黑色金属和非黑色金属

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用于铸造设计的金属特性和成分

任何可以熔化的固体金属都可以铸造。铸造厂是从事铸造工作的工厂，用少量的金属和方法开发专业知识，并设计标准产品，使生产的价值和效率最大化。亚博账号审核不过

金属和铸造方法相互影响:产品的最佳铸造选择受其金属在熔融、冷却和固体状态下的行为的影响。对于这些依赖，铸造厂的专长是决定他们生产何种产品的一部分。亚博账号审核不过生产压铸儿童玩具的铸造厂通常与生产高质量发动机零件的铸造厂不同。

黑色金属是指含有铁的金属。有色金属则不然。

专业化的一个主要区别是铸造厂是生产黑色金属、非黑色金属还是两者兼而有之。黑色金属的定义是任何含有铁的金属;有色金属则不然。黑色冶金大致代表占全球金属产量的90%．灰铸铁是铸造厂铸造的最常见的金属。除了铸造厂，钢是工业、建筑和运输中最常用的铁合金。

专门从事砂型铸造等常见铸造方法的铸造厂通常会选择具有特定品质的金属，如易于熔化和浇注、模具内的细节捕捉、冷却时的可预测行为以及机加工或精加工的准备。

黑色金属及其性能

铁的特征是密度大，与碳混合后强度大，数量多且易于提炼，极易腐蚀，具有磁性。将铁与其他元素以不同的比例制成合金，可以减轻或消除其中一个或多个因素。

众所周知，有数百种铁合金。它们由化妆品中每种元素的比例以及熔化和整理的说明来指定。含碳的黑色合金通常被命名为铁或钢，根据其规格，还可以包含从铝到钒的任何数量的其他元素。选择这些金属通常是因为它们的机械性能．工程师和设计师可能对它们的屈服强度、韧性、延展性、可焊性、弹性、剪切性和热膨胀性感兴趣，所有这些都描述了材料在特定应力源下的表现。

在将铁与其他元素混合的合金中，铁的这些特性可以改变。不锈钢就是一个很好的例子，一些不锈钢合金既无磁性又无腐蚀性。判断一种金属是否是钢的常见方法是在它上面放一块磁铁，因为合金中的铁会使磁铁粘住;然而，那些试图在不锈钢冰箱上贴上磁铁的人都知道，这不是一个万无一失的测试。虽然铁仍然存在于这种铁合金中，但高比例的镍改变了钢的微观结构，足以阻止磁性反应。不锈钢会生锈，尽管它比其他类型的铁合金耐腐蚀得多。这是由于添加了铬。铬通过一种叫做钝化在这种情况下，顶部的金属分子会被氧化，但仍与下方的金属紧密结合，形成一个不可穿透的外壳。

在黑色金属中，铁和钢是最常见的铸造材料。

铁

铸铁是一类含碳量大于2%的铁合金。它们是相对便宜、密度高的铁。当它们被加热并浇铸时，它们在较低的温度下具有比钢高得多的流动性，这意味着它们可以以更高的效率流入并填充复杂的模具零件。铸铁冷却时也会以钢的一半速度收缩。

基本铸铁具有良好的压缩性能，但它们很脆:它们在弯曲或变形之前就会断裂。这种脆弱性可能意味着，脆性等级的铸铁不用于具有挤压或精细细节的设计，或具有非常尖锐的边缘，因为这些特征可能会碎裂。

灰口铸铁是目前生产的最常见的铸铁，从井盖到汽车的盘式制动器都有它的身影。它的名字来自于它断裂时的颜色，由于石墨作为碳添加剂的存在，它是灰色的。灰铸铁中含有2.5-4%的碳，另外还含有1-3%的硅，以稳定石墨。它具有许多基本铸铁的特性，即价格便宜，与钢相比，在熔化时具有高流动性，但石墨的存在使铁的脆性较低，易于加工。灰铁仍然是不可弯曲的:它在折断之前弯曲很小。

