2023/09/19
概述
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金屬類別
金屬分為純金屬和合金。
純金屬
純金屬是一種單一的金屬物質。純金屬的性能往往相對簡單。常見的純金屬有鐵、鎳、銅等。
合金
合金是由多種金屬組成的更復雜的金屬。它通常結合了不同金屬的特性。
牌號
牌號是指不同合金的代號。不同牌號的合金具有不同的化學成分。因此,它們也具有不同的物理性能和機械性能。不同的牌號適用于不同的應用場景。
基體
合金中含量最多的金屬稱為基體。例如:鐵基合金的基體是鐵。鎳基合金的基體是鎳。
高溫合金
高溫合金是一系列耐高溫合金的總稱。根據基體的不同,高溫合金分為鐵基合金、鎳基合金和鈷基合金。相同的是它們都含有一定量的鎳和鉻。高溫合金通常也比不銹鋼具有更好的耐腐蝕性。它通常用于航空航天、化學和核能工業。
鎳基合金
鎳基合金是最主流的高溫合金。它的主要成分是鎳。次要成分是鉻、鉬和鐵。鎳基合金具有良好的耐高溫性和耐腐蝕性。價格往往是不銹鋼的幾十倍。
鈷基合金
鈷基合金的主要成分是鈷。次要成分是鎳和鉻。它的耐高溫性和耐腐蝕性往往優于鎳基合金,但價格會更貴。
鐵基合金
鐵基合金是指主要成分為鐵的高溫合金。次要成分是鎳和鉻。它的性能通常不如鎳基合金,但優于不銹鋼。它的價格比鎳基合金便宜。
蒙乃爾合金
蒙乃爾是一種鎳銅合金。它是在鎳的基礎上加入銅元素而形成的。蒙乃爾合金的特點是在室溫下比不銹鋼具有更好的耐腐蝕性。它的典型應用是海洋工程。蒙乃爾在高溫下的性能是平均的,所以它不是高溫合金。
因科鎳合金
因科鎳合金是鎳鉻鐵合金。它是在鎳中加入鉻而形成的。它是最常用的鎳基高溫合金。具有優良的耐高溫性和優良的抗氧化性。
因科鎳鉻
因科鎳鉻合金是一種鎳鉻鐵合金。它在因科鎳合金的基礎上降低了鎳含量,提高了鐵含量。因此,它的性能不如英科乃爾,但價格更低。
哈氏合金
哈氏合金是一種鎳鉻鉬合金。鎳使合金具有耐高溫性。鉻和鉬使合金具有抗氧化性和抗還原性。與英科乃爾相比,哈氏合金具有更好的整體耐腐蝕性。
固溶體
固溶體是指溶解于固體物質中的物質。這種現象主要存在于各種合金中。就像鹽可以溶解在水中一樣,合金中的各種金屬元素也可以溶解在基體中。固溶體的作用是穩定合金的性能。它有助于合金的高溫性能。
固溶體強化合金
固溶體強化合金是指通過固溶體使合金性能穩定的合金。這種合金只有通過冷加工才能提高強度。因此,固溶強化合金的強度是有限的。此外,固溶體強化合金的強度與化學成分本身有很大關系。
沉淀
沉淀是與固溶體相反的現象。正如鹽晶體在鹵水蒸發時析出一樣,金屬元素在時效處理時也會從合金固溶體中析出。析出的目的是大大提高合金的強度。需要注意的是,并不是所有的合金都可以通過析出來提高強度。
沉淀強化合金
沉淀強化合金是指可以通過沉淀強化的合金。由于固溶強化合金中存在一個或兩個強化晶相,其強度遠高于固溶強化合金。實現沉淀強化的關鍵元素是鋁、鈦、鈮和鉭。
低膨脹合金
低膨脹合金是一類特殊的合金。它們的熱膨脹系數很低。溫度升高時,體積沒有明顯變化。
化學成分
合金是由多種金屬熔合而成的。不同的元素對合金有不同的影響。不同的合金牌號有不同的化學成分。其中一些成分對合金有益,而另一些則有害。以下是合金中一些化學成分的作用。
鐵
鐵是第26種金屬元素。它是鐵基合金和鋼中的主要元素。在鎳基合金和鈷基合金中起固溶強化作用。鐵還能降低成本。
鎳
鎳是第28種金屬元素。它能在合金中起到穩定合金組織的作用。它是合金耐高溫的主要來源。
鉻
鉻是第24號金屬元素。它主要在合金中起抗氧化作用。此外,鉻還具有一定的固溶體強化作用和少量的沉淀強化作用。
鉬
鉬是第42種金屬元素。它不僅在合金中起抗還原作用,而且在固溶強化中也有明顯的作用。
鈷
鈷是第27種金屬元素。它以基體形式存在于鈷基合金中。在其他合金中,它主要起固溶強化作用。此外,在低膨脹合金中,鈷可以降低溫度對熱膨脹系數的影響。
鋁
鋁是第13號金屬元素。它在合金中起沉淀強化作用。此外,它還具有一定的抗氧化性能。
鈦
鈦是第22種金屬元素。它常與鋁一起出現,增強了鋁的沉淀強化效果。
銅
銅是第29種金屬元素。在合金中具有良好的抗氧化作用。然而,它的抗氧化性能在高溫下往往會失效。
鈮
鈮是第41號金屬元素。它在合金中既有固溶強化作用,又有析出強化作用。與鋁不同,其沉淀強化效果僅在中低溫下有效。
鉭
鉭是第73種金屬元素。它常與鈮共存,起強化沉淀的作用。鉭在固溶強化中也能起到很好的作用。此外,它還有助于合金的耐熱腐蝕。
釩
釩是第23種金屬元素。主要起固溶強化作用。
鎢
鎢是第74種金屬元素。其固溶強化效果明顯。此外,鎢還可以提高合金的抗點蝕性。
碳
碳是6號非金屬元素。在熔煉過程中可以提高合金的純度。在合金的成分中,碳能起到提高強度的作用。
錳
錳是第25種金屬元素。它在合金中有一定的有益作用。然而,它更多地被視為一種有害元素。它降低了合金的耐久性。
硅
硅是第14種非金屬元素。在合金中,它是一種有害元素。它降低了合金的晶界強度、耐久性和拉伸性能。它也會導致裂縫。在很少的合金中,硅起抗氧化的作用。
磷
磷是第15種非金屬元素。在合金中加入一定量的磷可以提高合金的蠕變強度。但在更多的情況下,磷會降低拉伸性能,導致裂縫的出現。
硫
硫是第16個非金屬元素。它在合金中是一種完全有害的元素。硫不僅會引起裂紋,而且會降低合金的耐久性、瞬態性能和疲勞強度。
硼
硼是第5號非金屬元素。提高了合金的強度和澆注性。然而,過量的硼會對耐久性能產生不利影響。
有害元素
硫、硅、錳和磷等元素通常被認為是合金中的有害元素。它們會降低合金的蠕變強度、疲勞強度、耐用性能和瞬態性能。
純度
在合金中,純度是衡量合金對有害元素的控制程度。合金中有害元素的數量越少,合金的純度越高。
在純金屬中,純度衡量的是雜質的數量。雜質越少,金屬的純度越高。