El desarrollo de la civilización humana y el progreso social están estrechamente relacionados con los materiales metálicos. Tras la Edad de Piedra, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro estuvieron marcadas por el uso de materiales metálicos. En los tiempos modernos, diversos materiales metálicos se han convertido en una base material importante para el desarrollo de la sociedad humana. Nuestra comprensión de los materiales metálicos debe partir de los siguientes aspectos:
1. Clasificación:
Los materiales metálicos se suelen dividir en metales ferrosos, metales no ferrosos y materiales metálicos especiales.
(1) Los metales ferrosos también se denominan materiales de acero, incluido el hierro puro industrial que contiene más del 90% de hierro, el hierro fundido que contiene entre un 2% y un 4% de carbono, el acero al carbono que contiene menos del 2% de carbono y varios usos del acero estructural, acero inoxidable, acero resistente al calor, aleaciones de alta temperatura y aleaciones de precisión. Los metales ferrosos generalizados también incluyen el cromo, el manganeso y sus aleaciones.
(2) Los metales no ferrosos se refieren a todos los metales y sus aleaciones excepto el hierro, el cromo y el manganeso, que generalmente se dividen en metales ligeros, metales pesados, metales preciosos, semimetales, metales raros y raros. metales terrestres. Las aleaciones no ferrosas generalmente tienen mayor resistencia y dureza que los metales puros, mayor resistencia y menor coeficiente de temperatura de resistencia.
③Los materiales metálicos especiales incluyen materiales metálicos estructurales y materiales metálicos funcionales para diferentes usos. Entre ellos, se encuentran materiales metálicos amorfos obtenidos mediante un proceso rápido de condensación, así como materiales metálicos cuasicristalinos, microcristalinos y nanocristalinos. También existen aleaciones funcionales especiales como sigilo, resistencia al hidrógeno, superconductividad, memoria de forma, resistencia al desgaste, amortiguación de vibraciones y materiales compuestos de matriz metálica.
Los materiales metálicos se dividen en metales fundidos, metales deformados, metales formados por inyección y materiales de pulvimetalurgia según los procesos de producción y conformado.
El metal fundido se forma mediante el proceso de fundición e incluye principalmente acero fundido, hierro fundido y aleaciones y metales no ferrosos fundidos.
El metal deformado se forma mediante procesos de presión como forjado, laminado, estampado, etc., y su composición química es ligeramente diferente a la del metal fundido correspondiente.
El metal formado por inyección son piezas y espacios en blanco con determinadas formas y propiedades estructurales fabricados mediante el proceso de formado por inyección.
Las propiedades de los materiales metálicos se pueden dividir en dos tipos: rendimiento del proceso y rendimiento del uso.
En segundo lugar, el rendimiento
Para utilizar los materiales metálicos de forma más racional y aprovechar al máximo sus funciones, es necesario dominar el rendimiento de las piezas fabricadas con diversos materiales metálicos en condiciones de trabajo normales. condiciones (rendimiento de uso) y rendimiento del material durante el procesamiento en frío y en caliente (rendimiento del proceso).
Las propiedades de los materiales incluyen propiedades físicas (como gravedad específica, punto de fusión, conductividad eléctrica, conductividad térmica, expansión térmica, magnetismo, etc.), propiedades químicas (durabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación), y propiedades mecánicas También llamadas propiedades mecánicas.
El rendimiento del proceso de los materiales se refiere a la capacidad del material para adaptarse a los métodos de procesamiento en frío y en caliente.
3. Proceso de producción:
En la producción de materiales metálicos, generalmente el metal se extrae primero y luego se funde.
Algunos metales deben refinarse aún más, ajustarse a la composición adecuada y luego procesarse para obtener productos de diversas especificaciones y propiedades. Para la extracción de metales, el acero suele utilizar procesos de pirometalurgia, es decir, para la fundición y fundición de metales no ferrosos se utilizan convertidores, hornos de solera abierta, hornos de arco eléctrico, hornos de inducción y cubilotes (fabricación de hierro); Los metales de alta pureza y los metales que requieren propiedades especiales también utilizan procesos de fusión por zonas, fusión al vacío y pulvimetalurgia. Después de fundir el material metálico y ajustar su composición, se convierte en lingotes y piezas en bruto mediante fundición o pulvimetalurgia, y luego se procesa plásticamente para obtener productos de diversas formas y especificaciones. Para algunos productos metálicos, se requieren estructuras internas y propiedades mecánicas específicas, y a menudo se utiliza tecnología de tratamiento térmico. Los procesos de tratamiento térmico comúnmente utilizados incluyen tratamiento de temple, normalización, recocido y envejecimiento (las piezas metálicas templadas se mantienen a temperatura ambiente o superior durante un tiempo adecuado para mejorar su resistencia y dureza).
4. Tendencia de desarrollo:
El desarrollo de materiales metálicos se ha alejado del metal puro y del oro puro. Con el avance del diseño de materiales, la tecnología de procesos y las pruebas de rendimiento, los materiales metálicos tradicionales se están desarrollando rápidamente y constantemente se desarrollan nuevos materiales metálicos de alto rendimiento.
Tales como materiales amorfos y microcristalinos que solidifican rápidamente, aleaciones de aluminio y litio con alta resistencia específica y alto módulo específico, compuestos intermetálicos ordenados y aleaciones mecánicas, aleaciones reforzadas con dispersión de óxido, cristales columnares solidificados direccionalmente y aleaciones monocristalinas, metales, materiales compuestos de matriz y nuevos. Los materiales metálicos funcionales, como las aleaciones con memoria de forma, las aleaciones de imanes permanentes de NdFeB y las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno, se han utilizado en los campos aeroespacial, energético, electromecánico y otros, respectivamente, y han producido enormes beneficios económicos.