鋳鉄 - 流動性
下水道の蓋は私たちの日常環境の中で非常に目立たない部分であるため、注意を払う人はほとんどいません。 鋳鉄がこれほど広範囲に使用されている理由は、主にその優れた流動性とさまざまな複雑な形状への鋳造の容易さによるものです。 鋳鉄は実際には、炭素、シリコン、鉄を含む元素の混合物に与えられた名前です。 炭素含有量が高くなるほど、鋳造時の流動特性が良くなります。 ここでは、炭素はグラファイトと炭化鉄の 2 つの形態で存在します。
鋳鉄中のグラファイトの存在により、下水道カバーに優れた耐摩耗性が与えられます。 錆は一般的に最表層にしか発生しないため、通常は研磨されます。 それでも、注湯工程での錆を防ぐ特別な対策があり、鋳物の表面にアスファルトのコーティング層を追加し、アスファルトが鋳鉄表面の気孔に浸透して錆を防ぎます。 砂型鋳造材料を製造する伝統的なプロセスは、現在、他のより新しく興味深い分野で多くのデザイナーによって使用されています。
材料特性: 優れた流動性、低コスト、良好な耐摩耗性、低い凝固収縮、非常に脆い、高い圧縮強度、良好な機械加工性。
一般的な用途: 鋳鉄は、建物、橋、エンジニアリング部品、家庭用および台所用品などの分野で何百年も使用されてきました。
2 ステンレススチール - ステンレスラブ
ステンレス鋼は、鋼にクロム、ニッケル、その他の金属元素を組み込んで作られた合金です。 錆びないという特徴は合金中のクロムに由来します。 クロムは合金の表面に強固な自己修復クロム酸化膜を形成しますが、これは肉眼では見えません。 私たちが通常言うステンレスとニッケルの比率は、一般的に 18:10 です。 「ステンレス鋼」とは、単に1種類のステンレス鋼を指すのではなく、100種類以上の工業用ステンレス鋼を指します。開発されたステンレス鋼はそれぞれ、特定の用途分野で優れた性能を発揮します。
20 世紀初頭、ステンレス鋼が製品デザインの分野に導入され、デザイナーはその靭性と耐食性を中心に、これまで携わったことのない多くの分野を巻き込んで多くの新製品を開発しました。 この一連のデザインの試みは非常に革新的です。 例えば、医療業界で初めて、滅菌後に再利用できる機器が登場しました。
ステンレス鋼は、オーステナイト系、フェライト系、フェライト・オーステナイト（複合）、マルテンサイト系の 4 つの主なタイプに分類されます。 家庭用品に使われるステンレスは基本的にオーステナイト系です。
材料特性：ヘルスケア、耐食性、微細な表面処理、高剛性、さまざまな加工技術で形成でき、冷間加工が困難です。
代表的な用途：一般的に使用される原色ステンレス鋼の中で、オーステナイト系ステンレス鋼は良好な色調と形状が得られる最も適した着色材です。 オーステナイト系ステンレス鋼は、主に装飾建材、家庭用品、工業用パイプ、建築構造物に使用されます。 マルテンサイト系ステンレス鋼は主にナイフやタービンブレードの製造に使用されます。 フェライト系ステンレス鋼は耐食性があり、主に耐久性のある洗濯機やボイラー部品に使用されます。 複合ステンレス鋼は耐食性が高いため、過酷な環境でよく使用されます。
一生に3亜鉛- 730ポンド
銀色で青みがかった灰色の亜鉛は、アルミニウムと銅に次いで 3 番目に広く使用されている非鉄金属です。 米国鉱山局の統計によると、平均的な人は生涯で合計 331 キログラムの亜鉛を消費します。 亜鉛は融点が非常に低いため、鋳造材料としても最適です。
亜鉛鋳物は、ドアハンドル、蛇口、電子部品などの表面下の材料として、私たちの日常生活の中で非常に一般的です。亜鉛は非常に高い耐食性を持っているため、もう1つの最も基本的な機能、つまり鋼の表面コーティング材料として機能します。 上記の機能に加えて、亜鉛は銅と結合して真鍮を形成する合金材料でもあります。 その耐腐食特性は鋼の表面コーティングに適用されるだけでなく、人間の免疫システムの強化にも役立ちます。
材料特性: ヘルスケア、耐食性、優れた鋳造性、優れた耐食性、高強度、高硬度、安価な原材料、低融点、耐クリープ性、他の金属との合金を形成しやすい、ヘルスケア、室温で壊れやすい、約100℃で延性があります。
一般的な用途: 電子製品の部品。 亜鉛は青銅を形成する合金材料の一つです。 亜鉛には衛生的で防食性もあります。 さらに、亜鉛は屋根材、写真彫刻ディスク、携帯電話のアンテナ、カメラのシャッター装置にも使用されています。
4 アルミニウム (Al) - 現代の素材
9,{1}}年前から使用されている金と比較すると、この青白い金属であるアルミニウムは、金属素材の中でもまだ赤ちゃんとしか言えません。 アルミニウムが出てきて名前が付けられたのは18世紀初頭です。 他の金属元素とは異なり、アルミニウムは直接金属元素の形で自然界には存在せず、50% のアルミナを含むボーキサイト (ボーキサイトとしても知られています) から抽出されます。 この鉱物形態のアルミニウムは、地球上で最も豊富な金属元素の 1 つでもあります。
