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工业纯铁是含碳量低于0.04%的铁碳合金,含铁约99.9%,而杂质总含量纸为0.1%。工业纯铁可在电炉、平炉或氧气转炉中冶炼。它主要用于磁性材料。铁合金是铁与一定量其他金属元素的合金。铁合金是炼钢的原料之一。在炼钢时作钢的脱氧剂和合金元素添加剂,用以改善钢的性能。由于生产铁合金比生产纯金属工艺过程简单、经济,如在金属铬中每吨铬的价格要比碳素铬铁中每吨铬的价格高五倍,而铁元素对炼钢无害。铁合金又往往比纯金属有熔点低和密度大(指密度小的金属如钛、硼等)易于加入钢中等优点,因此钢中的合金元素多以铁合金状态加入。
合金有不小优于纯金属的性质。例如,纯铝的强度很低,不适于作结构材料,而硬铝(铝—铜—镁系的铝合金)经热处理后强度比纯铝大约高6倍,广泛地用于航空和机械工业。以铝为基础,加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰等)构成的合金,称为铝合金。同于纯铝强度低,它的用途受到了限制;在工业上多采用铝合金。根据生产工艺可分变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金以各种压力加工半成品材料供应;铸造铝合金以合金锭供应。
金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。通常采用冲击试验,即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时,断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性:αk=/F单位J/cm2或Kg·m/cm2,1Kg·m/cm2=9.8J/cm2αk称作金属材料的冲击韧性,为冲击功,F为断口的原始截面积。疲劳强度限金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下(应力一般均小于屈服限强度σs),未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂,这是由于多种原因使得零件表面的部造成大于σs甚至大于σb的应力(应力集中),使该部发生塑性变形或微裂纹,随着反复交变应力作用次数的增加,使裂纹逐渐扩展加深(裂纹尖端处应力集中)导致该部处承受应力的实际截面积减小,直至部应力大于σb而产生断裂。在实际应用中,一般把试样在重复或交变应力(拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等)作用下,在规定的周期数内(一般对钢取106~107次,对有金属取108次)不发生断裂所能承受的大应力作为疲劳强度限,用σ-1表示,单位MPa。