八種常見金屬材料

下水道蓋子作為我們日常生活環境中不起眼的一部分，很少會有人留意它們。鑄鐵之所以會有如此大量而廣泛的用途，主要是因為其出色的流動性，以及它易于澆注成各種複雜形态的特點。鑄鐵實際上是由多種元素組合的混合物的名稱，它們包括碳、矽和鐵。其中碳的含量越高，在澆注過程中其流動特性就越好。碳在這裡以石墨和碳化鐵兩種形式出現。

鑄鐵中石墨的存在使得下水道蓋子具有了優良的耐磨性能。鐵鏽一般隻出現在最表層，所以通常都會被磨光。雖然如此，在澆注過程中也還是有專門防止生鏽的措施，即在鑄件表面加覆一層瀝青塗層，瀝青滲入鑄鐵表面的細孔中，從而起到防鏽作用。生産砂模澆注材料的傳統工藝如今被很多設計師運用到了其他更新更有趣的領域。

材料特性：優秀的流動性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收縮率、很脆、高壓縮強度、良好的機械加工性。

典型用途：鑄鐵已經具有幾百年的應用曆史，涉及建築、橋梁、工程部件、家居、以及廚房用具等領域。

不鏽鋼是在鋼裡融入鉻、鎳以及其他一些金屬元素而制成的合金。其不生鏽的特性就是來源于合金中鉻的成分，鉻在合金的表面形成了一層堅牢的、具有自我修複能力的氧化鉻薄膜，這層薄膜是我們肉眼所看不見的。我們通常所提及的不鏽鋼和鎳的比例一般是18：10。“不鏽鋼”一詞不僅僅是單純指一種不鏽鋼，而是表示一百多種工業不鏽鋼，所開發的每種不鏽鋼都在其特定的應用領域具有良好的性能。

20世紀初，不鏽鋼被引入到産品設計領域中，設計師們圍繞着它的堅韌和抗腐蝕特性開發出許多新産品，涉及到了很多以前從未涉足過的領域。這一系列設計嘗試都是非常具有革命性的：比如，消毒後可再次使用的設備首次出現在醫學産業中。

不鏽鋼分為四大主要類型：奧氏體、鐵素體、鐵素體-奧氏體(複合式)、馬氏體。家居用品中使用的不鏽鋼基本上都是奧氏體。

材料特性：衛生保健、防腐蝕、可進行精細表面處理、剛性高、可通過各種加工工藝成型、較難進行冷加工。

典型用途：在常用的原色不鏽鋼中，奧氏體不鏽鋼是最合适的着色材料，可以得到令人滿意的彩色外觀及造型。奧氏體不鏽鋼主要應用于裝飾建材、家居用品、工業管道以及建築結構中;馬氏體不鏽鋼主要用于制作刀具和渦輪刀片;鐵素體不鏽鋼具有防腐蝕性，主要應用在耐久使用的洗衣機以及鍋爐零部件中;複合式不鏽鋼具有更強的防腐蝕性能，所以經常應用于侵蝕性環境。

鋅，閃着銀光又略帶藍灰色，它是繼鋁和銅之後第三種應用最廣泛的有色金屬。美國礦産局的一項統計顯示——一個普通人在其一生要消耗總共要消耗掉331千克的鋅。鋅的熔點很低，所以它也是一種非常理想的澆注材料。

鋅質鑄件在我們日常生活中十分常見：門把手表層表層下面的材料、水龍頭、電子元件等，鋅具有極高的防腐蝕性，這一特性使它具備了另外最基本的一項功能，即作為鋼的表面鍍層材料。除去以上這些功能之外，鋅還是與銅一起合成黃銅的合金材料。其抗腐蝕性并不僅僅應用于鋼表面鍍層——它也有助于增強我們人類的免疫系統。

材料特性：衛生保健、防腐蝕、優良的可鑄性、出色的防腐蝕性、高強度、高硬度、原材料廉價、低熔點、抗蠕變、易與其他金屬形成合金、具有保健性、常溫下易碎、100攝氏度左右具有延展性。

