)度 - 成本比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)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(qiáng)度和鑄鋼的強(qiáng)度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度最低為 40k ，而鑄鋼的屈服強(qiáng)度只有 36k 。在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)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(jié)構(gòu)，在減弱振動能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)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(jī)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(dǎo)電性、延展性良好，應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及輕工、電力、電氣、電子、汽車、機(jī)械制造、建筑、包裝等行業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料。 世界上鋁的主要生產(chǎn)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(chǎn)量排名世界第三，主要的生產(chǎn)商有：青海鋁廠（19.8萬噸）、貴州鋁廠（19.5萬噸）、包頭鋁業(yè)集團(tuán)（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(jià)格變動的主要因素：（1）產(chǎn)量及進(jìn)出口量；（2）庫存量；（3）電費(fèi)的高低；（4）相關(guān)替代產(chǎn)品的應(yīng)用程度；（5）生產(chǎn)工藝的改進(jìn)與革新。 適合期貨交易的主要特征：A、產(chǎn)銷數(shù)量大，擁有眾多的買方和賣方；B、品質(zhì)均一，規(guī)格簡單，等級標(biāo)準(zhǔn)容易劃分；C、易于儲存，運(yùn)輸方便；D、價(jià)格波動頻 國際國內(nèi)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(dá)2250萬手，為世界當(dāng)年鋁產(chǎn)量的28倍；國內(nèi)也有多家交易所先后上市鋁標(biāo)準(zhǔn)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(yè)到1997年底累計(jì)成交1494萬噸，其中1994年成交1140萬噸，為當(dāng)年鋁產(chǎn)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(diǎn)： 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(qiáng)度高 鋁及鋁合金的強(qiáng)度高。經(jīng)過一定程度的冷加工可強(qiáng)化基體強(qiáng)度,部分牌號的鋁合金還可以通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化處理。 3、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好 鋁的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能僅次于銀、銅和金。 4、耐蝕性好 鋁的表面易自然生產(chǎn)一層致密牢固的AL2O3保護(hù)膜，能很好的保護(hù)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?nèi)粘９�業(yè)上的原料叫鋁錠，按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1196-93）應(yīng)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(chǎn)出來的。鋁錠進(jìn)入工業(yè)應(yīng)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(chǎn)鋁的鑄件；變形鋁及鋁合金是以壓力加工方法生產(chǎn)鋁的加工產(chǎn)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(yīng)用可以追溯到工業(yè)革命時(shí)代。巴氏合金是唯一適合相對于低硬度軸轉(zhuǎn)動的材料，與其它軸承材料相比，具有更好的適應(yīng)性和壓入性，廣泛用于大型船用柴油機(jī)、渦輪機(jī)、交流發(fā)電機(jī)，以及其它大型旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jié)構(gòu)是由硬的、彌散于軟基質(zhì)中的金屬間化合物組成。

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在簡單絡(luò)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(chǎn)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(diǎn)183℃,它的焊接性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過純錫鍍層.因此,在航空航天、電子電器行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用. 性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)低，流動性好，收縮性小。晶粒幼細(xì)，韌性良好，軟硬適宜，表面光滑，無砂洞，無疵點(diǎn)，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(zhì)化合物與鈷、鎳等粘結(jié)金屬用粉末冶金方法制成的高硬度材料。硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性隨其中粘結(jié)金屬含量的增加而降低，強(qiáng)度和韌性則隨之而提高。粘結(jié)金屬的含量相同時(shí)，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(zhì)合金，其硬度在 HRA86～93之間，抗彎強(qiáng)度為1050～2600兆帕，抗壓強(qiáng)度為4200～5800兆帕，彈性模量為(5～7)×105兆帕。20世紀(jì)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(zhì)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(zhì)合金 　按國際標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(xù)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(dāng)多的碳化鈦和碳化鉭，以提高其高溫穩(wěn)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(zhì)合金刀具表面用化學(xué)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(zhì)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(jù)工況條件，選用適當(dāng)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(zhì)和油井鉆具和耐磨耐壓零件等。

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