八種常見金屬材料

No.1 鑄鐵——流動性

下水道蓋子作為我們日常生活環境中不起眼的一部分，很少會有人留意它們。鑄鐵之所以會有如此大量而廣泛的用途，主要是因為其出色的流動性，以及它易於澆注成各種複雜形態的特點。鑄鐵實際上是由多種元素組合的混合物的名稱，它們包括碳、硅和鐵。其中碳的含量越高，在澆注過程中其流動特性就越好。碳在這裡以石墨和碳化鐵兩種形式出現。

鑄鐵中石墨的存在使得下水道蓋子具有了優良的耐磨性能。鐵鏽一般只出現在最表層，所以通常都會被磨光。雖然如此，在澆注過程中也還是有專門防止生鏽的措施，即在鑄件表面加覆一層瀝青塗層，瀝青滲入鑄鐵表面的細孔中，從而起到防鏽作用。生產砂模澆注材料的傳統工藝如今被很多設計師運用到了其他更新更有趣的領域。

材料特性：優秀的流動性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收縮率、很脆、高壓縮強度、良好的機械加工性。

典型用途：鑄鐵已經具有幾百年的應用歷史，涉及建築、橋樑、工程部件、家居、以及廚房用具等領域。

No.2 不鏽鋼——不生鏽的革命

不鏽鋼是在鋼里融入鉻、鎳以及其他一些金屬元素而製成的合金。其不生鏽的特性就是來源於合金中鉻的成分，鉻在合金的表面形成了一層堅牢的、具有自我修復能力的氧化鉻薄膜，這層薄膜是我們肉眼所看不見的。

20世紀初，不鏽鋼開始作為原材料被引入到產品設計領域中，設計師們圍繞著它的堅韌和抗腐蝕特性開發出許多新產品，涉及到了很多以前從未涉足過的領域。這一系列設計嘗試都是非常具有革命性的：比如，消毒後可再次使用的設備首次出現在醫療行業中。

不鏽鋼分為四大主要類型：奧氏體、鐵素體、鐵素體-奧氏體(複合式)、馬氏體。家居用品中使用的不鏽鋼基本上都是奧氏體。

材料特性：衛生保健、防腐蝕、可進行精細表面處理、剛性高、可通過各種加工工藝成型、較難進行冷加工。

典型用途： 奧氏體不鏽鋼主要應用於家居用品、工業管道以及建築結構中；馬氏體不鏽鋼主要用於製作刀具和渦輪刀片；鐵素體不鏽鋼具有防腐蝕性，主要應用在耐久使用的洗衣機以及鍋爐零部件中；複合式不鏽鋼具有更強的防腐蝕性能，所以經常應用於侵蝕性環境。

No.3 鋅——一生中的730磅

鋅，閃著銀光又略帶藍灰色，它是繼鋁和銅之後第三種應用最廣泛的有色金屬。人體的每一個細胞中都含有鋅，兒童需要鋅來促進發育，成年人需要鋅來維護生殖功能和健康。美國礦產局的一項統計顯示——一個普通人在其一生要消耗總共要消耗掉730磅（331千克）的鋅。

鋅的熔點很低，是一種非常理想的澆注材料，鋅質鑄件在我們日常生活中十分常見。而鋅具有很高的防腐性能，更常見是作為鋼的表面鍍層材料。鋼板經過鍍鋅，不需特別維護，壽命可達百年。除此之外，鋅還是與銅一起合成黃銅的合金材料。

材料特性：衛生保健、防腐蝕、優良的可鑄性、出色的防腐蝕性、高強度、高硬度、原材料廉價、低熔點、抗蠕變、易與其他金屬形成合金、具有保健性、常溫下易碎、100攝氏度左右具有延展性。