金属アルミニウムが初めて登場したとき、それはすぐには人々の生活に応用されませんでした。 その後、その独自の機能や特性を狙った新製品が次々と登場し、このハイテク素材は徐々に市場を拡大していきました。 アルミニウムの応用の歴史は比較的短いにもかかわらず、市場におけるアルミニウム製品の生産量は他の非鉄金属製品の合計をはるかに上回っています。
材料特性: 柔軟でプラスチック、合金の作成が容易、高い強度対重量比、優れた耐食性、電気と熱を伝えやすく、リサイクル可能。
一般的な用途: 車両の骨格、航空機部品、調理器具、梱包、家具。 アルミニウムは、ロンドンのピカデリー サーカスにあるキューピッドの像やニューヨークのクライスラー自動車ビルの屋上など、一部の大型建築構造物の強化にもよく使用されており、これらはすべてアルミニウムで強化されています。
5 マグネシウム合金 - 超薄型の美しいデザイン
マグネシウムは非常に重要な非鉄金属です。 アルミニウムよりも軽く、他の金属と高強度の合金を形成できます。 マグネシウム合金は、比重が軽く、比強度と比剛性が高く、熱伝導性が良く、減衰低減が良好です。 衝撃・電磁波シールド性能、加工・成型の容易さ、リサイクルの容易さなどのメリットがあります。 しかし、長い間、価格の高さと技術的限界により、マグネシウムおよびマグネシウム合金は航空、航空宇宙、軍事産業で少量しか使用されず、そのため「貴金属」と呼ばれています。 マグネシウムは現在、鉄鋼、アルミニウムに次ぐ第 3 位の金属工学材料であり、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、移動体通信、冶金などの分野で広く使用されています。 他の構造用金属の製造コストの上昇により、マグネシウム金属の重要性は今後さらに高まることが予想されます。
マグネシウム合金の割合は、アルミニウム合金の68パーセント、亜鉛合金の27パーセント、鋼鉄の23パーセントです。 自動車部品、3C 製品のシェル、建材などによく使用されます。ほとんどの超薄型ノートパソコンや携帯電話のケースはマグネシウム合金で作られています。
マグネシウム合金の耐食性は炭素鋼の8倍、アルミニウム合金の4倍、プラスチックの10倍以上です。 耐食性は合金の中で最高です。 一般的に使用されているマグネシウム合金は不燃性であり、特に自動車やバイクの部品や建材に使用される場合、瞬間的な燃焼を避けることができます。 マグネシウムの原料のほとんどは海水から抽出されるため、資源量は安定しており、十分です。
材料特性：軽量構造、高剛性および耐衝撃性、優れた耐食性、良好な熱伝導性および電磁シールド性、良好な不燃性、劣った耐熱性、および容易なリサイクル。
代表的な用途: 航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、移動体通信、冶金などの分野で広く使用されています。
6 ブロンズ - 男の友人
銅は非常に多用途な金属であり、私たちの生活と密接に関係しています。 人類の初期の道具や武器の多くは銅で作られていました。 ラテン語名の「cuprum」は、銅資源が豊富なキプロスという場所に由来しています。 人々はこの金属材料を命名するために島の名前 Cu の略語を使用したため、銅は現在のコードネームになっています。
銅は現代社会において非常に重要な役割を果たしています。銅は建築構造物や送電用の媒体として広く使用されており、身体装飾の原材料として数千年もの間、さまざまな文化の人々によって使用されてきました。 この可鍛性のあるオレンジがかった赤色の金属は、通信のデコードという単純な始まりから、複雑な現代の通信アプリケーションにおける極めて重要な役割まで、私たちとともに進化してきました。 銅は銀に次ぐ優れた導電体です。 人類が金属材料を利用してきた歴史から見ると、銅は金に次いで人類が最も古くから使用してきた金属です。 これは主に、銅が採掘しやすく、銅産業を銅から分離するのが比較的簡単であるためです。
材料特性: 非常に優れた耐食性、優れた熱伝導性、導電性、硬さ、柔軟性、延性、研磨後の独特の効果。
一般的な用途: 電線、エンジンコイル、プリント回路、屋根材、配管材、暖房材、宝飾品、調理器具。 また、青銅を製造するための主要な合金成分の 1 つです。
7 クローム - 高仕上げ仕上げ
