Osem pogostih kovinskih materialov
1 lito železo - tekočnost
Kanalizacijski pokrovi so tako neopazen del našega vsakdana, da jim le malokdo posveča pozornost. Razlog, zakaj ima lito železo tako širok in širok spekter uporabe, je predvsem njegova odlična fluidnost in enostavnost ulivanja v različne kompleksne oblike. Lito železo je pravzaprav ime za mešanico elementov, vključno z ogljikom, silicijem in železom. Višja kot je vsebnost ogljika, boljše so lastnosti pretoka med ulivanjem. Ogljik se tukaj pojavlja v dveh oblikah, grafit in železov karbid.
Prisotnost grafita v litem železu daje kanalizacijskim pokrovom odlično odpornost proti obrabi. Rja se praviloma pojavi le na najbolj zunanji plasti, zato je običajno polirana. Kljub temu še vedno obstajajo posebni ukrepi za preprečevanje rje med postopkom ulivanja, to je, da se na površino ulitka doda plast asfaltne prevleke, asfalt pa prodre v pore na površini litega železa, da prepreči rjo. Tradicionalni postopek izdelave materialov za litje v pesek zdaj uporabljajo številni oblikovalci na drugih novejših in zanimivejših področjih.
Lastnosti materiala: odlična fluidnost, nizki stroški, dobra odpornost proti obrabi, nizko strjevalno krčenje, zelo krhek, visoka tlačna trdnost, dobra obdelovalnost.
Tipične uporabe: Lito železo se že več sto let uporablja na področjih, kot so zgradbe, mostovi, inženirski deli, gospodinjski in kuhinjski pripomočki.
2 iz nerjavečega jekla - ljubezen iz nerjavečega jekla
Nerjaveče jeklo je zlitina, izdelana z vgradnjo kroma, niklja in nekaterih drugih kovinskih elementov v jeklo. Njegova lastnost, da ne rjavi, izhaja iz kroma v zlitini. Krom na površini zlitine tvori trden, samozdravilni film kromovega oksida, ki je neviden našim očem. Razmerje med nerjavnim jeklom in nikljem, ki ga običajno uporabljamo, je običajno 18:10. Izraz "nerjavno jeklo" se ne nanaša samo na eno vrsto nerjavnega jekla, ampak se nanaša na več kot sto vrst industrijskih nerjavnih jekel in vsako razvito nerjavno jeklo ima dobre lastnosti na svojem specifičnem področju uporabe.
Na začetku 20. stoletja je bilo nerjavno jeklo uvedeno na področje oblikovanja izdelkov in oblikovalci so razvili veliko novih izdelkov okoli njegove žilavosti in protikorozijskih lastnosti, ki vključujejo številna področja, ki prej niso bila vključena. Ta serija poskusov oblikovanja je zelo revolucionarna. Na primer, prvič v medicinski industriji so se pojavile naprave, ki jih je po sterilizaciji mogoče ponovno uporabiti.
Nerjavno jeklo je razdeljeno na štiri glavne vrste: avstenitno, feritno, feritno-avstenitno (kompozitno), martenzitno. Nerjavno jeklo, ki se uporablja v gospodinjskih predmetih, je v osnovi avstenitno.
Lastnosti materiala: zdravstvena nega, protikorozijska, fina površinska obdelava, visoka togost, lahko se oblikuje z različnimi tehnikami obdelave in je težko hladno obdelati.
Tipična uporaba: Med običajno uporabljenimi nerjavnimi jekli primarne barve je avstenitno nerjavno jeklo najprimernejši barvni material, ki lahko pridobi zadovoljiv barvni videz in obliko. Avstenitno nerjavno jeklo se uporablja predvsem v dekorativnih gradbenih materialih, gospodinjskih izdelkih, industrijskih ceveh in gradbenih konstrukcijah; martenzitno nerjavno jeklo se uporablja predvsem za izdelavo nožev in turbinskih lopatic; feritno nerjavno jeklo je odporno proti koroziji in se uporablja predvsem v trpežnih pralnih strojih in v delih kotlov; kompozitno nerjavno jeklo ima močnejšo odpornost proti koroziji, zato se pogosto uporablja v agresivnih okoljih.