典型用途：電子產品元件。合成黃銅。另外，鍍鋅鋼材被廣泛應用在屋頂材料，照片雕刻盤、行動電話天線以及照相機中的快門裝置。

No.4 鋁(Al)——現代材料

相對於已經有9000年使用歷史的銅而言，鋁，這種略帶藍光的白色金屬，實在只能算是金屬材料中的嬰兒。鋁於18世紀初問世並被命名。與其他金屬元素不同，鋁並不是以直接的金屬元素的形式存在於自然界中，而是從含50%氧化鋁(亦稱礬土)的鋁土礦中提煉出來的。以這種形態存在於礦物中的鋁也是我們地球上出量最豐富的金屬元素之一。

當鋁這種金屬最早出現的時候，因為提取不易，它並沒有被立刻應用到人們的生活當中。後來，針對其獨特功能和特性的一批新產品逐漸問世，這種高科技材料也逐漸擁有越來越寬闊的市場。雖然鋁的應用歷史相對較短，但現在市面上鋁產品的產量已經遠遠超過了其他有色金屬產品的總和。

材料特性：柔韌可塑、易於製成合金、高強度-重量比、出色的防腐蝕性、易導電導熱、可回收。

典型用途： 交通工具骨架、飛行器零部件、廚房用具、包裝以及傢具。鋁也經常被用以加固一些大型建築結構，比如倫敦皮卡迪利廣場上的愛神雕像，以及紐約克萊斯勒汽車大廈的頂部等，都曾用鋁質加固材料。

No.5 鎂合金——超薄美學設計

鎂是極重要的有色金屬，它比鋁輕，能夠很好地與其他金屬構成高強度的合金，鎂合金具有比重輕、比強度和比剛度高、導熱導電性好、兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能、易於加工成型、容易回收等優點。但長期以來，由於受價格昂貴和技術方面的限制，鎂及鎂合金只少量應用於航空、航天及軍事工業，因而被稱為「貴族金屬」。現今鎂是繼鋼鐵、鋁之後的第三大金屬工程材料，被廣泛地應用於航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。可以預計，由於其它結構金屬生產成本的增加，金屬鎂在未來的重要性變得更大。

鎂合金比重為鋁合金的68%，鋅合金的27%，鋼鐵的23%，常用於汽車零件、3C產品外殼、建築材料等。大多數超薄筆記本電腦和手機外殼採用鎂合金做外殼。

自上世紀起，人類對金屬的質感和光澤一直有不可抹減的愛戀，塑料產品雖然可以形成類金屬的外觀，但其光澤感、硬度、溫度、質感仍與金屬有差距。鎂合金作為一種新型的金屬原料，給人一種高科技產品的感受。

鎂合金的耐腐蝕性是碳鋼的8倍，鋁合金的4倍，更是塑料的10倍以上，防腐能力是合金中最佳者。常用的鎂合金具有不可燃性，尤其是使用在汽機車零部件以及建築材料上，可以避免瞬間的燃燒。

鎂在地殼中的儲量居第8位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源是穩定充分的。

材料特性：輕量化的結構、剛性高且耐衝擊、優良的耐腐蝕性、良好的熱傳導性和電磁遮蔽、良好的不可燃性、耐熱性較差、易回收。

典型用途： 廣泛應用於航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。

No.6 銅——人類的夥伴

銅的拉丁名字「cuprum」起源於一個叫做Cyprus的地方，這是一個銅資源非常豐富的島嶼，人們用島的名字的縮寫Cu來給這種金屬材料命名，於是銅便有了現在的代號。

銅簡直就是一種讓人難以置信的萬用金屬，它與我們的生活如此密切相關。人類的許多早期工具和武器都是用銅製成的。幾千年來銅一直被許多不同文化背景的人們作為製作身體裝飾品的原材料。

銅是一種優良的導電體，其導電性能僅次於銀，作為傳輸電力的載體，銅的地位到今天也仍然穩固。從最初簡單的解碼傳輸，到後來在複雜的現代通訊應用中扮演的關鍵角色，這種具有延展性、橘紅色的金屬一路伴隨著我們發展進步。