最も一般的なクロムの形態は、ステンレス鋼の硬度を高めるための合金元素としてステンレス鋼に使用されます。 クロムめっき加工は、大きく「装飾めっき」「硬質クロムめっき」「黒色クロムめっき」の3種類に分けられます。 クロムめっきはエンジニアリング分野で広く使用されています。 装飾クロムめっきは通常、ニッケル層の外側の最外層として使用されます。 メッキは繊細で繊細な鏡面研磨効果があります。 装飾後処理プロセスとしてのクロムメッキの厚さはわずか 0.006 mm です。 クロムめっきプロセスの使用を計画する場合は、このプロセスの危険性を十分に考慮する必要があります。 六価装飾クロム水は発がん性が非常に高いのに対し、三価クロム水は比較的毒性が低いと考えられているため、六価装飾クロム水から三価クロム水への置き換えの傾向がますます顕著になってきています。
材料特性: 非常に高い仕上げ、優れた耐食性、硬くて耐久性があり、掃除が簡単、摩擦係数が低い。
一般的な用途: 装飾クロムめっきは、ドアハンドルやバンパーなど、多くの自動車部品のコーティング材料です。 さらに、クロムは、自転車の部品、浴室の蛇口、家具、キッチン用品、食器などにも使用されています。硬質クロムめっきは、ジョブ制御ブロックのランダムアクセスメモリ、ジェットエンジン部品、プラスチック金型などの産業分野で多く使用されています。そしてショックアブソーバー。 黒色クロムメッキは主に楽器の装飾や太陽エネルギーの利用に使用されます。
8チタン - 軽くて強い
チタンは非常に特殊な金属で、質感は非常に軽いですが、非常に丈夫で耐食性があり、室温で生涯その色を維持します。 チタンの融点はプラチナと近いため、航空宇宙や軍事の精密部品によく使用されます。 電流と化学処理を加えると、さまざまな色が生成されます。 チタンは酸やアルカリに対する耐食性に優れています。 数年間「王水」に浸したチタンは、今でも輝きを放ちます。 ステンレスにチタンを添加するとわずか1％程度で、錆びにくさが大幅に向上します。
チタンは低密度、耐高温性、耐食性などの優れた特性を持っています。 チタン合金は密度が鋼の半分であり、強度は鋼とほぼ同等です。 チタンは高温にも低温にも強いです。 -253度〜500度の広い温度範囲で高い強度を維持できます。 これらの利点はまさにスペースメタルが持つべきものです。 チタン合金はロケットエンジンのケーシングや人工衛星、宇宙船の材料として優れており、「宇宙金属」として知られています。
チタンは純粋な金属です。 金属チタンは「純粋」であるため、物質が接触しても化学反応は起こりません。 つまり、チタンは耐食性が高く、安定性が高いため、長期間人に触れてもその本質が変化せず、アレルギーを引き起こすことがありません。 人間の自律神経や味覚に影響を与えない唯一のものです。 金属は「生体親和性金属」として知られています。
チタンの最大の欠点は精製が難しいことです。 これは主に、チタンが高温で酸素、炭素、窒素、その他多くの元素と結合することができるためです。
材料特性: 非常に高い強度、重量比に対する優れた耐食性、冷間加工が困難、良好な溶接性、鋼より約 40% 軽く、アルミニウムより 60% 重い、低導電率、低熱膨張率、高融点。
一般的な用途: ゴルフ クラブ、テニス ラケット、ラップトップ、カメラ、荷物、外科用インプラント、航空機の骨格、化学器具、海洋機器。 さらに、チタンは紙、塗料、プラスチックの白色顔料としても使用されます。
金属表面処理工程
1. 表面処理工程の紹介
現代の物理学、化学、冶金学、熱処理を使用して部品の表面の状態と特性を変更し、コア材料と最適に組み合わせて所定の性能要件を達成するプロセスは、表面処理プロセスと呼ばれます。 。
表面処理の役割:
(1) 表面の耐食性と耐摩耗性を向上させ、材料表面の変化と損傷を遅らせ、除去し、修復します。
(2) 普通の材料に特殊な機能を持った表面を持たせる。
(3) 省エネ、コスト削減、環境改善に努めます。
2. 金属表面処理工程の分類
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表面改質技術、表面合金化技術、表面化成処理技術、表面コーティング技術の合計4つに分類されます。
1. 表面改質技術
1. 表面焼入れ
表面焼入れとは、急速加熱を使用して表面層をオーステナイト化し、その後焼入れして鋼の化学組成や中心構造を変化させることなく部品の表面を強化する熱処理方法を指します。
表面焼入れの主な方法は火炎焼入れと誘導加熱です。 一般的に使用される熱源は、オキシアセチレンやオキシプロパンなどの炎です。
2. レーザー表面強化
レーザー表面強化は、集束レーザービームを使用してワークピースの表面を照射し、ワークピースの表面上の非常に薄い材料を非常に短時間で相転移温度または融点を超える温度まで加熱し、冷却することです。非常に短時間でワークの表面を硬化し、強度を高めます。
