Oito materiais metálicos comuns
1 ferro fundido - fluidez
As tampas de esgoto são uma parte tão discreta do nosso ambiente cotidiano que poucas pessoas prestam atenção nelas. A razão pela qual o ferro fundido tem uma gama tão grande e ampla de usos é principalmente devido à sua excelente fluidez e facilidade de fundição em várias formas complexas. Ferro fundido é na verdade o nome dado a uma mistura de elementos, incluindo carbono, silício e ferro. Quanto maior o teor de carbono, melhores as características de fluxo durante a fundição. O carbono ocorre aqui em duas formas, grafite e carboneto de ferro.
A presença de grafite no ferro fundido confere às tampas de esgoto uma excelente resistência ao desgaste. A ferrugem geralmente aparece apenas na camada mais externa, por isso geralmente é polida. Mesmo assim, ainda existem medidas especiais para prevenir a ferrugem durante o processo de vazamento, ou seja, uma camada de revestimento asfáltico é adicionada à superfície da peça fundida, e o asfalto penetra nos poros da superfície do ferro fundido para prevenir a ferrugem. O processo tradicional de produção de materiais de fundição em areia é agora usado por muitos designers em outros campos mais novos e interessantes.
Propriedades do material: excelente fluidez, baixo custo, boa resistência ao desgaste, baixa contração de solidificação, muito frágil, alta resistência à compressão, boa usinabilidade.
Usos típicos: O ferro fundido é usado há centenas de anos em áreas como edifícios, pontes, componentes de engenharia, utensílios domésticos e de cozinha.
2 aço inoxidável - amor inoxidável
O aço inoxidável é uma liga feita pela incorporação de cromo, níquel e alguns outros elementos metálicos ao aço. Sua característica antiferrugem é derivada do cromo na liga. O cromo forma um filme de óxido de cromo firme e autorreparável na superfície da liga, que é invisível a olho nu. A proporção de aço inoxidável e níquel a que normalmente nos referimos é geralmente 18:10. O termo "aço inoxidável" não se refere simplesmente a um tipo de aço inoxidável, mas a mais de cem tipos de aços inoxidáveis industriais, e cada aço inoxidável desenvolvido tem bom desempenho em seu campo de aplicação específico.
No início do século 20, o aço inoxidável foi introduzido no campo do design de produtos, e os designers desenvolveram muitos novos produtos em torno de sua tenacidade e propriedades anticorrosivas, envolvendo muitos campos que nunca haviam sido envolvidos antes. Esta série de tentativas de design é muito revolucionária. Por exemplo, pela primeira vez na indústria médica, surgiram dispositivos que podem ser reutilizados após a esterilização.
O aço inoxidável é dividido em quatro tipos principais: austenítico, ferrítico, ferrítico-austenítico (composto), martensítico. O aço inoxidável usado em utensílios domésticos é basicamente austenítico.
Propriedades do material: cuidados com a saúde, anticorrosivo, tratamento de superfície fina, alta rigidez, pode ser formado por várias técnicas de processamento e é difícil de processar a frio.
Uso típico: Entre os aços inoxidáveis de cores primárias comumente usados, o aço inoxidável austenítico é o material de coloração mais adequado, que pode obter aparência e forma de cor satisfatórias. O aço inoxidável austenítico é usado principalmente em materiais de construção decorativos, produtos domésticos, tubulações industriais e estruturas de construção; aço inoxidável martensítico é usado principalmente para fazer facas e pás de turbinas; o aço inoxidável ferrítico é resistente à corrosão e é usado principalmente em máquinas de lavar duráveis e em peças de caldeiras; aço inoxidável composto tem maior resistência à corrosão, por isso é frequentemente usado em ambientes agressivos.
3 - 730 libras de zinco ao longo da vida
O zinco, prateado e cinza-azulado, é o terceiro metal não ferroso mais utilizado depois do alumínio e do cobre. Uma estatística do US Bureau of Mines mostra que uma pessoa média consome um total de 331 quilos de zinco em sua vida. O zinco tem um ponto de fusão muito baixo, por isso também é um material de fundição ideal.
Fundições de zinco são muito comuns em nossa vida diária: materiais sob a superfície de maçanetas, torneiras, componentes eletrônicos etc. Além das funções acima, o zinco também é um material de liga que se combina com o cobre para formar o latão. Suas propriedades anticorrosivas não se aplicam apenas a revestimentos de superfícies de aço – elas também ajudam a fortalecer nosso sistema imunológico humano.