典型用途：電子産品元件。鋅是形成青銅的合金材料之一。鋅也有着清潔衛生以及抗腐蝕的特性。另外，鋅也被應用在屋頂材料，照片雕刻盤、移動電話天線以及照相機中的快門裝置。

相對于已經有9000年使用曆史的黃金而言，鋁，這種略帶藍光的白色金屬，實在隻能算是金屬材料中的嬰兒。鋁于18世紀初問世并被命名。與其他金屬元素不同，鋁并不是以直接的金屬元素的形式存在于自然界中，而是從含50%氧化鋁(亦稱礬土)的鋁土礦中提煉出來的。以這種形态存在于礦物中的鋁也是我們地球上出量最豐富的金屬元素之一。

當鋁這種金屬最早出現的時候，它并沒有被立刻應用到人們的生活當中。後來，針對其獨特功能和特性的一批新産品逐漸問世，這種高科技材料也逐漸擁有越來越寬闊的市場。雖然鋁的應用曆史相對較短，但現在市面上鋁産品的産量已經遠遠超過了其他有色金屬産品的總和。

材料特性：柔韌可塑、易于制成合金、高強度-重量比、出色的防腐蝕性、易導電導熱、可回收。

典型用途：交通工具骨架、飛行器零部件、廚房用具、包裝以及家具。鋁也經常被用以加固一些大型建築結構，比如倫敦皮卡迪利廣場上的愛神雕像，以及紐約克萊斯勒汽車大廈的頂部等，都曾用鋁質加固材料。

鎂是極重要的有色金屬，它比鋁輕，能夠很好地與其他金屬構成高強度的合金，鎂合金具有比重輕、比強度和比剛度高、導熱導電性好、兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能、易于加工成型、容易回收等優點。但長期以來，由于受價格昂貴和技術方面的限制，鎂及鎂合金隻少量應用于航空、航天及軍事工業，因而被稱為“貴族金屬”。現今鎂是繼鋼鐵、鋁之後的第三大金屬工程材料，被廣泛地應用于航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。可以預計，由于其它結構金屬生産成本的增加，金屬鎂在未來的重要性變得更大。

鎂合金比重為鋁合金的68%，鋅合金的27%，鋼鐵的23%，常用于汽車零件、3C産品外殼、建築材料等。大多數超薄筆記本電腦和手機外殼采用鎂合金做外殼。自上世紀起，人類對金屬質感、光澤仍有不可抹減的愛戀，塑料産品雖然可以形成類金屬的外觀，但其光澤感、硬度、溫度、質感仍與金屬有差距。鎂合金作為一種新型的金屬原料，給人一種高科技品的感受。

鎂合金的耐腐蝕性是碳鋼的8倍，鋁合金的4倍，更是塑料的10倍以上，防腐能力是合金中最佳者。常用的鎂合金具有不可燃性，尤其是使用在汽機車零部件以及建築材料上，可以避免瞬間的燃燒。鎂在地殼中的儲量居第8位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源是穩定充分的。

材料特性：輕量化的結構、剛性高且耐沖擊、優良的耐腐蝕性、良好的熱傳導性和電磁遮蔽、良好的不可燃性、耐熱性較差、易回收。

典型用途：廣泛應用于航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。

銅簡直就是一種讓人難以置信的萬用金屬，它與我們的生活如此密切相關。人類的許多早期工具和武器都是用銅制成的。它的拉丁名字“cuprum”起源于一個叫做Cyprus的地方，這是一個銅資源非常豐富的島嶼，人們用島的名字的縮寫Cu來給這種金屬材料命名，于是銅便有了現在的代号。

