Hva teller som et metallisk materiale
Metalliske materialer er metalliske elementer, eller materialer med metalliske egenskaper, som hovedsakelig består av metalliske elementer. Gruppen dekker rene metaller, legeringer, intermetalliske forbindelser og spesielle metallmaterialer. Metalloksider som aluminiumoksid er ikke metalliske materialer, fordi deres oppførsel er keramisk snarere enn metallisk.
Jernholdige metaller: Den jern-baserte familien
| Materiale | Komposisjon |
|---|---|
| Industrielt rent jern | Fe rundt 99 % eller høyere |
| Støpejern | Karbon 2 til 4 % |
| Karbonstål | Karbon under 2 % |
Jernholdige metaller, også kalt stålmaterialer, strekker seg langt utover disse tre basisgruppene. Familien inkluderer også konstruksjonsstål, rustfritt stål, varme-bestandig stål, høy-temperaturlegeringer og presisjonslegeringer. I den bredere definisjonen regnes krom, mangan og deres legeringer også som jernholdige metaller, og det er grunnen til at grensen mellom jernholdig og ikke-jernholdig jern følger jerngruppen i stedet for jern alene.
Ikke-jernholdige metaller og deres undergrupper-
Ikke-jernholdige metaller er alle andre metaller og legeringer enn jern, krom og mangan. De er delt inn i lette metaller, tungmetaller, edle metaller, halv-metaller, sjeldne metaller og sjeldne-jordmetaller. Ikke-jernholdige legeringer viser generelt høyere styrke og hardhet enn de rene metallene de er basert på, sammen med høyere elektrisk motstand og en mindre temperaturkoeffisient, som er nøyaktig det som gjør kobber-, aluminium- og nikkellegeringer nyttige i elektro- og termoteknikk.
Lettmetaller, verdsatt for lav tetthet i transport- og romfartskonstruksjoner
Tungmetaller, inkludert kobber, bly og sink
Edelmetaller, brukt til kontakter, katalysatorer og korrosjonskritiske-deler
Halv-metaller, med egenskaper mellom metaller og ikke-metaller
Sjeldne metaller og sjeldne-jordmetaller, brukt i funksjonelle og høye-temperaturer
Spesielle metallmaterialer
Spesielle metallmaterialer delt inn i strukturelle og funksjonelle familier. Den strukturelle siden dekker amorfe eller raske-kondensasjonsmaterialer, kvasikrystallinske materialer, mikrokrystallinske materialer og nanokrystallinske materialer. Den funksjonelle siden dekker legeringer som stealth, hydrogen-bestandig, superledende, form-minne, slitasjebestandig- og vibrasjons-dempende legeringer, sammen med metall-matrisekompositter. Disse materialene er valgt for en spesifikk fysisk eller kjemisk funksjon i stedet for for lastbæring alene.
Prosessytelse og tjenesteytelse
Ytelse er delt inn i prosessytelse og tjenesteytelse. Prosessytelse beskriver hvordan et materiale oppfører seg under spesifiserte kalde og varme arbeidsforhold: støpeytelse, sveisbarhet, smibarhet, varme-behandlingsytelse og skjærebearbeidbarhet. Serviceytelse dekker mekaniske, fysiske og kjemiske egenskaper under bruksbetingelsene, og det er grunnlaget for at en ferdig del blir akseptert eller avvist.
Mekaniske egenskaper brukt i design
Styrke, evnen til å motstå belastning uten permanent deformasjon eller brudd
Plastisitet, evnen til å deformeres permanent uten å sprekke
Hardhet, motstand mot lokale innrykk og slitasje
Slagfasthet, energi absorbert under plutselig belastning
Multippel-støtmotstand, oppførsel under gjentatte slag
Tretthetsgrense, stressnivået en del kan tåle over mange sykluser
Disse seks verdiene er hovedgrunnlaget for deldesign og materialvalg. De etableres vanligvis ved strekk-, hardhets- og slagtesting på hver materialvarme, og de bør alltid oppgis sammen med temperament- eller varmebehandlingstilstanden, fordi den samme legeringen kan variere mye fra en tilstand til den neste.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Er metalloksider metalliske materialer?
Nei. Metalloksider som aluminiumoksid er ikke metalliske materialer, fordi deres egenskaper er keramiske snarere enn metalliske.
Spørsmål: Hva skiller støpejern fra karbonstål?
Karboninnhold. Støpejern bærer ca. 2 til 4 % karbon, mens karbonstål holder seg under 2 % og industrielt rent jern er ca. 99 % jern eller høyere.
Spørsmål: Hvorfor er krom og mangan gruppert med jernholdige metaller?
I den bredere definisjonen inkluderer jernholdige metaller krom, mangan og deres legeringer sammen med de jernbaserte-kvalitetene.
Spørsmål: Oppfører ikke-jernholdige legeringer seg annerledes enn rene metaller?
Ja. Ikke-jernholdige legeringer har generelt høyere styrke og hardhet, høyere elektrisk motstand og en mindre temperaturkoeffisient enn de rene metallene de er basert på.
Spørsmål: Hva er den praktiske forskjellen mellom prosess- og tjenesteytelse?
Prosessytelse beskriver oppførsel under støping, sveising, smiing, varmebehandling og skjæring. Serviceytelse beskriver de mekaniske, fysiske og kjemiske egenskapene delen viser i bruk.
Spørsmål: Hvilke egenskaper betyr mest når du velger et materiale?
Styrke, plastisitet, hardhet, slagfasthet, multippel-slagfasthet og utmattingsgrense er det viktigste mekaniske grunnlaget for design, støttet av de fysiske og kjemiske egenskapene tjenestemiljøet krever.