Propriedades do material: cuidados com a saúde, anticorrosão, excelente fundibilidade, excelente anticorrosão, alta resistência, alta dureza, matérias-primas baratas, baixo ponto de fusão, resistência à fluência, fácil de formar ligas com outros metais, cuidados com a saúde, à temperatura ambiente Frágil , dúctil a cerca de 100 graus Celsius.
Uso típico: componentes de produtos eletrônicos. O zinco é um dos materiais de liga que formam o bronze. O zinco também possui propriedades higiênicas e anticorrosivas. Além disso, o zinco também é usado em materiais para telhados, discos de gravação de fotos, antenas de telefones celulares e dispositivos de obturador em câmeras.
4 Alumínio (Al) - um material moderno
Em comparação com o ouro, usado há 9,000 anos, o alumínio, esse metal branco azulado, só pode ser considerado um bebê entre os materiais metálicos. O alumínio surgiu e foi nomeado no início do século XVIII. Ao contrário de outros elementos metálicos, o alumínio não existe na natureza na forma de elementos metálicos diretos, mas é extraído da bauxita contendo 50% de alumina (também conhecida como bauxita). O alumínio nesta forma mineral também é um dos elementos metálicos mais abundantes em nosso planeta.
Quando o metal alumínio apareceu pela primeira vez, não foi aplicado imediatamente na vida das pessoas. Mais tarde, um lote de novos produtos voltados para suas funções e características únicas foi surgindo gradualmente, e esse material de alta tecnologia gradualmente ganhou um mercado cada vez mais amplo. Embora o histórico de aplicação do alumínio seja relativamente curto, a produção de produtos de alumínio no mercado excedeu em muito a soma de outros produtos de metais não ferrosos.
Propriedades do material: flexível e plástico, fácil de fazer ligas, alta relação resistência-peso, excelente resistência à corrosão, fácil de conduzir eletricidade e calor e reciclável.
Usos típicos: esqueletos de veículos, peças de aeronaves, utensílios de cozinha, embalagens e móveis. O alumínio também é frequentemente usado para fortalecer algumas grandes estruturas de edifícios, como a estátua do Cupido em Piccadilly Circus em Londres e o topo do Chrysler Automobile Building em Nova York, todos reforçados com alumínio.
5 liga de magnésio - design estético ultrafino
O magnésio é um metal não ferroso extremamente importante. É mais leve que o alumínio e pode formar ligas de alta resistência com outros metais. As ligas de magnésio têm peso específico leve, alta resistência específica e rigidez específica, boa condutividade térmica e boa redução de amortecimento. Desempenho de proteção contra choques e eletromagnéticos, fácil processamento e moldagem, fácil reciclagem e outras vantagens. Mas por muito tempo, devido ao alto preço e limitações técnicas, o magnésio e as ligas de magnésio são usados apenas em pequena quantidade nas indústrias aeronáutica, aeroespacial e militar, por isso são chamados de "metais nobres". O magnésio é agora o terceiro maior material de engenharia metálica depois do aço e do alumínio, e é amplamente utilizado na indústria aeroespacial, automotiva, eletrônica, comunicações móveis, metalurgia e outros campos. Pode-se esperar que a importância do magnésio metálico se torne maior no futuro devido ao aumento dos custos de produção de outros metais estruturais.
A proporção de liga de magnésio é de 68 por cento de liga de alumínio, 27 por cento de liga de zinco e 23 por cento de aço. É frequentemente usado em peças automotivas, carcaças de produtos 3C, materiais de construção, etc. A maioria das carcaças ultrafinas de laptops e celulares são feitas de ligas de magnésio.
A resistência à corrosão da liga de magnésio é 8 vezes maior que a do aço carbono, 4 vezes maior que a da liga de alumínio e mais de 10 vezes maior que a do plástico. Sua resistência à corrosão é a melhor entre as ligas. As ligas de magnésio comumente usadas não são inflamáveis, especialmente quando usadas em peças de automóveis e motocicletas e materiais de construção, o que pode evitar a combustão instantânea. A maioria das matérias-primas de magnésio é extraída da água do mar, portanto seus recursos são estáveis e suficientes.
Propriedades do material: estrutura leve, alta rigidez e resistência ao impacto, excelente resistência à corrosão, boa condutividade térmica e blindagem eletromagnética, boa não inflamabilidade, baixa resistência ao calor e fácil reciclagem.
Aplicação típica: Amplamente utilizado na indústria aeroespacial, automobilística, eletrônica, comunicação móvel, metalurgia e outros campos.