銅在現代社會中扮演着十分重要的角色：它被大量應用于建築結構當中，作為傳輸電力的載體，另外，幾千年來它還一直被許多不同文化背景的人們作為制作身體裝飾品的原材料。從最初簡單的譯碼傳輸，到後來在複雜的現代通訊應用中扮演的關鍵角色，這種具有延展性、橘紅色的金屬一路伴随着我們發展進步。銅是一種優良的導電體，其導電性能僅次于銀。從人們利用金屬材料的時間曆史這一點來說，銅則是僅次于金的為人類利用最悠久的金屬。這一點在很大程度上是因為銅礦很容易開采，而且銅業比較容易從銅礦中分離出來。

材料特性：很好的防腐蝕性、極好的導熱、導電性能、堅硬、柔韌、具延展性、抛光後、效果獨特。

典型用途：電線、發動機線圈、印刷電路、屋面材料、管道材料、加熱材料、首飾、炊具。它也是制作青銅的主要合金成分之一。

鉻最為常見的存在形式是作為合金元素用于不鏽鋼中，來增強不鏽鋼的硬度。鍍鉻工藝通常分為三種類型：裝飾性鍍層、硬質鉻鍍層以及黑色鉻鍍層。鉻鍍層在工程領域中應用相當廣泛，裝飾性鉻鍍層通常作為最表層鍍于鎳層外面，鍍層具有精緻細膩如鏡面一般的抛光效果。作為一道裝飾性後處理工序，鉻鍍層厚度僅為0.006毫米。在打算采用鉻鍍層工藝的時候，一定要充分考慮到這一工藝的危險性。近十年來，六價裝飾性鉻水被三價鉻水所取代的趨勢越來越明顯，因為前者具有非常強的緻癌性，而後者則被認為毒性相對小一些。

材料特性：光潔度非常高、優良的防腐蝕性能、堅硬耐用、易于清洗、摩擦系數低。

典型用途：裝飾性鍍鉻是許多汽車元件的鍍層材料，包括車門把手以及緩沖器等，除此之外，鉻還應用于自行車零部件、浴室水龍頭以及家具、廚房用具、餐具等。硬質鍍鉻更多的用于工業領域，包括作業控制塊中的随機存儲器、噴氣機發動機元件、塑料模具以及減震器等。黑色鍍鉻主要用于樂器裝飾以及太陽能利用方面。

钛是一種很特别的金屬，質地非常輕盈，卻又十分堅韌和耐腐蝕，在常溫下終身保持本身的色調。钛的熔點與鉑金相差不多，因此常用于航天.軍工精密部件。加上電流和化學處理後，會産生不同的顔色。钛有優異的抗酸堿腐蝕性在“王水”中浸泡了幾年的钛，依舊锃亮，光彩照人。若把钛加到不鏽鋼中，隻加百分之一左右，就大大提高抗鏽本領。

钛具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等優良的特性，钛合金密度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差不多;钛既耐高溫，又耐低溫。在-253℃~500℃這樣寬的溫度範圍内都能保持高強度。這些優點正是太空金屬所必備的。钛的合金是制做火箭發動機的殼體及人造衛星、宇宙飛船的好材料，有“太空金屬”之稱。由于钛有這些優點，所以50年代以來，一躍成為突出的稀有金屬。

钛是一種純性金屬，正因為钛金屬的“純”，故物質和它接觸的時候，不會産生化學反應。也就是說，因為钛的耐腐蝕性、穩定性高，使它在和人長期接觸以後也不影響其本質，所以不會造成人的過敏，它是唯一對人類植物神經和味覺沒有任何影響的金屬，被人們稱為“親生物金屬”。

钛最大的缺點，是提煉比較困難。這主要是因為钛在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以人們曾把钛當作“稀有金屬”,其實，钛的含量約占地殼重量的6‰，比銅、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。

材料特性：非常高的強度、重量比優良的抗腐蝕性、難以進行冷加工、良好的可焊接性、大約比鋼輕40%，比鋁重60%、低導電性、低熱脹率、高熔點。

典型用途： 高爾夫球杆、網球拍、便攜式電腦、照相機、行李箱、外科手術植入物、飛行器骨架、化學用具以及海事裝備等。另外，钛也被用作紙張、繪畫以及塑料等所需的白色顔料。

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