球墨铸铁是一种铸铁，其中添加的碳是球状(球)石墨。球墨铸铁碳的重量通常为3.2-3.6%，含有硅和其他元素。较高的铁素体含量意味着它在加工过程中会在切削工具上积累，所以它通常用于主要的铸造制造，非常高的流动性使它成为精细精细工作的一个很好的选择。石墨的球状形状使球墨铸铁比铸铁或灰铸铁具有更高的抗冲击能力和抗拉强度，使详细的或边缘的设计成为可能。球墨铸铁是相对较新的铸铁规格，因为它首次发现于1943年。

钢

钢各种各样的东西有时也被铸造。一般来说，钢的碳含量低于2.14%(按重量计算)，并且经常与其他元素合金。钢比铸铁有更强的机械性能，但是在韧性上获得的东西却在流动性上失去了。钢水需要比铁水高得多的温度才能流进精密的模具，而与钢水一起工作所需的高温很难管理，并可能妨碍模具中物体的设计和完成。与所有铸件一样，一件产品的不同部分会以不同的速度冷却，这种差异会在产品内部造成应力:因为钢比铸铁收缩得更广泛、更快，所以铸钢需要更好地管理这些应力。

这些挑战意味着，要想铸造好钢铁，需要更多的劳动密集型。它在制作的所有阶段都需要专家的关注。尽管如此，最终产品的高机械强度可以使钢合金成为某些应用的明确选择，机加工提供了最后阶段的抛光。

其他铁的合金

其他的铁合金存在于这些普通类型之外，并在其机械性能有用的特定应用中使用。例如，elinvar是一种镍铁合金，在加热时不会膨胀和收缩，用于钟表和其他精密设备的非常小的部件。

有色金属及其用途

这些金属包括所有不含铁的金属和合金。普通有色金属一览表包括:

• 贵金属，如银、铂和金
• 铜及其合金，如青铜和黄铜
• 镍、钯、铂
• 钛
• 铝
• 锡、铅
• 锌

由于这类材料的范围如此之广，许多推荐铁的机械性能可以在有色金属中发现。例如，如果成本不高，铝或钛合金在许多情况下可以代替钢。铁的磁性可以用镍、钴或稀土元素与其他金属的合金来模拟。

然而，由于有色金属通常价格较高，人们选择它们往往是因为其独特的属性，而不是因为它们像钢铁一样的行为方式。重量轻，导电性，耐腐蚀性，非磁性，传统，或装饰价值是选择有色金属的一些原因。一些金属之所以珍贵，正是因为它们的稀有:在广泛生产铝之前，铝是一种用于高端餐具的奢侈金属。

铸造各种特殊材料。然而,在传统砂铸造铸造厂中，有三种值得注意的有色铸造金属。

青铜和黄铜

青铜和黄铜是人类在青铜器时代铸造的最早的金属，这些铜合金至今仍是砂铸的。它们在比铁材料低得多的温度下熔化，而且铸造细节也很好，所以它们经常被用于装饰用途，比如雕塑。青铜和黄铜比钢软，但即使在盐的存在下它们也能抗腐蚀，所以这些金属被用于标准的海事应用，比如船上的配件。黄铜还能抗“磨损”，即金属对自身的磨损，因此黄铜有时被铸造成机械部件，如船用螺旋桨，或加工成轴承和拉链。这两种合金都非常昂贵，因为它们都依赖铜，而铜的电性能也很受欢迎。

铝

铝铁是一种密度比铁低得多的金属，这使得它在不需要重量的强度的应用中成为一种重要的材料，例如航空航天工业。它是耐腐蚀的，因为铝，像不锈钢一样，通过创造一个金属氧化物外壳来保护它的氧化反应。

铝的熔点也比它可能取代的许多钢或铁要低，这使得它比钢更容易铸造，对于复杂的形状需要更少的监督。铝最大的缺点是费用。

考虑铸造材料

当设计一个铸造在美国，寻找完美的金属来平衡价值和形式是一门艺术和科学。合适的金属将满足应用程序的美学和机械要求，这将影响到从原型到最终产品所需的生产方法。

黑色金属是最常见的铸件选择，通常选择它们的成本效益和机械性能。有时，决定选择的不是金属的强度，而是重量、耐腐蚀性或无磁性等特性。有色合金如青铜和黄铜也可以选择传统或其美丽。

咨询工程师可以帮助设计师在项目的不同方面之间找到和谐，选择完美的金属以符合应用和预算。

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