3 cinka - 730 lbs v življenju
Cink, srebrn in modrikasto siv, je za aluminijem in bakrom tretja najbolj razširjena barvna kovina. Statistični podatki ameriškega urada za rudarstvo kažejo, da povprečen človek v življenju zaužije skupno 331 kilogramov cinka. Cink ima zelo nizko tališče, zato je tudi idealen material za ulivanje.
Cinkovi ulitki so zelo pogosti v našem vsakdanjem življenju: materiali pod površino vratnih kljuk, pip, elektronskih komponent, itd. Cink ima izjemno visoko odpornost proti koroziji, zaradi česar ima še eno najbolj osnovno funkcijo, in sicer kot material za površinsko prevleko jekla. Poleg zgornjih funkcij je cink tudi zlitina, ki se združuje z bakrom in tvori medenino. Njegove protikorozijske lastnosti se ne nanašajo samo na jeklene površinske premaze – pomaga tudi krepiti naš človeški imunski sistem.
Lastnosti materiala: zdravstvena zaščita, odpornost proti koroziji, odlična litljivost, odlična odpornost proti koroziji, visoka trdnost, visoka trdota, poceni surovine, nizko tališče, odpornost proti lezenju, enostavno oblikovanje zlitin z drugimi kovinami, zdravstvena zaščita, pri sobni temperaturi Krhkost , duktilen pri približno 100 stopinjah Celzija.
Tipična uporaba: komponente elektronskih izdelkov. Cink je ena od zlitin, ki tvorijo bron. Cink ima tudi higienske in protikorozijske lastnosti. Poleg tega se cink uporablja tudi v strešnih materialih, ploščah za graviranje fotografij, antenah mobilnih telefonov in napravah za zaklope v fotoaparatih.
4 Aluminij (Al) - sodoben material
V primerjavi z zlatom, ki se uporablja že 9,000 let, lahko aluminij, to modrikasto belo kovino, štejemo le za otroka med kovinskimi materiali. Aluminij se je pojavil in dobil ime v začetku 18. stoletja. Za razliko od drugih kovinskih elementov aluminij v naravi ne obstaja v obliki neposrednih kovinskih elementov, ampak se pridobiva iz boksita, ki vsebuje 50 odstotkov glinice (znan tudi kot boksit). Aluminij v tej mineralni obliki je tudi eden najpogostejših kovinskih elementov na našem planetu.
Ko se je kovina aluminij prvič pojavila, ni bila takoj uporabljena v življenju ljudi. Kasneje se je postopoma pojavila serija novih izdelkov, usmerjenih v njegove edinstvene funkcije in lastnosti, in ta visokotehnološki material je postopoma pridobil vse širši trg. Čeprav je zgodovina uporabe aluminija relativno kratka, je proizvodnja izdelkov iz aluminija na trgu daleč presegla vsoto drugih izdelkov iz barvnih kovin.
Lastnosti materiala: prožna in plastična, zlitine enostavne za izdelavo, visoko razmerje med trdnostjo in težo, odlična odpornost proti koroziji, enostavno prevajanje električne energije in toplote ter možnost recikliranja.
Tipične uporabe: okostja vozil, deli letal, kuhinjski pripomočki, embalaža in pohištvo. Aluminij se pogosto uporablja tudi za ojačitev nekaterih velikih gradbenih konstrukcij, kot sta kip Kupida na Piccadilly Circusu v Londonu in vrh Chrysler Automobile Building v New Yorku, ki sta bila vsa ojačana z aluminijem.
