通用金属材料特性及应用
论环境设计中金属材料的应用及特性
论环境设计中金属材料的应用及特性张钟灵（甘肃政法大学艺术学院，甘肃 兰州 ７３００７０）摘 要：随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，追求良好的人居环境已成为社会的重要诉求。
金属材料作为环境设计中的组成部分，扮演着越来越重要的角色。
本文通过对金属材料选择在环境设计中的作用，提出了环境设计中金属材料选择的原则，针对环境设计中常用的金属材料的特性，提出了金属材料的应用及环保型金属材料的选择建议，希望可以为相关人员提供参考意见。
关键词：环境设计；金属材料；选材原则；环境因素中图分类号：ＴＳ９５８．０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１７－０２２９－２Application and Characteristics of Metal Materials in Environmental DesignZHANG Zhong-ling（Ｇａｎｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｌｉｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｌａｗ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ ｌｉｖｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄｓ， ｔｈｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｏｆ ａ ｇｏｏｄ ｌｉｖｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ． Ｍｅｔａｌ ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ａｓ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ， ｐｌａｙ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｈｏｐｉｎｇ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．Keywords: ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ； ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ； ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，金属材料已经成为了环境设计中的重要组成部分。
常用金属材料精选全文
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热传导率 W/m.0C(1000C) 16.3 16.3
7. 不锈钢的表面加工等级：
表面加工等级 2D 2B No.3
No.4
HL
特征 呈略具光泽的银白色 呈银白色且比2D表面佳的光
泽度和平坦度 有佳的光泽度、粗纹
有佳的光泽、细纹
呈银灰色且具发丝条纹
四、铜
1. 铜的介绍：
铜板是一种高稳定、低维护的屋面和幕墙材料，铜板环保、使用安全、 易于加工并极具抗腐蚀性。铜板的性能价格比是金属屋面材料中最好的 之一。 铜被生产出来后的种类很多，以适应各种不同的要求，只有 SF－Cu即无 磷去氧还原铜适用于建筑材料。
铜的与其他材料的结合： 可以直接接触的材料：不锈钢、铅、铝（表面需喷涂或电镀处理）。 不能直接接触的材料：锌、铁。
◆ 耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用 ◆ 强度高，因而薄板使用的可能性大 ◆ 耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾 ◆ 常温加工，即容易塑性加工 ◆ 因为不必表面处理，所以简便、维护简单 ◆ 清洁，光洁度高 ◆ 焊接性能好
4. 常用不锈钢的耐腐蚀性能和应用:
304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型 性）的设备和机件; 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合; 304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度; 316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地 优于304不锈钢。其中，316型不锈钢又变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度 不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F;
• 不锈钢板的主要生产厂商: • 张浦、太钢、联众、宝新、芬兰、南非、日本，台湾、宝钢
机械零件的常用材料特性及应用
用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。
零件材料 各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。
以功能來分: 依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。
1 )泛用塑膠： 通常以美觀及低功能使用要求，為訴求重點。 如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS
轴用材料
要求: 充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充 分橈度
選用
一般用軸材料(A3/S10C/S45C) 強力用軸材料(SNCM240(价高)/42CrMo)
齿轮用材料
要求: 充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易 加工性
選用
高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(42CrMo) 氮化相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。 可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。
选用原则： 优选碳素钢(A3.S45C)，其次是硅、锰、硼、钒类合
金钢,特殊硬度可以选合金工具钢（Cr12).
