金属成分：了解构成金属和合金的元素

钢的成分与等级

铁是钢的基本成分。当向铁中添加最多2.1%的非金属元素碳时，便形成了一种称为钢的合金。 更广泛地说，钢是铁与其他元素（如碳、锰、磷、硫、镍、铬、钨、铌（钽）和钛）形成的合金。 添加到铁基中的每种元素都会影响钢的性能，而这些合金元素正是导致各种类型和等级的钢之间存在诸多差异的原因。

根据碳含量，钢材主要分为三类。低碳钢包括AISI 1005至AISI 1026号钢，以及IF钢、HSLA钢、TRIP钢和TWIP钢。 中碳钢的范围为AISI 1029至AISI 1053，高碳钢的范围为AISI 1055至AISI 1095。

根据EN标准，钢种则被划分为几个组别：非合金钢（例如EN DC01至DC06、S235和S275）、合金钢 （例如 20CrMo4 和 25CrMo4）、不锈钢、工具钢（例如 DIN-EN 1.1545、 AISI/SAE W110 以及 DIN-EN 1.2436 或 AISI/SAE D6）、用于制造钢板和带钢的钢种，以及用于制造电工钢板和带钢的钢种（例如 EN 1.0890 和 EN 1.0803）。

铝的成分与合金系列

铝工业中使用的铝主要以铸铝和锻造铝合金的形式存在。这两大类可根据化学成分和状态标记进一步细分为不同系列。根据公认的CEN标准标记体系，最常见的铝材牌号可分为以下系列：

• 1xxx系列：1050、1060、1100、1145、1200、1230、1350
• 2xxx系列：2011、2014、2017、2018、2124、2219、 2319，以及铸件等级 201.0、203.0、206.0、224.0、242.0
• 3xxx系列：3003、3004、3105，以及铸件等级383.0、385.0、A360、390.0
• 4xxx系列：4032、4043、4145、4643
• 5xxx系列：5005、5052、5083、5086
• 6xxx系列：6061、6063
• 7xxx系列：7075、7050、7049，以及铸件等级710.0、711.0
• 8xxx系列：8006、8111、8079，以及铸件等级850.0、851.0、852.0

钛的化学成分与合金组

钛合金的分类与其说是基于单一元素，不如说是基于其成分所带来的性能平衡。通过调整合金添加元素（主要是铝、钒、钼、锡、锆和钯），可以将该金属归入以下三类实用类别之一：耐腐蚀性、高强度或高温性能。

耐腐蚀系列主要以商业纯钛（1至4级）为基础，并包含少量钯、钼或镍的轻合金变体，以提高其在腐蚀性化学环境中的耐腐蚀性。由于强度并非首要考虑因素，这些合金成分与纯钛非常接近。 典型的例子包括Ti-Pd牌号（7、11、16和17）以及Ti-0.3Mo-0.8Ni（12号），这些材料常被用于化工加工和海洋应用领域。

高强度系列通过添加大量铝和钒，通常还添加钼、铬或锡，以提高机械强度，适用于结构和承重用途。该系列乃至整个钛工业的主力产品是Ti-6Al-4V（5级）。 其他例子包括 Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-10V-2Fe-3Al 和 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al，这些合金的开发目的都是在保持钛材特有轻质特性的同时，提供高强度。

高温系列合金经过专门设计，可在高温下保持强度并抵抗蠕变，因此这些合金适用于发动机及其他高温部件。其成分通常由铝和锡与锆、钼以及少量硅组成，这些添加元素可提高高温稳定性。 具有代表性的牌号包括 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、IMI 系列（如 IMI 685 和 IMI 834）以及 TIMETAL 1100。

黄金的成分与纯度

珠宝中黄金的纯度（或称成色）以克拉数来表示。24克拉（24K）黄金是珠宝用金中纯度最高的类别。它也被称为纯金，纯度超过99.7%。 “普鲁夫金”的纯度更高，纯度超过99.95%，但仅用于标准化目的，不适用于珠宝制作。

铜的成分：黄铜和青铜

铜及其合金中最广泛使用的形式是黄铜和青铜。 黄铜是一种铜锌合金，其中锌含量在5%至42%之间，例如CuZn28、CuZn37和CuZn42。其德语名称为Messing（例如，Ms58即相当于CuZn42），黄铜通常呈黄色。

青铜是铜与其他金属的合金。最常见的是锡（例如 CuSn6、CuSn10 和 CuSn14），其次是磷（例如 PB1C、PB4C、 PB3 和 LPB1C）以及锰（例如 HTB1、HTB2 和 HTB3），但青铜中也可能含有铝（例如 AB1C 和 AB2C）和铅（例如 LG1C、LG2C 和 LG3C）。