什么金属是黑色金属？

了解什么金属是黑色金属，重要的是要了解黑色金属和有色金属之间的区别。很简单，黑色金属含有铁而有色金属不含铁，尽管每种金属都有自己的特性，这些特性决定了它们最适合哪些应用。有色金属在公元前 5,000 年左右首次使用，当时铜的发现见证了石器时代的结束和铜器时代的开始，后来随着青铜（铜和锡的合金）的发明进入了青铜时代)。直到公元前 1200 年左右，随着铁生产的开始以及随后的铁器时代，黑色金属才开始使用。“亚铁”一词来自拉丁语“ferrum”，意思是“铁”。黑色金属包括钢、铸铁以及铁与其他金属（如不锈钢）的合金。

黑色金属特性

黑色金属具有一些共同的基本特性，包括容易生锈和具有磁性。常见的黑色金属属性列表包括：可持续的、抗拉强度好、良好的导电性、耐腐蚀性低、银色、可回收、通常有磁性。黑色金属可包含范围广泛的不同合金元素，包括铬、镍、锰、钼以及钒、锰。这些合金元素赋予黑色金属材料不同的特性，使其能够用于各种工程和其他应用，包括工具、管道、容器、餐具和大型建筑，如摩天大楼。

黑色金属材料及其用途

由于黑色金属材料的不同特性，它们具有多种应用，具体取决于所使用的金属：

非合金钢：也称为碳钢，非合金钢使用碳作为合金元素。这些钢确实包含其他元素，例如锰、硅、硫和磷，但这些元素的含量非常低，不会影响材料性能。非合金钢分为低碳、中碳或高碳，每一种都有不同的特性和处理方法：

低碳钢：低碳钢，也称为低碳钢，仅含 0.05-0.25% 的碳。这些钢材成本低且具有延展性，广泛用于制造螺母、螺栓或锻件等物品。这些钢的表面硬度可以通过渗碳来提高。

中碳钢：中碳钢含有 0.25-0.6% 的碳，这种较高的碳含量提供了比低碳钢更高的强度和硬度。然而，与低碳钢相比，这些钢的延展性有所降低。中碳钢中碳和锰含量的增加意味着它们可以进行回火和淬火。这些钢材广泛用于制造汽车行业的部件，例如齿轮、轮轴和传动轴，但也适用于铁路应用。

高碳钢：高碳钢含有 0.6-1% 的碳，是非合金钢中强度最高的。这种强度使它们成为需要耐机械磨损的应用的理想选择，同时它们也善于保持其形状。不利的一面是，这些钢在可焊性、延展性和冲击韧性方面不如低碳钢。高碳钢用于弹簧、叶片、导轨钢、钢丝绳、耐磨板、工具等。

合金钢和合金元素

合金钢构成黑色金属的另一个子类，每种合金元素对材料性能都有其自身的影响。这些合金元素包括铬、铜、镍和硅，但可以结合使用以提供一系列特性，以下是这些合金元素中最常见的特性：

铬：铬用于制造不锈钢，铬含量超过 11% 可使金属耐腐蚀。金属顶部的氧化铬层将防止下面的金属与氧气接触，从而大大减少腐蚀的机会。铬还可以提高金属的硬度、抗拉强度、韧性和耐磨性。

锰：锰可用作合金元素，以防止形成硫化铁，以及提高高温下的强度，改善延展性和耐磨性。锰还可以通过淬火提高淬透性，减少缺陷形成的危险并使金属更稳定。

镍：镍与其他元素一起使用时，可以增加延展性和耐腐蚀性。例如，将 18% 的铬和 8% 的镍混合制成极其耐用的不锈钢。

硅：硅可用于增加金属的磁性以及提高强度并为弹簧等应用提供弹性。

钒：碳化钒还限制了金属的晶粒尺寸，增加了合金材料的延展性。钒还提高强度、硬度、耐磨性和抗冲击冲击性。但是，如果用量过高，会对材料性能产生负面影响。

钼：钼对在高温下工作的合金钢有很好的作用。它不仅提高了机械性能，而且提供了更高的防锈和耐腐蚀性，并放大了其他合金元素的作用。

铸铁：当含碳量为 1.5-4% 铁与铁形成合金时，就会生产出铸铁。其他元素包括硅、锰、硫和磷也会存在，但数量很少。铸铁是脆性的，但由于其硬度而具有良好的耐磨性。它还易于铸造，相对便宜，抗压强度高，熔点低。

结论

铸铁和锻铁或碳钢等黑色金属以其抗拉强度和耐用性而著称，碳钢等材料在建筑行业被广泛用于建造桥梁和摩天大楼的结构。黑色金属还存在于集装箱、管道、汽车、铁路以及一系列商用和家用工具中。黑色金属的高碳含量意味着它们在暴露于水分时容易生锈，因此通常不适合用于水管等应用。熟铁是一个例外，因为它的纯度意味着它不会生锈，同时也可以使用合金元素，例如不锈钢中的铬，以防止生锈。由于大多数黑色金属都具有磁性，因此它们通常用于电气和电机应用以及其他不太明显的地方，例如冰箱门，因此您可以使用磁铁将购物清单附在上面！黑色金属已经使用了数千年，并且具有广泛的不同应用，从最大的结构到最小的螺母和螺栓。