金属热处理方式
热处理方式：退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称金 属热处理的“四把火”。 1.退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不 同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达 到 或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为 进一步淬火作组织准备。 2.正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效 果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削 性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 3.淬火：是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 (S45C可以达到42-50HRC, Cr12可以达到52-60HRC) 4.回火：是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而 低于 710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这 种工艺称为回火
常用材料的特性及用途
韧性低，硬度高
用于制作不受振动的而需特别高硬度的的工具如切硬金属的工具刮刀、铰刀、丝锥、锉刀、刮刀、雕刻刀等
6、灰铸铁
牌号
特性
用途
HT100
碳以片状石墨存在。塑性和韧性较低，但有一定的强度，抗压强度高，有良好的吸振性、润滑性、导热性、切削加工性和铸造性。普通铸铁中加入合金元素（硅、锰、镍、铬、钼等）便黄基体组织发生变化，从而具有耐热、耐低温、无磁等性能。
30Cr13
(sus420J2)
具有一定耐磨性及抗腐蚀性，硬度较高(HRc52-55),而耐损性等各方面之性能并不太出众。
容易切割及打磨，故适宜於用作大量生产之厂制刀具，420钢亦因碳含量低而耐锈力极佳,故亦是生产潜水刀具之理想钢材。钢筘筘片
10Cr17
(sus430)
是具有良好的耐腐蚀性能的通用钢种，导热性能比奥氏体好，热膨胀系数比奥氏体小，耐热疲劳，添加稳定化元素钛，焊缝部位机械性能好。
用于各种深引伸和弯折制造的受力零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等。
H68
H70
有极为良好的塑性（是黄铜中最佳者）和较高的强度，切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非承安定，但易产生开裂。
用于复杂的冷冲件和深冲件，如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、雷管等
9、常用工程塑料
GCr15SiMn
179-217
在GCr15的甚而上适当增加硅、锰含量、其淬透性、弹性极限、耐磨性均有明显提高，冷加工塑性中，切削加工性能差，焊接性差
用于制作大尺寸的轴承套圈、钢球、圆锥滚子、球面滚子等，轴承零件的工作温度小于1800C,还用于制作模具、量具、丝锥及其他要求硬度高且耐磨的零部件
4、不锈钢
常用金属材料的种类、性能特点及应用
金属材料与其他材料的复合应用
总结词
金属材料与其他材料如塑料、陶瓷等的复合 应用，可以发挥各自的优势，拓展了金属材 料的应用领域。
详细描述
金属材料与其他材料如塑料、陶瓷等的复合 应用已经成为一种新的发展趋势。通过将金 属材料与不同材料进行复合，可以发挥各自 的优势，弥补单一材料的不足，拓展金属材 料的应用领域。这种复合材料在汽车、电子 、建筑等领域具有广泛的应用前景，为金属
汽车工业
汽车车身材料
钢铁、铝等金属材料是汽车车身的主 要材料，它们具有高强度和良好的成 型性，能够满足汽车设计的各种需求 。
汽车零部件材料
金属材料还广泛应用于汽车零部件的 制造，如发动机、变速器、底盘等。 它们需要具有良好的力学性能、耐腐 蚀性和耐磨性。
航空航天
航空航天结构材料
铝、钛、钢等金属材料因其高强度、轻质和良好的耐腐蚀性而被广泛应用于航 空航天领域。它们能够满足航空器在高速、高海拔和极端环境下的性能要求。
塑性
金属材料在受力后发生屈服， 产生永久变形而不破坏的能力 。
高强度材料
如钢铁、钛合金等，常用于结 构件和承重部件。
塑性好的材料
如纯铜、铝等，易于加工成型 。
硬度与耐磨性
硬度
金属抵抗其他物质压入 其表面的能力。
耐磨性
高硬度材料
耐磨材料
金属抵抗磨损的能力。
如硬质合金、碳化钨等， 用于制造切削工具和耐
磁性材料
铁、钴、镍等金属及其合金具有磁性，是制造各种磁性器件的主要原料，如电磁 铁、发电机和变压器等。
04 金属材料发展趋势
高性能金属材料
总结词
高性能金属材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天、汽车、能 源等领域。
金属材料和其特性
金属材料和其特性金属是指具有金属性质的元素、化合物和合金等的总称，具有良好的导电、导热、延展性、塑性和强度等优异的物理性质。
金属材料作为一种重要的工程材料，广泛应用于各个领域。
本文将从金属材料的特性、分类以及应用领域等方面进行探讨。
一、金属材料的特性1.导电性和导热性：金属材料具有良好的导电性和导热性，是传递电能和热能的理想材料。
2.机械性能：金属材料的机械性能表现在塑性、延展性和强度等方面。
其中塑性和延展性是金属材料的重要特点，可以使金属材料形成各种形状、大小和结构；强度是指金属材料抗拉、抗压、抗剪的能力，强度越高，材料的使用寿命就越长。
3.耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性表现在不易氧化、不受酸碱腐蚀等方面，是金属材料能够长期保存和应用的重要保证。