6 Bronze - Amigo do Homem
O cobre é um metal incrivelmente versátil que está intimamente relacionado às nossas vidas. Muitas das primeiras ferramentas e armas da humanidade eram feitas de cobre. Seu nome latino "cuprum" originou-se de um lugar chamado Chipre, que é uma ilha rica em recursos de cobre. As pessoas usaram a abreviação do nome da ilha Cu para nomear esse material metálico, então o cobre tem o nome de código atual.
O cobre desempenha um papel muito importante na sociedade moderna: é amplamente utilizado em estruturas arquitetônicas, como veículo para a transmissão de eletricidade, e tem sido usado por pessoas de diversas culturas há milhares de anos como matéria-prima para decorações corporais. Este metal maleável vermelho-alaranjado evoluiu conosco, desde seu início simples na decodificação de transmissões até seu papel central em aplicações complexas de comunicações modernas. O cobre é um excelente condutor, perdendo apenas para a prata em sua condutividade elétrica. Do ponto de vista da história do tempo das pessoas que usam materiais metálicos, o cobre é o metal que tem sido usado por mais tempo pelos humanos depois do ouro. Isso ocorre em grande parte porque o cobre é fácil de extrair e a indústria do cobre é relativamente fácil de separar do cobre.
Propriedades do material: muito boa resistência à corrosão, excelente condutividade térmica, condutividade elétrica, duro, flexível, dúctil, efeito único após o polimento.
Usos típicos: fios elétricos, bobinas de motores, circuitos impressos, materiais para telhados, materiais para encanamentos, materiais para aquecimento, joias, utensílios de cozinha. É também um dos principais ingredientes de liga para fazer bronze.
7 Chrome - Acabamento de alto acabamento
A forma mais comum de cromo é usada no aço inoxidável como elemento de liga para aumentar a dureza do aço inoxidável. Os processos de cromagem são geralmente divididos em três tipos: cromagem decorativa, cromagem dura e cromagem preta. A cromagem é amplamente utilizada no campo da engenharia. O cromado decorativo é geralmente usado como a camada mais externa do lado de fora da camada de níquel. O revestimento tem um efeito de polimento delicado e delicado, semelhante a um espelho. Como um processo de pós-tratamento decorativo, a espessura do revestimento cromado é de apenas 00,006 mm. Ao planejar usar o processo de cromagem, os perigos desse processo devem ser totalmente considerados. A tendência da água de cromo decorativo hexavalente ser substituída por água de cromo trivalente está se tornando cada vez mais óbvia, porque a primeira é muito cancerígena, enquanto a segunda é considerada relativamente menos tóxica.
Propriedades do material: acabamento muito alto, excelente resistência à corrosão, duro e durável, fácil de limpar, baixo coeficiente de atrito.
Usos típicos: Cromagem decorativa é o material de revestimento para muitos componentes automotivos, incluindo maçanetas e para-choques. Além disso, o cromo também é usado em peças de bicicletas, torneiras de banheiro e móveis, utensílios de cozinha, talheres, etc. Cromagem dura é mais usada em campos industriais, incluindo memória de acesso aleatório em blocos de controle de trabalho, componentes de motores a jato, moldes de plástico, e amortecedores. O cromado preto é usado principalmente para decoração de instrumentos musicais e utilização de energia solar.
8 titânio - leve e forte
O titânio é um metal muito especial, de textura muito leve, mas muito resistente e resistente à corrosão, e mantém sua própria cor por toda a vida à temperatura ambiente. O ponto de fusão do titânio é semelhante ao da platina, por isso é frequentemente usado em componentes de precisão aeroespacial e militar. Depois de adicionar corrente elétrica e tratamento químico, cores diferentes serão produzidas. O titânio tem excelente resistência à corrosão ácida e alcalina. O titânio embebido em "água régia" por vários anos ainda é brilhante e radiante. Se o titânio for adicionado ao aço inoxidável, apenas cerca de um por cento é adicionado, o que melhora muito a resistência à ferrugem.
O titânio tem excelentes características, como baixa densidade, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão. A densidade da liga de titânio é metade da do aço e a resistência é quase a mesma do aço; titânio é resistente a alta temperatura e baixa temperatura. Ele pode manter alta resistência em uma ampla faixa de temperatura de -253 graus ~ 500 graus. Essas vantagens são exatamente o que o metal espacial deve ter. As ligas de titânio são bons materiais para fazer carcaças de motores de foguetes, satélites artificiais e espaçonaves, e são conhecidos como "metais espaciais".
O titânio é um metal puro. Devido ao "puro" do titânio metálico, nenhuma reação química ocorrerá quando as substâncias entrarem em contato com ele. Ou seja, como o titânio possui alta resistência à corrosão e alta estabilidade, não afetará sua essência após contato prolongado com as pessoas, portanto, não causará alergias humanas. É o único que não tem efeito sobre os nervos autônomos humanos e o paladar. Os metais são conhecidos como "metais biofílicos".