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レーザー表面強化はレーザー相変態強化処理、レーザー表面合金化処理、レーザークラッド処理に分けられます。
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レーザー表面強化の熱影響部は小さく、変形も小さく、操作が便利です。 主にブランキング金型、クランクシャフト、カム、カムシャフト、スプラインシャフト、精密機器ガイドレール、ハイス工具、歯車、内燃機関などの局部強化部品に使用されます。 シリンダーライナー等
3. ショットピーニング
ショットピーニングは、無数の小さなハンマーが金属表面を叩くのと同じように、部品の表面に高速の発射体を大量に吹き付け、部品の表面および表面下に一定の塑性変形を起こして強化を図る技術です。
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効果：
（１）部品の機械的強度、耐摩耗性、耐疲労性、耐食性を向上させる。
(2) 表面のつや消しとスケール除去に使用されます。
(3) 鋳造・鍛造・溶接部品等の残留応力を除去します。
4.ローリング
ローリングは、硬いローラーまたはローラーを使用して、室温で回転するワークピースの表面を押し付け、母線の方向に沿って移動し、ワークピースの表面を塑性変形させて硬化させ、正確で滑らかで強化された表面または表面を得る方法です。特定のパターンでの治療。 クラフト。
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用途：円筒面、円錐面、平面などの比較的単純な形状の部品。
5. 描画
伸線加工とは、金属に外力を加えて金型内を強制的に通過させ、金属の断面積を圧縮し、必要な断面積の形状や大きさを得る表面処理方法のことを指します。金属線の伸線加工。
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装飾ニーズに応じて柾目、カオス目、波目、渦目などの絞り加工が可能です。
数種類。
6. 研磨
研磨は部品の表面を改質する仕上げ方法です。 一般的には平滑な表面しか得られず、本来の加工精度を向上させることはできず、維持することもできません。 前処理条件に応じて、研磨後のRa値は1.6~0.008μmに達することがあります。
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一般的に機械研磨と化学研磨に分けられます。
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2. 表面合金化技術
化学的表面熱処理
表面合金化技術の代表的なプロセスは化学的表面熱処理です。 加熱および保温のためにワークピースを特定の媒体に置き、媒体内の活性原子がワークピースの表面に浸透して、ワークピースの表面の化学組成と構造を変化させる熱処理プロセスです。そしてそのパフォーマンスを変更します。
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表面焼入れと比較して、化学的表面熱処理は鋼の表面構造を変化させるだけでなく、その化学組成も変化させます。 浸透させるさまざまな元素に応じて、化学熱処理は浸炭、窒化、多成分共浸透、他の元素の浸透などに分類できます。化学熱処理プロセスには、分解、吸収、拡散の 3 つの基本プロセスが含まれます。
化学的表面熱処理には浸炭処理と窒化処理の 2 つの主な方法があります。
比較した
浸炭
窒化処理
目的
中心部の良好な靭性を維持しながら、ワークの表面硬度、耐摩耗性、疲労強度を向上させます。
ワークの表面硬度、耐摩耗性、疲労強度が向上し、耐食性が向上します。
木材
{{0}}.1 ～ 0.25 パーセントの C を含む低炭素鋼。炭素含有量が高くなるほど、コアの靭性は低くなります。
Cr、Mo、Al、Ti、Vを含む中炭素鋼です。
一般的な方法
ガス浸炭法、固体浸炭法、真空浸炭法
ガス窒化法、イオン窒化法
温度
900-950度
500-570度
表面の厚さ
一般的には0.5〜2mm
{{0}.6~0.7mm以下
使用
航空機、自動車、トラクターのギア、シャフト、カムシャフトなどの機械部品に広く使用されています。
高い耐摩耗性と精度が要求される部品、耐熱性、耐摩耗性、耐食性の部品に使用されます。 計器の小さなシャフト、軽負荷のギア、重要なクランクシャフトなど。
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3. 表面化成コーティング技術
1. 黒染めとリン酸塩処理
黒くなった：