4.可塑性：金属材料具有强大的可塑性，可以通过锻造、拉拔、挤压等加工工艺制备出各种形式的零件。
二、金属材料的分类从元素化学性质上看，金属材料可以分为铁类金属和非铁类金属。
1.铁类金属：铁类金属包括纯铁、钢、铸铁等。
其中，纯铁是指纯度高于99.5%的铁，一般用于电磁材料、热交换器等领域；钢是指含碳量小于2%的铁合金，在建筑、机械、船舶等领域被广泛应用；铸铁是指含碳量大于2%的铁合金，常用于汽车制造、机床制造等领域。
2.非铁类金属：非铁类金属包括黄铜、铝、铬、镍、锡等。
其中，黄铜是一种铜合金，具有良好的机械性能和加工性能，广泛应用于管道、水表等领域；铝是一种轻质强度高、可再生的金属，广泛应用于飞机、汽车、建筑等领域；铬主要用于制造不锈钢等领域；镍是一种强度高的合金材料，被广泛应用于航空航天等领域；锡主要用于焊接、电子器件等领域。
三、金属材料的应用领域1.建筑领域：金属材料在建筑领域应用广泛，例如用于制造结构件、铁门窗、屋面大棚等。
2.机械制造领域：金属材料在机械制造领域中起着重要的作用，包括制造机床、汽车、船舶、飞机等各类机械设备。
3.电子器件领域：金属材料作为电子器件中的重要材料，广泛应用于集成电路、电容器、变压器等电子器件的制造中。
常用有色金属材料的特性及应用
中间合金
在熔炼过程中，为了使合金元素能准确、均
匀地溶入到合金中，而配置的一种过渡性合金
轴承合金
按其基体材料的不同，常用的轴承合金有：
过于耀眼，将星星直接踢入了黑暗，尽管如此，夕年依旧的恋着星
锡基轴承合金、铝基轴承合金、铅基轴承合金、 铜基轴承合金等。可制作滑动轴承瓦等
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类别
特性及应用
铜及其合金
具有优良的导电性、导热性、较好的耐腐蚀 性、较高的强度和良好的塑性，易加工成形和铸
造各种零件，可加工成各种管、线暗，尽管如此，夕年依旧的恋着星
铝及其合金
密度小(ρ=2.7g/cm3)，比强度高，耐腐
蚀性好，导电性、导热性好，反光性良好，塑性
良好，易加工成形和铸造各种零件，可加工成各 种管、线、棒、板、型材、条、带等
镁及其合金
过于耀眼，将星星直接踢入了黑暗，尽管如此，夕年依旧的恋着星
密度小(ρ=1.7g/cm3)，比强度和比刚度 高，能承受大的冲击载荷，有良好的机械加工性
能和抛光性能，对有机酸、碱类和液体燃料有较
高的耐蚀性
钛及其合金
密度小(ρ=4.5g/cm3)，比强度高，高温 强度高，硬度高，耐腐蚀性良好
过于耀眼，将星星直接踢入了黑暗，尽管如此，夕年依旧的恋着星
锌及其合金
有较高的力学性能，熔点低，易加工成形和 压铸成零件
锡、铅及其合金
熔点低，耐磨、减磨性能好，耐蚀性好，铅 及其合金可抗 X 射线和γ射线
过于耀眼，将星星直接踢入了黑暗，尽管如此，夕年依旧的恋着星
镍及其合金
有较高的力学性能，耐热性、耐蚀性好，具 有特殊的电、磁和热膨胀性能
8种常见金属材料
8种常见⾦属材料1铸铁——流动性下⽔道盖⼦作为我们⽇常⽣活环境中不起眼的⼀部分，很少会有⼈留意它们。
铸铁之所以会有如此⼤量⽽⼴泛的⽤途，主要是因为其出⾊的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。
其中碳的含量越⾼，在浇注过程中其流动特性就越好。
碳在这⾥以⽯墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中⽯墨的存在使得下⽔道盖⼦具有了优良的耐磨性能。
铁锈⼀般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。
虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防⽌⽣锈的措施，即在铸件表⾯加覆⼀层沥青涂层，沥青渗⼊铸铁表⾯的细孔中，从⽽起到防锈作⽤。
⽣产砂模浇注材料的传统⼯艺如今被很多设计师运⽤到了其他更新更有趣的领域。
材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、⾼压缩强度、良好的机械加⼯性。
典型⽤途：铸铁已经具有⼏百年的应⽤历史，涉及建筑、桥梁、⼯程部件、家居、以及厨房⽤具等领域。
2不锈钢——不锈的爱不锈钢是在钢⾥融⼊铬、镍以及其他⼀些⾦属元素⽽制成的合⾦。
其不⽣锈的特性就是来源于合⾦中铬的成分，铬在合⾦的表⾯形成了⼀层坚牢的、具有⾃我修复能⼒的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们⾁眼所看不见的。
我们通常所提及的不锈钢和镍的⽐例⼀般是18：10。
“不锈钢”⼀词不仅仅是单纯指⼀种不锈钢，⽽是表⽰⼀百多种⼯业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应⽤领域具有良好的性能。
20世纪初，不锈钢被引⼊到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉⾜过的领域。
这⼀系列设计尝试都是⾮常具有⾰命性的：⽐如，消毒后可再次使⽤的设备⾸次出现在医学产业中。
不锈钢分为四⼤主要类型：奥⽒体、铁素体、铁素体-奥⽒体(复合式)、马⽒体。
家居⽤品中使⽤的不锈钢基本上都是奥⽒体。
材料特性：卫⽣保健、防腐蚀、可进⾏精细表⾯处理、刚性⾼、可通过各种加⼯⼯艺成型、较难进⾏冷加⼯。
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常用金属材料特性及应用表B1 常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（续）常用黑色金属材料特性及应用
表B1（完）常用黑色金属材料特性及应用
表B2 常用有色金属材料特性及应用
表B2（续）常用有色金属材料特性及应用
表B2 （续）常用有色金属材料特性及应用
表B2（完）常用有色金属材料特性及应用。