A maior desvantagem do titânio é que é difícil de refinar. Isso ocorre principalmente porque o titânio pode se combinar com oxigênio, carbono, nitrogênio e muitos outros elementos em altas temperaturas.
Propriedades do material: resistência muito alta, excelente relação resistência à corrosão em relação ao peso, difícil de trabalhar a frio, boa soldabilidade, cerca de 40% mais leve que o aço, 60% mais pesado que o alumínio, baixa condutividade elétrica, baixa taxa de expansão térmica, alto ponto de fusão.
Usos típicos: tacos de golfe, raquetes de tênis, laptops, câmeras, malas, implantes cirúrgicos, esqueletos de aeronaves, implementos químicos e equipamentos marítimos. Além disso, o titânio também é usado como pigmento branco para papel, pintura e plásticos.
Processo de Tratamento de Superfícies Metálicas
1. Introdução ao processo de tratamento de superfície
O processo de usar física, química, metalurgia e tratamento térmico modernos para alterar a condição e as propriedades da superfície da peça, de modo que possa ser combinado de maneira ideal com o material do núcleo para atingir os requisitos de desempenho predeterminados, é chamado de processo de tratamento de superfície .
O papel do tratamento de superfície:
(1) Melhorar a resistência à corrosão da superfície e resistência ao desgaste, desacelerar, eliminar e reparar alterações e danos na superfície do material;
(2) Fazer com que materiais comuns obtenham superfícies com funções especiais;
(3) Economize energia, reduza custos e melhore o meio ambiente.
2. Classificação dos processos de tratamento de superfícies metálicas
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Pode ser dividido em 4 categorias no total: tecnologia de modificação de superfície, tecnologia de liga de superfície, tecnologia de revestimento de conversão de superfície e tecnologia de revestimento de superfície.
1. Tecnologia de modificação de superfície
1. Têmpera de superfície
A têmpera superficial refere-se a um método de tratamento térmico que usa aquecimento rápido para austenizar a camada superficial e, em seguida, resfriá-la para fortalecer a superfície da peça sem alterar a composição química e a estrutura do núcleo do aço.
Os principais métodos de têmpera de superfície são o resfriamento por chama e o aquecimento por indução. Fontes de calor comumente usadas são chamas como oxiacetileno ou oxipropano.
2. Reforço da superfície do laser
O fortalecimento da superfície a laser é usar um feixe de laser focado para disparar a superfície da peça de trabalho, aquecer o material extremamente fino na superfície da peça de trabalho a uma temperatura acima da temperatura de transição de fase ou ponto de fusão em um tempo muito curto e resfriá-lo em um tempo muito curto para endurecer a superfície da peça de trabalho fortalecer.
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O reforço de superfície a laser pode ser dividido em tratamento de reforço de transformação de fase a laser, tratamento de liga de superfície a laser e tratamento de revestimento a laser.
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A zona afetada pelo calor do fortalecimento da superfície do laser é pequena, a deformação é pequena e a operação é conveniente. É usado principalmente para peças reforçadas localmente, como matrizes de corte, virabrequins, cames, eixos de comando de válvulas, eixos estriados, trilhos de guia de instrumentos de precisão, ferramentas de aço de alta velocidade, engrenagens e motores de combustão interna. Camisas de cilindro, etc.
3. Shot peening
O shot peening é uma tecnologia que pulveriza um grande número de projéteis de alta velocidade na superfície da peça, assim como inúmeros pequenos martelos martelando a superfície do metal, de modo que a superfície e a subsuperfície da peça sofram certa deformação plástica para obter reforço.
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efeito:
(1) Melhorar a resistência mecânica e resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão das peças;
(2) Usado para fosqueamento e descalcificação de superfície;
(3) Elimine o estresse residual de peças fundidas, forjadas e soldadas, etc.
4. Rolando
Laminação é o uso de rolos duros ou rolos para pressionar a superfície da peça de trabalho rotativa à temperatura ambiente e mover-se na direção da geratriz para deformar e endurecer plasticamente a superfície da peça de trabalho para obter uma superfície ou superfície precisa, lisa e reforçada tratamento com padrões específicos. arte.
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Aplicação: peças com formas relativamente simples, como superfícies cilíndricas, superfícies cônicas e planos.
5. Desenho
A trefilação significa que o metal é forçado a passar pelo molde sob a ação de uma força externa, a área da seção transversal do metal é comprimida e a área da seção transversal necessária é obtida
