黑色金屬為什麼稱為黑色?自從20世紀後期社會從工業化時代進入信息化、全球化和知識化的時代，社會生産力的發展對材料的要求不斷提高，同時，由于科學的快速發展以及材料生産技術的成熟，其他各類材料也得以飛速發展，但金屬材料作為最重要的結構和功能材料的地位卻始終難以撼動，接下來我們就來聊聊關于黑色金屬為什麼稱為黑色?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

黑色金屬為什麼稱為黑色

自從20世紀後期社會從工業化時代進入信息化、全球化和知識化的時代，社會生産力的發展對材料的要求不斷提高，同時，由于科學的快速發展以及材料生産技術的成熟，其他各類材料也得以飛速發展，但金屬材料作為最重要的結構和功能材料的地位卻始終難以撼動。

在各種各樣的材料裡，金屬可謂充當了“頂梁柱”的作用。看看你的周圍，一定存在着由金屬制成或參與制成的東西。一個最形象的例子是每個人都離不開的手機，少了金屬，就會變成一塊無用的磚頭。

電路闆上的銅線圈

圖片來源：Veer圖庫

01

黑，是五彩斑斓的黑

提到金屬，你的腦海裡會浮現出什麼景象呢？是金光閃閃的項鍊首飾，抑或是閃耀着金屬光澤的鍋碗瓢盆？不知道你發現了沒有，每當提到金屬，我們好像從來不會把它和黑色聯系到一起，但“黑色金屬”确實是金屬中一個大類！

“黑色”這個詞很容易使人們誤以為黑色金屬一定是黑色的，而有色金屬一定是五彩斑斓的。基于此，不少人認為銀白色的鐵、鉻和銀灰色的錳應該都不是“黑色”金屬。那為何要将三者及其合金歸到黑色金屬的範疇内呢？

原因是這樣的：黑色金屬是工業上對鐵、鉻和錳的統稱，亦包括這三種金屬的合金。事實上純淨的鐵和鉻是銀白色的，而錳是銀灰色。由于鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵，而錳和鉻主要應用于冶煉黑色的合金鋼，所以才會被誤以為是“黑色”金屬。

鋼鐵和黃金分别代表黑色金屬和有色金屬

圖片來源：Veer圖庫

02

金屬兩大門派之争

對于金屬，官方定義是“具有光澤、有良好的導電性、導熱性與機械性能，并具有正的電阻溫度系數的物質”。

金屬是個大家庭，這個大家庭内一共有86名成員。通常人們根據它們的顔色和性質等特征，将其分為兩個“門派”：黑色金屬和有色金屬。黑色金屬主要指鐵、鉻、錳及其合金，如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等，有色金屬則泛指黑色金屬以外的金屬，又名非鐵金屬，就是鐵、鉻、錳這些金屬以外的所有金屬的統稱。

元素周期表

圖片來源：Veer圖庫

兩者不僅名稱不同，它們的産量也大相徑庭！有色金屬由于種類衆多，其礦産地的數量也就比黑色金屬要多得多。而黑色金屬雖然礦産地少，但是其每個礦産地的産量可是很多的，使黑色金屬的總産量達到了世界金屬産量的95%！并且鐵、鉻、錳這三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料，而鋼鐵在國民經濟中占有極其重要的地位，亦可作為衡量國家實力的重要标志。

03

有趣的名字來源

“有色金屬”英文翻譯為“Nonferrous Metals”，與“黑色金屬”的英文翻譯“Ferrous Metals”相對應。據一位長期從事有色金屬行業工作的老先生講，當初将“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”翻譯為“黑色金屬”和“有色金屬”的過程，也是一個有趣的故事。

最早翻譯“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”的學者認為，如果直接翻譯為“鐵的金屬”和“非鐵的金屬”，或“含鐵的金屬”和“不含鐵的金屬”，雖然考慮到了翻譯的準确性，卻不夠簡潔，在使用上也十分拗口。于是這位學者跳出慣性思維，從金屬的光學性質出發，進行了翻譯中的再創造。

