Põhiteadmised metallmaterjalidest
Ülevaade: Metallmaterjalid viitavad metallelementidele või metalliliste omadustega materjalidele, mis koosnevad peamiselt metallelementidest. Sealhulgas puhtad metallid, sulamid, metallmaterjalide intermetallilised ühendid ja spetsiaalsed metallimaterjalid jne (Märkus: metallioksiidid (nt alumiiniumoksiid) ei ole metallilised materjalid)
1. Tähendus
Inimtsivilisatsiooni areng ja sotsiaalne progress on metallimaterjalidega tihedalt seotud. Kiviajale järgnenud pronksiaega ja rauaaega iseloomustasid metallmaterjalide kasutamine. Tänapäeval on inimühiskonna arengu oluliseks materiaalseks aluseks saanud mitmesugused metallimaterjalid.
2.Tüüp
Metallmaterjalid jagunevad tavaliselt mustmetallideks, värvilisteks metallideks ja spetsiaalseteks metallmaterjalideks.
(1) Mustmetalle nimetatakse ka terasmaterjalideks, sealhulgas tööstuslikuks puhtaks raudaks, mis sisaldab üle 90% rauda, malmi, mis sisaldab 2% kuni 4% süsinikku, süsinikteraseks, mis sisaldab vähem kui 2% süsinikku, ja mitmesugused konstruktsiooniterased, roostevaba teras, kuumus vastupidav teras, kõrgtemperatuuriline sulam, roostevaba teras, täppissulam jne. Üldistatud mustmetallide hulka kuuluvad ka kroom, mangaan ja nende sulamid.
(2) Värviliste metallide all peetakse silmas kõiki metalle ja nende sulameid, välja arvatud raud, kroom ja mangaan, mis tavaliselt jagunevad kergmetallideks, raskmetallideks, väärismetallideks, poolmetallideks, haruldasteks metallideks ja haruldasteks muldmetallideks. Värviliste sulamite tugevus ja kõvadus on üldiselt kõrgemad kui puhastel metallidel ning neil on suurem vastupidavus ja väiksem vastupidavustemperatuuri koefitsient.
(3) Spetsiaalsete metallmaterjalide hulka kuuluvad erineva kasutusega metallkonstruktsioonilised materjalid ja funktsionaalsed metallmaterjalid. Nende hulgas on kiirete kondensatsiooniprotsesside käigus saadud amorfsed metallmaterjalid, aga ka kvaasikristallilised, mikrokristallilised, nanokristallilised metallmaterjalid jne; on ka spetsiaalsed funktsionaalsed sulamid nagu stealth, vesinikukindlus, ülijuhtivus, kujumälu, kulumiskindlus, vibratsiooni vähendamine ja summutamine jne ning metallmaatrikskomposiidid jne.
3.Sooritus
Üldiselt jagatud kahte kategooriasse: protsessi jõudlus ja kasutusjõudlus. Niinimetatud protsessi jõudlus viitab metallmaterjalide toimimisele kindlaksmääratud külma- ja kuumatöötluse tingimustes mehaaniliste osade tootmisprotsessi ajal. Metallmaterjalide protsessi jõudluse kvaliteet määrab selle kohanemisvõime tootmisprotsessi käigus töötlemiseks ja vormimiseks. Erinevatest töötlemistingimustest tingituna on erinevad ka nõutavad protsessiomadused, nagu valamistõhusus, keevitatavus, sepistavus, kuumtöötlemise jõudlus, lõike töödeldavus jne.
Niinimetatud jõudlus viitab metallmaterjalide toimivusele mehaaniliste osade kasutustingimustes, sealhulgas mehaanilised omadused, füüsikalised omadused, keemilised omadused jne. Metallmaterjalide toimivus määrab selle kasutusala ja kasutusea. Masinatööstuses kasutatakse üldisi mehaanilisi osi normaalsel temperatuuril, normaalrõhul ja väga söövitavas keskkonnas ning kasutamise ajal kannab iga mehaaniline osa erinevat koormust. Metallmaterjalide võimet taluda kahjustusi koormuse all nimetatakse mehaanilisteks omadusteks (minevikus tuntud ka kui mehaanilised omadused). Metallmaterjalide mehaanilised omadused on osade projekteerimise ja materjalivaliku peamiseks aluseks. Olenevalt väliskoormuse iseloomust (nagu pinge, surve, väände, löök, tsükliline koormus jne) on ka metallmaterjalide mehaanilised omadused erinevad. Tavaliselt kasutatavad mehaanilised omadused on järgmised: tugevus, plastilisus, kõvadus, löögikindlus, mitmekordne löögikindlus ja väsimuspiir.