鋼または鋼部品を空気水蒸気または化学物質中で適切な温度に加熱して、表面に青色または黒色の酸化膜を形成するプロセス。 青みも出る。
リン酸塩処理:
ワークピース（鋼またはアルミニウム、亜鉛）をリン酸塩処理溶液（一部の酸性リン酸塩ベースの溶液）に浸漬し、非水溶性の結晶性リン酸塩化成皮膜の層を表面に堆積させるプロセスをリン酸塩処理と呼びます。
2. 陽極酸化処理
主にアルミニウムおよびアルミニウム合金の陽極酸化を指します。 陽極酸化とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金部品を酸性電解液に浸漬し、外部電流の作用下で陽極として機能し、部品の表面に基材と強固に結合する耐食酸化皮膜を形成することです。 この酸化皮膜の層は、保護、装飾、絶縁、耐摩耗性などの特別な特性を持っています。
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アルマイト処理を行う前に、研磨、脱脂、洗浄などの前処理を行った後、洗浄、着色、封孔処理を行う必要があります。
用途：自動車や航空機の一部の特殊部品の保護処理、手工芸品や日用金物製品の装飾処理によく使用されます。
絵 絵 絵
4. 表面コーティング技術
1. 溶射
溶射は、金属または非金属材料を加熱および溶解し、圧縮ガスをワークピースの表面に連続的に吹き付けて、基材に強固に結合するコーティングを形成し、表面から必要な物理的および化学的特性を取得します。ワークピース。
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溶射技術を使用すると、材料の耐摩耗性、耐食性、耐熱性、絶縁性を向上させることができます。
用途: 航空宇宙、原子力、エレクトロニクス、その他の最先端技術を含むほぼすべての分野。
2.真空メッキ
真空めっきとは、真空条件下で蒸留やスパッタリングにより金属表面にさまざまな金属や非金属の膜を堆積させる表面処理プロセスです。
真空メッキでは非常に薄い表面コーティングを得ることができ、メッキ速度が速く、密着性が良く、汚染物質が少ないという利点があります。
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真空スパッタリングめっきの原理
真空めっきはプロセスの違いにより、真空蒸着、真空スパッタリング、真空イオンプレーティングに分けられます。
3. 電気めっき
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電気メッキは電気化学的および酸化還元プロセスです。 ニッケルめっきを例に挙げると、金属部品は陰極として金属塩 (NiSO4) の溶液に浸漬され、金属ニッケル板は陽極として使用されます。 DC 電源をオンにすると、部品上に金属ニッケルめっき層が堆積します。
電気めっき方法は、通常電気めっきと特殊電気めっきに分けられます。
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4.蒸着
蒸着技術とは、蒸着元素を含む気相物質を物理的または化学的方法により材料表面に蒸着させ、薄膜を形成する新しいタイプのコーティング技術です。
蒸着プロセスのさまざまな原理に従って、蒸着技術は物理蒸着 (PVD) と化学蒸着 (CVD) の 2 つのカテゴリに分類できます。
物理蒸着 (PVD)
物理蒸着とは、真空条件下で物理的方法により材料を原子や分子に蒸発させたり、イオン化させたりし、気相プロセスにより材料の表面に薄膜を堆積させる技術のことを指します。
物理蒸着技術には主に、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの 3 つの基本的な方法が含まれます。
物理蒸着には、適用可能な基板材料およびフィルム材料の範囲が広いという利点があります。 シンプルなプロセス、材料の節約、無公害。 得られたフィルムはフィルム基材との密着性が強く、膜厚が均一で緻密でピンホールが少ない。
機械、航空宇宙、エレクトロニクス、光学、軽工業の分野で、耐摩耗性、耐食性、耐熱性、導電性、絶縁性、光学、磁気、圧電性、潤滑性、超電導性などの薄膜を作製するために広く使用されています。
化学蒸着 (CVD)
化学気相成長法とは、混合ガスを基板表面と相互作用させ、一定の温度で基板表面に金属や化合物の膜を形成する方法を指します。
化学蒸着膜は、耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れ、電気、光学などの特殊な特性を備えているため、機械製造、航空宇宙、輸送、石炭化学工業などの産業分野で広く使用されています。