純淨的鐵是銀白色，但在人們日常工作、生活中常常見到的鐵，卻是黑色。這是因為鐵的表面覆蓋了一層黑色的氧化膜：四氧化三鐵。也正是由于這層氧化膜，使鐵給人們留下了黑色的印象，于是從這個角度出發，将“Ferrous Metals”創造地翻譯為“黑色金屬”。

生鏽的鋼鐵和純淨的鋼鐵 圖片來源：中科院金屬所先進鋼鐵材料研究部

有了“黑色金屬”的存在，又考慮到銀是白色、金是金色、銅是黃色、鉛是灰色，“非鐵的金屬”呈現多彩的光學特性，于是将“Nonferrous Metals”翻譯為“有色金屬”。從此，“黑色金屬”和“有色金屬”便成為漢語中的“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”在行業中傳播開來。

04

金屬，社會發展的“頂梁柱”

金屬材料可以說是人類社會發展的推動者，因為它在人類社會的各個轉型期都起到了舉足輕重的作用。在人類社會發展史上，繼石器時代之後出現的銅器時代、鐵器時代，都以金屬材料的應用為其時代的顯著标志。

青銅獸面紋鼎 圖片來源：故宮博物院

第二次世界大戰後，科學技術的進步促進了新型材料的發展，球墨鑄鐵、合金鑄鐵、合金鋼、耐熱鋼、不鏽鋼、鎳合金、钛合金和硬質合金等相繼被研發出來并被應用于實際生産。

到了現代時期，金屬材料的研發已經不止局限于傳統的純金屬、純合金方向。随着基礎理論、工藝技術的完善，新的金屬材料得到了迅速發展。其中包括納米金屬，高/中熵合金，定向凝固柱晶和單晶合金等高溫結構材料、金屬基複合材料以及形狀記憶合金等[1-4]。

各種各樣的金屬材料已經成為人類社會發展的重要物質基礎，農業現代化、工業現代化、國防和科學技術現代化都離不開金屬材料的支持，小到農具、機械零件、日常用品，大到飛機、導弾、火箭、衛星、核潛艇等尖端武器以及原子能、電視、通訊、雷達、電子計算機等尖端技術所需的構件或部件大都是由金屬制成。

目前世界上許多國家，尤其是工業發達國家，競相發展金屬、有色金屬工業，增加金屬的戰略儲備。可以說，金屬材料是國民經濟、人民日常生活及國防工業、科學技術發展必不可少的基礎材料和重要的戰略物資。

出品：科普中國

作者：劉騰遠（中國科學院金屬研究所）

監制：中國科普博覽

參考文獻：

[1] K. Lu, Making strong nanomaterials ductile with gradients, Science 345(6203) (2014) 1455-1456.

[2] W. Xu, B. Zhang, X.Y. Li, K. Lu, Suppressing atomic diffusion with the Schwarz crystal structure in supersaturated Al–Mg alloys, Science 373(6555) (2021) 683-687.

[3] Q. Pan, L. Zhang, R. Feng, Q. Lu, K. An, A.C. Chuang, J.D. Poplawsky, P.K. Liaw, L. Lu, Gradient cell–structured high-entropy alloy with exceptional strength and ductility, Science 374(6570) (2021) 984-989.

[4] P. Shi, R. Li, Y. Li, Y. Wen, Y. Zhong, W. Ren, Z. Shen, T. Zheng, J. Peng, X. Liang, P. Hu, N. Min, Y. Zhang, Y. Ren, P.K. Liaw, D. Raabe, Y.-D. Wang, Hierarchical crack buffering triples ductility in eutectic herringbone high-entropy alloys, Science 373(6557) (2021) 912-918.

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來源：科學辟謠

編輯：雲開葉落

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