【巨高机床】8种常见金属材料特性及金属加工性能(néng)

作者：巨高精机点击次数：　日期：2020-06-10 09:12:12 TAG:

1、铸铁——流动性

下水道盖子作為(wèi)我们日常生活环境中不起眼的一部分(fēn)，很(hěn)少会有(yǒu)人留意它们。铸铁之所以会有(yǒu)如此大量而广泛的用(yòng)途，主要是因為(wèi)其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多(duō)种元素组合的混合物(wù)的名称，它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。

铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有(yǒu)了优良的耐磨性能(néng)。铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。虽然如此，在浇注过程中也还是有(yǒu)专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用(yòng)。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很(hěn)多(duō)设计师运用(yòng)到了其他(tā)更新(xīn)更有(yǒu)趣的领域。

材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很(hěn)脆、高压缩强度、良好的机械加工性。

典型用(yòng)途：铸铁已经具有(yǒu)几百年的应用(yòng)历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用(yòng)具等领域。

2、不锈钢——不生锈的革命

不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他(tā)一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分(fēn)，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有(yǒu)自我修复能(néng)力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。

20世纪初，不锈钢开始作為(wèi)原材料被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多(duō)新(xīn)产品，涉及到了很(hěn)多(duō)以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有(yǒu)革命性的：比如，消毒后可(kě)再次使用(yòng)的设备首次出现在医學(xué)产业中。

不锈钢分(fēn)為(wèi)四大主要类型：奥氏體(tǐ)、铁素體(tǐ)、铁素體(tǐ)-奥氏體(tǐ)(复合式)、马氏體(tǐ)。家居用(yòng)品中使用(yòng)的不锈钢基本上都是奥氏體(tǐ)。

材料特性：卫生保健、防腐蚀、可(kě)进行精细表面处理(lǐ)、刚性高、可(kě)通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。

典型用(yòng)途：奥氏體(tǐ)不锈钢主要应用(yòng)于家居用(yòng)品、工业管道以及建筑结构中;马氏體(tǐ)不锈钢主要用(yòng)于制作刀(dāo)具和涡轮刀(dāo)片;铁素體(tǐ)不锈钢具有(yǒu)防腐蚀性，主要应用(yòng)在耐久使用(yòng)的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有(yǒu)更强的防腐蚀性能(néng)，所以经常应用(yòng)于侵蚀性环境。

3、锌——一生中的730磅

锌，闪着银光又(yòu)略带蓝灰色，它是继铝和铜之后第三种应用(yòng)最广泛的有(yǒu)色金属。美國(guó)矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。锌的熔点很(hěn)低，所以它也是一种非常理(lǐ)想的浇注材料。锌质铸件在我们日常生活中十分(fēn)常见：门把手表层表层下面的材料、水龙头、電(diàn)子元件等，锌具有(yǒu)极高的防腐蚀性，这一特性使它具备了另外最基本的一项功能(néng)，即作為(wèi)钢的表面镀层材料。除去以上这些功能(néng)之外，锌还是与铜一起合成黄铜的合金材料。其抗腐蚀性并不仅仅应用(yòng)于钢表面镀层——它也有(yǒu)助于增强我们人类的免疫系统。

材料特性：卫生保健、防腐蚀、优良的可(kě)铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他(tā)金属形成合金、具有(yǒu)保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有(yǒu)延展性。

典型用(yòng)途：電(diàn)子产品元件。锌是形成青铜的合金材料之一。锌也有(yǒu)着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。另外，锌也被应用(yòng)在屋顶材料，照片雕刻盘、移动電(diàn)话天線(xiàn)以及照相机中的快门装置。

4、现在材料——铝(AL)

相对于已经有(yǒu)9000年使用(yòng)历史的黄金而言，铝，这种略带蓝光的白色金属，实在只能(néng)算是金属材料中的婴儿。铝于18世纪初问世并被命名。与其他(tā)金属元素不同，铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中，而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。以这种形态存在于矿物(wù)中的铝也是我们地球上产量最丰富的金属元素之一。

当铝这种金属最早出现的时候，它并没有(yǒu)被立刻应用(yòng)到人们的生活当中。后来，针对其独特功能(néng)和特性的一批新(xīn)产品逐渐问世，这种高科(kē)技材料也逐渐拥有(yǒu)越来越宽阔的市场。虽然铝的应用(yòng)历史相对较短，但现在市面上铝产品的产量已经遠(yuǎn)遠(yuǎn)超过了其他(tā)有(yǒu)色金属产品的总和。

材料特性：柔韧可(kě)塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导電(diàn)导热、可(kě)回收。

典型用(yòng)途： 交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用(yòng)具、包装以及家具。铝也经常被用(yòng)以加固一些大型建筑结构，比如伦敦皮卡迪利广场上的爱神雕像，以及纽约克莱斯勒汽車(chē)大厦的顶部等，都曾用(yòng)铝质加固材料。