5 magnezijeve zlitine - ultra tanek estetski dizajn
Magnezij je izjemno pomembna barvna kovina. Je lažji od aluminija in lahko tvori zlitine visoke trdnosti z drugimi kovinami. Magnezijeve zlitine imajo majhno specifično težo, visoko specifično trdnost in specifično togost, dobro toplotno prevodnost in dobro zmanjšanje dušenja. Učinkovitost zaščite pred udarci in elektromagnetno zaščito, enostavna obdelava in oblikovanje, enostavno recikliranje in druge prednosti. Toda že dolgo se zaradi visoke cene in tehničnih omejitev magnezij in magnezijeve zlitine v letalski, vesoljski in vojaški industriji uporabljajo le v majhnih količinah, zato jih imenujejo "plemenite kovine". Magnezij je zdaj tretji največji kovinski inženirski material za jeklom in aluminijem in se pogosto uporablja v vesolju, avtomobilih, elektroniki, mobilnih komunikacijah, metalurgiji in na drugih področjih. Pričakovati je, da bo pomen magnezijeve kovine v prihodnje še večji zaradi naraščanja proizvodnih stroškov ostalih konstrukcijskih kovin.
Delež magnezijeve zlitine je 68 odstotkov aluminijeve zlitine, 27 odstotkov cinkove zlitine in 23 odstotkov jekla. Pogosto se uporablja v avtomobilskih delih, lupinah izdelkov 3C, gradbenih materialih itd. Večina ultratankih ohišij prenosnikov in mobilnih telefonov je izdelanih iz magnezijevih zlitin.
Korozijska odpornost magnezijeve zlitine je 8-krat večja od ogljikovega jekla, 4-krat večja od aluminijeve zlitine in več kot 10-krat večja od plastike. Njegova odpornost proti koroziji je najboljša med zlitinami. Običajno uporabljene magnezijeve zlitine so negorljive, zlasti kadar se uporabljajo v avtomobilskih in motornih delih ter gradbenih materialih, ki se lahko izognejo takojšnjemu vžigu. Večina surovin magnezija se pridobiva iz morske vode, zato so njegovi viri stabilni in zadostni.
Lastnosti materiala: lahka struktura, visoka togost in odpornost na udarce, odlična odpornost proti koroziji, dobra toplotna prevodnost in elektromagnetna zaščita, dobra negorljivost, slaba toplotna odpornost in enostavno recikliranje.
Tipična uporaba: široko se uporablja v vesolju, avtomobilizmu, elektroniki, mobilnih komunikacijah, metalurgiji in drugih področjih.
6 bron - človekov prijatelj
Baker je neverjetno vsestranska kovina, ki je tako tesno povezana z našimi življenji. Mnoga zgodnja orodja in orožja človeštva so bila izdelana iz bakra. Njegovo latinsko ime "cuprum" izvira iz kraja, imenovanega Ciper, ki je otok, bogat z viri bakra. Ljudje so za poimenovanje tega kovinskega materiala uporabili okrajšavo imena otoka Cu, zato ima trenutno kodno ime baker.
Baker igra zelo pomembno vlogo v sodobni družbi: v veliki meri se uporablja v arhitekturnih strukturah, kot nosilec za prenos električne energije, ljudje iz različnih kultur pa so ga že tisočletja uporabljali kot surovino za okrasje telesa. Ta voljna, oranžno-rdeča kovina se je razvijala z nami, od svojih preprostih začetkov pri dekodiranju prenosov do svoje ključne vloge v kompleksnih sodobnih komunikacijskih aplikacijah. Baker je odličen prevodnik, po električni prevodnosti pa je takoj za srebrom. Z vidika časovne zgodovine ljudi, ki so uporabljali kovinske materiale, je baker kovina, ki so jo ljudje uporabljali najdlje za zlatom. To je v veliki meri zato, ker je baker enostavno rudariti in bakreno industrijo relativno enostavno ločiti od bakra.
Lastnosti materiala: zelo dobra odpornost proti koroziji, odlična toplotna prevodnost, električna prevodnost, trdo, prožno, duktilno, edinstven učinek po poliranju.
Tipične uporabe: električne žice, motorne tuljave, tiskana vezja, strešni materiali, vodovodni materiali, grelni materiali, nakit, kuhinjski pripomočki. Je tudi ena glavnih legirnih sestavin za izdelavo brona.
