根据金属的颜色和性质等特征,将金属分为黑色金属(Ferrous Metal)和有色金属(Non-ferrous Metal)。
1.黑色金属
黑色金属包括铁、铬、锰及其合金。黑色金属中的冲压材料主要是钢,按其碳含量和合金含量的不同,分为低碳钢、微碳钢、IF钢、低合金钢、微合金钢、中合金钢和高合金钢。
(1)低碳钢(Low-carbon Steel)碳质量分数低于0.25%的碳素钢,因其强度低、硬度低而软,故又称为软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢,大多不经热处理即用于工程结构件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体,其强度和硬度较低,但塑性和韧性较好。
(2)微碳钢(Micro-carbon Steel)碳质量分数低于0.04%的低碳铝镇静钢称为微碳钢,是在传统的低碳铝镇静钢基础上进一步降碳和纯净钢质发展而来的,主要牌号有SPCE(N)、St15、03Al等。
(3)IF钢(Interstitial-free Steel)IF钢即无间隙原子钢,有时也称为超低碳钢。在IF钢中,由于C、N含量低,加入一定量的Ti、Nb使钢中的C、N原子被固定成为碳化物、氮化物或者碳氮化物,从而使钢中没有间隙原子存在,碳氮质量分数的和应小于0.0005%,现在先进的炼钢工艺已把钢中的碳氮质量分数降低到0.0003%以下。IF钢具有极优异的深冲性能,伸长率和r值可分别达50%和2.0以上,在汽车制造业上得到了广泛应用。
(4)低合金钢(Low-alloy Steel)合金元素总质量分数小于3%的合金钢称为低合金钢。低合金钢是相对于碳素钢而言的,是在碳素钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素。与碳素钢相比,强度更高、韧性更好,且具有足够的塑性、良好的成形性能和焊接性以及耐蚀性。
(5)微合金钢(Micro-alloy Steel)通常指在低碳钢或者低合金钢成分的基础上,再添加微量的Nb、V、Ti等碳氮化物形成元素,添加量不多于0.20%(质量分数)。添加微量合金元素后,使钢的一种或几种性能得到明显的改善。
(6)中合金钢(Medium-alloy Steel)合金元素总质量分数为3%~10%的合金钢称为中合金钢,如硅钢。
(7)高合金钢(High-alloy Steel)合金元素总质量分数为10%以上的合金钢称为高合金钢,如不锈钢、TWIP钢等。
2.有色金属
狭义的有色金属又称为非铁金属,是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体(通常质量分数大于50%),加入一种或几种其他元素而构成的合金。
(1)铝合金 纯铝具有银白色金属光泽,耐大气腐蚀,易于加工成形,具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。以铝为基,添加其他元素的合金称为铝合金。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,且塑性好,可加工成各种型材;具有优良的导电性、导热性和耐蚀性,工业上被广泛使用,使用量仅次于钢。常用冲压铝合金有:
1000系,不含有其他元素,又称为纯铝板,常见牌号有1050、1060、1070。
2000系,是一种可热处理强化的铝合金,以Cu和Mg为主要的添加元素,其强化相为CuAl2或CuMgAl2。该系合金表现出良好的可锻性,而且具有较高的强度和一定的烤漆硬化性,耐蚀性比其他系列的铝合金差,主要应用于航空领域。常见牌号有2017、2022、2024和2036。
3000系:Mn元素为其主要合金元素,Mn质量分数为1%~1.5%,防锈功能较好,又称为防锈铝板,主要应用于汽车底板和家电产品中,常见牌号有3003、3004、3005、3105。(www.xing528.com)
4000系:Si元素为其主要合金元素,Si质量分数为4.5%~6%,具有耐热耐磨的特性,主要用于建筑、机械零件等。
5000系,Mg是主要的合金元素,质量分数为3%~5%,抗拉强度高,伸长率高,具有良好的耐蚀性和焊接性。常见牌号有5005、5052、5083。
6000系,合金中主要的合金元素是Mg和Si,属于热处理可强化铝合金。具有较高的强度、较好的塑性和优良的耐蚀性。常见牌号有6009、6010、6016、6061、6063、6082。
7000系,主要合金元素是Zn,高硬度,高强度,属于超硬铝,常见牌号有7005、7039、7075。
(2)镁合金 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3左右)、比强度高、弹性模量大、消振性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、耐有机物和碱腐蚀的性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。常用的镁合金牌号有AZ31、AZ40、AM50、AM60等。
(3)钛合金 纯钛密度小,比强度高,塑性、低温韧性和耐蚀性好。具有同素异构体,低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(Titanium Alloys)。钛合金强度高而密度小,力学性能好,韧性和耐蚀性很好。
按退火组织,钛合金分为三类:α合金、β合金和α+β合金。我国分别以TA、TB、TC表示,其中TA0~TA4为纯钛。
α合金主要添加元素是Al,还有Sn和B,代表牌号有TA5、TA7。
β合金主要添加元素是Mo、Cr、V、Al,代表牌号有TB2、TB3和TB4。
α+β合金主要添加元素是Al、V、Mo、Cr,代表牌号有TC4。
(4)铜合金 纯铜具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性,具有优良的导电性和导热性,具有良好的耐蚀性,且塑性好。以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金称为铜合金。常用的合金元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等,铜合金既提高了强度,又保持了纯铜特性。铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜三大类。
黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金,另外特殊黄铜中,还添加Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Pb等,常见牌号有H59,H62、H68、H70、H80、HPb63-3、HSn62-1。
白铜是以镍为主要添加元素的铜合金。
青铜原指铜锡合金,后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称为青铜,并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名称,常用的青铜有锡青铜(QSn4-3、QSn6.5-0.4)、铝青铜(QAl5、QAl7)、铍青铜(QBe2、QBe1.7)等。
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