5、镁合金——超薄美學(xué)设计

镁是极重要的有(yǒu)色金属，它比铝轻，能(néng)够很(hěn)好地与其他(tā)金属构成高强度的合金，镁合金具有(yǒu)比重轻、比强度和比刚度高、导热导電(diàn)性好、兼有(yǒu)良好的阻尼减震和電(diàn)磁屏蔽性能(néng)、易于加工成型、容易回收等优点。但長(cháng)期以来，由于受价格昂贵和技术方面的限制，镁及镁合金只少量应用(yòng)于航空、航天及军事工业，因而被称為(wèi)“贵族金属”。现今镁是继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，被广泛地应用(yòng)于航空航天、汽車(chē)、電(diàn)子、移动通讯、冶金等领域。可(kě)以预计，由于其它结构金属生产成本的增加，金属镁在未来的重要性变得更大。性变得更大。性变得更大。

镁合金比重為(wèi)铝合金的68%，锌合金的27%，钢铁的23%，常用(yòng)于汽車(chē)零件、3C产品外壳、建筑材料等。大多(duō)数超薄筆(bǐ)记本電(diàn)脑和手机外壳采用(yòng)镁合金做外壳。

自上世纪起，人类对金属质感、光泽仍有(yǒu)不可(kě)抹减的爱恋，塑料产品虽然可(kě)以形成类金属的外观，但其光泽感、硬度、温度、质感仍与金属有(yǒu)差距。镁合金作為(wèi)一种新(xīn)型的金属原料，给人一种高科(kē)技品的感受。

镁合金的耐腐蚀性是碳钢的8倍，铝合金的4倍，更是塑料的10倍以上，防腐能(néng)力是合金中最佳者。常用(yòng)的镁合金具有(yǒu)不可(kě)燃性，尤其是使用(yòng)在汽机車(chē)零部件以及建筑材料上，可(kě)以避免瞬间的燃烧。

镁在地壳中的储量居第8位，大部分(fēn)的镁原料自海水中提炼，所以它的资源是稳定充分(fēn)的。

材料特性：轻量化的结构、刚性高且耐冲击、优良的耐腐蚀性、良好的热传导性和電(diàn)磁遮蔽、良好的不可(kě)燃性、耐热性较差、易回收。

典型用(yòng)途：广泛应用(yòng)于航空航天、汽車(chē)、電(diàn)子、移动通讯、冶金等领域。

6、铜——人类的伙伴

铜简直就是一种让人难以置信的万用(yòng)金属，它与我们的生活如此密切相关。人类的许多(duō)早期工具和武器都是用(yòng)铜制成的。它的拉丁名字“cuprum”起源于一个叫做Cyprus的地方，这是一个铜资源非常丰富的岛屿，人们用(yòng)岛的名字的缩写Cu来给这种金属材料命名，于是铜便有(yǒu)了现在的代号。

铜在现代社会中扮演着十分(fēn)重要的角色：它被大量应用(yòng)于建筑结构当中，作為(wèi)传输電(diàn)力的载體(tǐ)，另外，几千年来它还一直被许多(duō)不同文(wén)化背景的人们作為(wèi)制作身體(tǐ)装饰品的原材料。从最初简单的译码传输，到后来在复杂的现代通讯应用(yòng)中扮演的关键角色，这种具有(yǒu)延展性、橘红色的金属一路伴随着我们发展进步。铜是一种优良的导電(diàn)體(tǐ)，其导電(diàn)性能(néng)仅次于银。从人们利用(yòng)金属材料的时间历史这一点来说，铜则是仅次于金的為(wèi)人类利用(yòng)最悠久的金属。这一点在很(hěn)大程度上是因為(wèi)铜矿很(hěn)容易开采，而且铜也比较容易从铜矿中分(fēn)离出来。

材料特性：很(hěn)好的防腐蚀性、极好的导热、导電(diàn)性能(néng)、坚硬、柔韧、具延展性、抛光后、效果独特。

典型用(yòng)途：電(diàn)線(xiàn)、发动机線(xiàn)圈、印刷電(diàn)路、屋面材料、管道材料、加热材料、首饰、炊具。它也是制作青铜的主要合金成分(fēn)之一。

7、铬——高光洁度的后处理(lǐ)