7 Krom - visoka končna obdelava
Najpogostejša oblika kroma se uporablja v nerjavnem jeklu kot legirni element za povečanje trdote nerjavnega jekla. Postopki kromiranja so na splošno razdeljeni na tri vrste: dekorativno kromiranje, trdo kromiranje in črno kromiranje. Kromiranje se pogosto uporablja na področju inženiringa. Dekorativna kromirana prevleka se običajno uporablja kot najbolj oddaljena plast na zunanji strani plasti niklja. Prevleka ima nežen in nežen zrcalni polirni učinek. Kot dekorativni postopek naknadne obdelave je debelina kromirane prevleke samo 0.006 mm. Pri načrtovanju uporabe postopka kromiranja je treba v celoti upoštevati nevarnosti tega postopka. Vse bolj očiten je trend zamenjave vode s šestvalentnim dekorativnim kromom s vodo s trivalentnim kromom, saj je prvi zelo rakotvoren, drugi pa velja za relativno manj toksičnega.
Lastnosti materiala: zelo visoka končna obdelava, odlična odpornost proti koroziji, trd in trpežen, enostaven za čiščenje, nizek koeficient trenja.
Tipične uporabe: Dekorativna kromirana prevleka je premazni material za številne avtomobilske komponente, vključno z ročaji vrat in odbijači. Poleg tega se krom uporablja tudi v delih koles, kopalniških pipah in pohištvu, kuhinjskih pripomočkih, namiznem priboru itd. Trdo kromiranje se bolj uporablja na industrijskih področjih, vključno s pomnilnikom z naključnim dostopom v blokih za nadzor opravil, sestavnih delih reaktivnih motorjev, plastičnih kalupih, in amortizerji. Črno kromiranje se uporablja predvsem za dekoracijo glasbil in izkoriščanje sončne energije.
8 titan - lahek in močan
Titan je zelo posebna kovina, ki je zelo lahke teksture, vendar zelo žilava in odporna proti koroziji ter ohranja svojo lastno barvo vse življenje pri sobni temperaturi. Tališče titana je podobno tališču platine, zato se pogosto uporablja v letalskih in vojaških natančnih komponentah. Po dodajanju električnega toka in kemični obdelavi bodo proizvedene različne barve. Titan ima odlično odpornost na kislinsko in alkalno korozijo. Titan, ki je več let namakan v "aqua regia", je še vedno sijoč in sijoč. Če nerjavnemu jeklu dodamo titan, ga dodamo le približno en odstotek, kar močno izboljša odpornost proti rji.
Titan ima odlične lastnosti, kot so nizka gostota, odpornost na visoke temperature in odpornost proti koroziji. Gostota titanove zlitine je polovica gostote jekla in trdnost je skoraj enaka kot jeklo; titan je odporen na visoke in nizke temperature. Ohranja lahko visoko trdnost v širokem temperaturnem območju od -253 stopinj ~500 stopinj. Te prednosti so točno tisto, kar mora imeti vesoljska kovina. Titanove zlitine so dobri materiali za izdelavo ohišij raketnih motorjev, umetnih satelitov in vesoljskih plovil in so znane kot "vesoljske kovine".
Titan je čista kovina. Zaradi "čistosti" kovine titana ne bo prišlo do kemične reakcije, ko pride snov v stik z njo. Se pravi, ker ima titan visoko odpornost proti koroziji in visoko stabilnost, po dolgotrajnem stiku z ljudmi ne bo vplival na njegovo bistvo, zato ne bo povzročal človeških alergij. Je edini, ki ne vpliva na človeško avtonomno živčevje in okus. Kovine so znane kot "biofilne kovine".
Največja slabost titana je, da ga je težko prečistiti. To je predvsem zato, ker se lahko titan pri visokih temperaturah poveže s kisikom, ogljikom, dušikom in mnogimi drugimi elementi.
Lastnosti materiala: zelo visoka trdnost, odlično razmerje med odpornostjo proti koroziji in težo, težko za hladno obdelavo, dobra varivost, približno 40 odstotkov lažji od jekla, 60 odstotkov težji od aluminija, nizka električna prevodnost, nizka stopnja toplotnega raztezanja, visoko tališče.