從人們利用金屬材料的時間歷史這一點來說，銅是人類最早發現的金屬之一，也是人類最早開始使用的金屬。這一點在很大程度上是因為銅礦很容易開採，而且銅比較容易從銅礦中分離出來。

材料特性：很好的防腐蝕性、極好的導熱、導電性能、堅硬、柔韌、具延展性、拋光後、效果獨特。

典型用途： 電線、發動機線圈、印刷電路、建築裝飾、管道材料、加熱材料、首飾、炊具。

No.7 鉻——高光潔度的後處理

鉻最為常見的存在形式是作為合金元素用於不鏽鋼中，來增強不鏽鋼的耐腐蝕性能。另外一個用途是鍍鉻。鍍鉻工藝通常分為三種類型：裝飾性鍍層、硬質鉻鍍層以及黑色鉻鍍層。鉻鍍層在工程領域中應用相當廣泛，裝飾性鉻鍍層通常作為最表層鍍於鎳層外面，鍍層具有精緻細膩如鏡面一般的拋光效果。作為一道裝飾性後處理工序，鉻鍍層厚度僅為0.006毫米。在打算採用鉻鍍層工藝的時候，一定要充分考慮到這一工藝的危險性。近十年來，六價裝飾性鉻水被三價鉻水所取代的趨勢越來越明顯，因為前者具有非常強的致癌性，而後者則被認為毒性相對小一些。

材料特性：光潔度非常高、優良的防腐蝕性能、堅硬耐用、易於清洗、摩擦係數低。

典型用途： 裝飾性鍍鉻是許多汽車元件的鍍層材料，包括車門把手以及緩衝器等，除此之外，鉻還應用於自行車零部件、浴室水龍頭以及傢具、廚房用具、餐具等。硬質鍍鉻更多的用於工業領域，包括作業控制塊中的隨機存儲器、噴氣機發動機元件、塑料模具以及減震器等。黑色鍍鉻主要用於樂器裝飾以及太陽能利用方面。

No.8 鈦——輕巧而結實

鈦是一種很特別的金屬，質地非常輕盈，卻又十分堅韌和耐腐蝕，在常溫下終身保持本身的色調。鈦的熔點與鉑金相差不多，因此常用於航天、軍工精密部件。加上電流和化學處理後，會產生不同的顏色。鈦有優異的抗酸鹼腐蝕性在「王水」中浸泡了幾年的鈦，依舊鋥亮，光彩照人。若把鈦加到不鏽鋼中，只加百分之一左右，就大大提高抗銹本領。

鈦具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等優良的特性，鈦合金密度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差不多；鈦既耐高溫，又耐低溫。在-253℃~500℃這樣寬的溫度範圍內都能保持高強度。這些優點正是太空金屬所必備的。鈦的合金是製做火箭發動機的殼體及人造衛星、宇宙飛船的好材料，有「太空金屬」之稱。由於鈦有這些優點，所以50年代以來，一躍成為突出的稀有金屬。

鈦是一種純性金屬，正因為鈦金屬的「純」，故物質和它接觸的時候，不會產生化學反應。也就是說，因為鈦的耐腐蝕性、穩定性高，使它在和人長期接觸以後也不影響其本質，所以不會造成人的過敏，它是唯一對人類植物神經和味覺沒有任何影響的金屬，被人們稱為「親生物金屬」。

鈦最大的缺點，是提煉比較困難。這主要是因為鈦在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以人們曾把鈦當作「稀有金屬」，其實，鈦的含量約佔地殼重量的6‰，比銅、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。

材料特性：非常高的強度、重量比優良的抗腐蝕性、難以進行冷加工、良好的可焊接性、大約比鋼輕40%，比鋁重60%、低導電性、低熱脹率、高熔點。

典型用途： 高爾夫球杆、網球拍、攜帶型電腦、照相機、行李箱、外科手術植入物、飛行器骨架、化學用具以及海事裝備等。另外，鈦也被用作紙張、繪畫以及塑料等所需的白色顏料。

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