铬最為(wèi)常见的存在形式是作為(wèi)合金元素用(yòng)于不锈钢中，来增强不锈钢的硬度。镀铬工艺通常分(fēn)為(wèi)三种类型：装饰性镀层、硬质铬镀层以及黑色铬镀层。铬镀层在工程领域中应用(yòng)相当广泛，装饰性铬镀层通常作為(wèi)最表层镀于镍层外面，镀层具有(yǒu)精致细腻如镜面一般的抛光效果。作為(wèi)一道装饰性后处理(lǐ)工序，铬镀层厚度仅為(wèi)0.006毫米。在打算采用(yòng)铬镀层工艺的时候，一定要充分(fēn)考虑到这一工艺的危险性。近十年来，六价装饰性铬水被三价铬水所取代的趋势越来越明显，因為(wèi)前者具有(yǒu)非常强的致癌性，而后者则被认為(wèi)毒性相对小(xiǎo)一些。

材料特性：光洁度非常高、优良的防腐蚀性能(néng)、坚硬耐用(yòng)、易于清洗、摩擦系数低。

典型用(yòng)途：装饰性镀铬是许多(duō)汽車(chē)元件的镀层材料，包括車(chē)门把手以及缓冲器等，除此之外，铬还应用(yòng)于自行車(chē)零部件、浴室水龙头以及家具、厨房用(yòng)具、餐具等。硬质镀铬更多(duō)的用(yòng)于工业领域，包括作业控制块中的随机存储器、喷气机发动机元件、塑料模具以及减震器等。黑色镀铬主要用(yòng)于乐器装饰以及太阳能(néng)利用(yòng)方面。

8、钛——轻巧而结实

钛是一种很(hěn)特别的金属，质地非常轻盈，却又(yòu)十分(fēn)坚韧和耐腐蚀，在常温下终身保持本身的色调。钛的熔点与铂金相差不多(duō)，因此常用(yòng)于航天.军工精密部件。加上電(diàn)流和化學(xué)处理(lǐ)后，会产生不同的颜色。钛有(yǒu)优异的抗酸碱腐蚀性在“王水”中浸泡了几年的钛，依旧锃亮，光彩照人。若把钛加到不锈钢中，只加百分(fēn)之一左右，就大大提高抗锈本领。

钛具有(yǒu)密度小(xiǎo)、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，钛合金密度是钢铁的一半而强度和钢铁差不多(duō);钛既耐高温，又(yòu)耐低温。在-253℃~500℃这样宽的温度范围内都能(néng)保持高强度。这些优点正是太空金属所必备的。钛的合金是制作火箭发动机的壳體(tǐ)及人造卫星、宇宙飞船的好材料，有(yǒu)“太空金属”之称。由于钛有(yǒu)这些优点，所以50年代以来，一跃成為(wèi)突出的稀有(yǒu)金属。

钛是一种纯性金属，正因為(wèi)钛金属的“纯”，故物(wù)质和它接触的时候，不会产生化學(xué)反应。也就是说，因為(wèi)钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人長(cháng)期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物(wù)神经和味觉没有(yǒu)任何影响的金属，被人们称為(wèi)“亲生物(wù)金属”。

钛最大的缺点，是提炼比较困难。这主要是因為(wèi)钛在高温下可(kě)以与氧、碳、氮以及其他(tā)许多(duō)元素化合。所以人们曾把钛当作“稀有(yǒu)金属”,其实，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多(duō)10多(duō)倍。

材料特性：非常高的强度、重量比优良的抗腐蚀性、难以进行冷加工、良好的可(kě)焊接性、大约比钢轻40%，比铝重60%、低导電(diàn)性、低热胀率、高熔点。

典型用(yòng)途：高尔夫球杆、网球拍、便携式電(diàn)脑、照相机、行李箱、外科(kē)手术植入物(wù)、飞行器骨架、化學(xué)用(yòng)具以及海事装备等。另外，钛也被用(yòng)作纸张、绘画以及塑料等所需的白色颜料。

常用(yòng)金属切削加工性能(néng)分(fēn)级对比

对于金属切削加工零件材料来说,除了能(néng)够满足制品的功能(néng),并能(néng)够通过后续加工，满足对其装饰性、耐蚀性、导電(diàn)性等性能(néng)要求外，还希望它能(néng)够有(yǒu)良好的切削加工特性。

工件材料的切削加工性是指在一定切削条件下，工件材料被切削的难易程度。為(wèi)了对各种材料的切削加工性进行比较，用(yòng)相对加工性Kr来表示。它是以切削抗拉强度σb=0.735Gpa 的45钢，耐用(yòng)度T=60min时的切削速度υ060為(wèi)基准，与切削其它材料时的υ60的比值，即Kr=υ60/υ060 。当Kr>1 时，该材料比45钢容易切削，切削性能(néng)好；当Kr<1 时，该材料比45钢难切削，切削性能(néng)差。常驻机构用(yòng)材料的切削加工性，根据相对加工性Kr的大小(xiǎo)分(fēn)為(wèi)8 级。

【巨高机床】8种常见金属材料特性及金属加工性能(néng)(图1)