Tipične uporabe: palice za golf, teniški loparji, prenosni računalniki, kamere, prtljaga, kirurški vsadki, okostja letal, kemični pripomočki in pomorska oprema. Poleg tega se titan uporablja tudi kot beli pigment za papir, slike in plastiko.
Postopek obdelave kovinske površine
1. Uvod v postopek površinske obdelave
Postopek uporabe sodobne fizike, kemije, metalurgije in toplotne obdelave za spreminjanje stanja in lastnosti površine dela, tako da se lahko optimalno kombinira z osnovnim materialom za doseganje vnaprej določenih zahtev glede učinkovitosti, se imenuje postopek površinske obdelave. .
Vloga površinske obdelave:
(1) izboljša površinsko odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi, upočasni, odpravi in popravi površinske spremembe in poškodbe materiala;
(2) Naredite, da običajni materiali pridobijo površine s posebnimi funkcijami;
(3) Prihranite energijo, zmanjšajte stroške in izboljšajte okolje.
2. Klasifikacija postopkov površinske obdelave kovin
slika
Razdelimo ga lahko v 4 kategorije: tehnologija površinske modifikacije, tehnologija površinskega legiranja, tehnologija površinskega prevleke in tehnologija površinskega premaza.
1. Tehnologija spreminjanja površine
1. Površinsko kaljenje
Površinsko kaljenje se nanaša na metodo toplotne obdelave, ki uporablja hitro segrevanje za avstenizacijo površinskega sloja in ga nato kaljenje za krepitev površine dela brez spreminjanja kemične sestave in strukture jedra jekla.
Glavni metodi površinskega kaljenja sta gašenje s plamenom in indukcijsko segrevanje. Običajno uporabljeni viri toplote so plameni, kot sta oksiacetilen ali oksipropan.
2. Lasersko utrjevanje površine
Lasersko površinsko utrjevanje je uporaba fokusiranega laserskega žarka za streljanje na površino obdelovanca, segrevanje izjemno tankega materiala na površini obdelovanca na temperaturo nad temperaturo faznega prehoda ali tališče v zelo kratkem času in ohladitev v zelo kratek čas za utrjevanje površine obdelovanca okrepiti.
slika
Lasersko površinsko utrjevanje lahko razdelimo na utrjevalno obdelavo z lasersko fazno transformacijo, lasersko površinsko zlitje in lasersko obdelavo oplaščenja.
slika
Toplotno prizadeto območje laserskega površinskega utrjevanja je majhno, deformacija je majhna in delovanje je priročno. Uporablja se predvsem za lokalno ojačene dele, kot so rezalne matrice, ročične gredi, odmične gredi, utorne gredi, vodila za precizne instrumente, orodja iz hitroreznega jekla, zobniki in motorji z notranjim zgorevanjem. Obloge cilindrov itd.
3. Streljanje
Peening je tehnologija, ki razprši veliko število hitrih izstrelkov na površino dela, tako kot nešteto majhnih kladiv udarja po kovinski površini, tako da sta površina in podpovršina dela podvrženi določeni plastični deformaciji, da se doseže ojačitev.
slika
učinek:
(1) izboljšanje mehanske trdnosti in odpornosti proti obrabi, odpornosti proti utrujenosti in odpornosti proti koroziji delov;
(2) Uporablja se za površinsko matiranje in odstranjevanje vodnega kamna;
(3) Odpravite preostale napetosti delov za ulivanje, kovanje in varjenje itd.
4. Valjanje
Valjanje je uporaba trdih valjev ali valjev za pritiskanje na površino vrtečega se obdelovanca pri sobni temperaturi in premikanje vzdolž smeri generatrise, da plastično deformiramo in utrdimo površino obdelovanca, da dobimo natančno, gladko in utrjeno površino ali površino zdravljenje s posebnimi vzorci. obrti.
slika
Uporaba: deli z relativno preprostimi oblikami, kot so cilindrične površine, stožčaste površine in ravnine.
5. Risanje
Vlečenje žice pomeni, da je kovina prisiljena iti skozi kalup pod delovanjem zunanje sile, površina prečnega prereza kovine je stisnjena in pridobljena zahtevana površina prečnega prereza
