金属可以分为若干便于管理的类别,了解这些类别是处理金属等级的基础。从物理特性来看,金属是一种具有明亮光泽、导热和导电性能良好的物质,不同金属在硬度、密度、可塑性和延展性方面各不相同。 它们可以被弯曲、拉伸、钻孔、铸造、铆接、焊接、切割、扭转和折叠,且所有操作都能达到极高的精度。从广义上讲,金属等级可分为三大类:铁金属、有色金属和合金。
铁基合金主要由铁组成。为了获得所需的性能,可能会添加少量其他金属或元素,例如碳、锰、镍、铬和钨。大多数(尽管并非全部)铁基合金都具有微弱的磁性,且耐腐蚀性较差。 例如,铁基合金往往会出现一定程度的氧化现象,即所谓的“锈”,其具有明显的红色。虽然大多数铁基金属仅具有微弱的磁性,但少数金属(包括铁、镍、钴及其合金)却表现出显著的磁性,这种现象被称为“铁磁性”。
有色金属是指不含铁的金属。它们不具磁性,通常比黑色金属更耐腐蚀。常见的例子包括铝、铜、铅、锌和锡。
有些有色金属是纯金属,也就是说它们由单一元素组成,因此只含一种原子。常见的纯金属有铝、铜、铁、铅、锌、锡、银和金。
合金是指将两种或多种金属(有时还包括其他元素)混合而形成的新金属。可能形成的合金种类实际上无穷无尽,每种组合都具有其独特的性能。这种定制性能的能力,正是金属等级用途如此广泛的主要原因之一。
金属是一种特别适合大规模生产的材料,广泛应用于建筑、桥梁、汽车、船舶、铝锅、硬币以及无数其他产品中。相比之下,黄金和白银等贵金属则常由技艺精湛的工匠精心打造,制成戒指、高脚杯及其他极具美感的器物。
有些金属具有高度专业化的用途。 铀和钚等放射性金属被用于核电站,通过核裂变产生能量。汞在室温下呈液态,被用于开关中,当其流过开关触点时,可闭合电路。形状记忆合金则被应用于管道、紧固件和血管支架等领域。
使用最广泛的金属包括铁、铝、铜、钛、锌和镁。
图1:金属牌号的常见用途与应用
将金属分为黑色金属、有色金属和合金三大类是一个有用的切入点,但这仅仅是描述和选择材料的一种视角。我们“金属”系列的其余部分将探讨其他视角。 “金属成分”深入剖析各等级材料,揭示元素配比如何决定材料的性能;而“金属性能”则阐释了决定各等级材料适用场景的力学和物理特性。当您需要依据实际文件开展工作时,“金属规格”将涵盖精准定义材料的文件规范,“金属标准”则阐明这些文件所依托的更广泛框架。 当需要将某种等级与另一系统中的对应等级进行匹配时,《金属等效与交叉参照》将展示具体操作方法。
金属种类通常分为三类:以铁为主要成分的黑色金属;不含铁的有色金属;以及由两种或多种金属或元素组合而成的合金。
黑色金属主要由铁组成,通常具有微弱的磁性,且容易发生腐蚀或生锈。有色金属不含铁,通常不具磁性,且耐腐蚀性一般较强。铝、铜、铅、锌和锡都是常见的有色金属。
纯金属由单一元素构成,因此只含一种原子。常见的纯金属包括铝、铜、铁、铅、锌、锡、银和金。
合金是指通过将两种或多种金属(有时还包括其他元素)混合而制成的全新金属。通过合金化,可以生产出种类几乎无穷无尽的材料,每种材料都具有其独特的性能。
使用最广泛的金属包括铁、铝、铜、钛、锌和镁,每种金属都因其独特的性能组合和应用领域而备受重视。