1.1　有色金屬及其深加工產品的分類、性能和主要用途

1.1.1　有色金屬及其深加工產品的分類

1.1.1.1　有色金屬的分類

①有色純金屬按其密度大小、在地殼中的儲量和分布等情況分，可分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬（又可分為稀有輕金屬、難熔金屬、稀有分散金屬、稀土金屬和稀有放射性金屬）五類。

a.重金屬10種，密度在4.5g/cm3以上，包括銅、鋅、鎳、汞、錫、鉛、鈷、鎘、鉍、銻。

b.輕金屬8種，密度小（0.53～4.5g/cm3），化學性質活潑，包括鋁、鈦、鎂、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇。

c.貴金屬8種，價格比較貴，包括金、銀、鉑、鈀、銠、鋨、銥、釕。

d.半金屬5種，物理化學性質介于金屬與非金屬之間，包括硅、硒、碲、砷、硼。

e.稀有金屬在地殼中含量稀少，或者比較分散，提取難度較大，包括鋰、鈹、銣、銫、鎢、鉬、釩、錸、鉭、鈮、鋯、鉿、鎵、銦、鉈、鍺、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔以及鐳、鈾、釷、釙等具有放射性的元素。

我國通常所指的有色金屬包括銅、鋁、鋅、鉛、錫、鎳、銻、鎢、鉬、汞10種常用有色金屬及它們的合金，并以這10種有色金屬作為衡量發展水平的標準，其中銅、鋁、鋅、鉛4種金屬約占生產、消費總量的95%。

純金屬由于強度、硬度一般都較低，而且冶煉技術復雜，價格較高，因此，在使用上受到很大的限制。目前在工農業生產、建筑、國防建設中廣泛使用的是合金狀態的金屬材料。

②有色合金按合金系統分，可分為重有色金屬合金、輕有色金屬合金、貴金屬合金、稀有金屬合金等；按合金用途分，則可分為變形（壓力加工用）合金、鑄造合金、軸承合金、印刷合金、硬質合金、焊料、中間合金、金屬粉末等。

有色合金是以一種有色金屬為基體（通常含量大于50%），加入一種或幾種其他元素構成的合金，是指兩種或兩種以上的有色金屬元素或有色金屬與非金屬元素組成的金屬材料。例如，普通黃銅是由銅和鋅兩種金屬元素組成的合金，硬質合金是由鎢和碳組成的假合金。與組成合金材料的純金屬相比，合金除具有更好的力學性能外，還可以通過調整組成元素之間的比例，以獲得一系列性能各不相同的合金。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大，電阻溫度系數小，具有良好的綜合力學性能，從而滿足工農業生產、建筑及國防建設方面不同的性能要求。

③有色金屬深加工產品按化學成分分，可分為有色金屬及其合金和有色金屬化合物。其中有色金屬及其合金包括銅和銅合金材、鋁和鋁合金材、鉛和鉛合金材、鎳和鎳合金材、鈦和鈦合金材。按形狀分，可分為板、條、帶、箔、管、棒、線、型等品種。

1.1.1.2　有色金屬行業分類和合金產品牌號的表示辦法

（1）行業分類

根據中國官方行業分類標準，有色金屬行業分為有色金屬采選和有色金屬冶煉及壓延加工兩個部門。有色金屬采選是指對常用有色金屬礦、貴金屬礦以及稀有稀土金屬礦的開采、選礦活動；有色金屬冶煉及壓延加工包含有色金屬冶煉、有色金屬合金制造、有色金屬壓延加工三個部門。有色金屬冶煉指通過熔煉、精煉、電解或其他方法從有色金屬礦、廢雜金屬料等有色金屬原料中提煉常用有色金屬的生產活動；有色金屬合金制造指以一種有色金屬為基體，加入一種或幾種其他元素構成合金的生產活動；有色金屬壓延加工指對有色金屬及合金的壓延加工生產。

（2）產品牌號的表示

牌號是對產品的命名，是用來識別產品的名稱、符號、代號或它們的組合，一般應盡可能直觀地顯示產品的類別、品種、狀態或性能等。有色金屬材料的牌號和狀態的表示方法有一定的規律。

有色金屬及合金產品牌號的命名，規定以漢語拼音字母或國際元素符號作為主題詞代號，表示其所屬大類，如用L或Al表示鋁，T或Cu表示銅。主題詞以后，用成分數字順序結合產品類別來表示，即主題詞之后的代號可以表示產品的狀態、特征或主要成分，如LF為防（F）銹的鋁（L）合金，LD為鍛（D）造用的鋁（L）合金，LY為硬（Y）的鋁（L）合金，這三種合金的主題詞是鋁合金（L）。

以銅合金和純銅為例，銅合金分為黃銅、白銅、青銅。

黃銅：簡單黃銅和復雜黃銅。銅與鋅的二元合金稱為普通黃銅，牌號命名為：H（黃）+ 表示銅平均百分含量的數字，如H70表示含銅量為70%，其余為鋅。因此，產品代號是由標準規定的主題詞漢語拼音字母、化學元素符號及阿拉伯數字相結合的方法來表示的。

復雜黃銅：在Cu-Zn合金中加入少量鉛、錫、鋁、錳等，組成多元合金。第三組元為鉛的稱鉛黃銅，為鋁的稱鋁黃銅，如HSn70-1表示含70%Cu、1%Sn、余為鋅的錫黃銅。多元合金則以第三種含量最多的元素相稱，如HMn57-3-1表示含57%Cu、3%Mn、1%Al、余為鋅的錳黃銅；HAl66-6-3-2表示含66%Cu、6%Al、3%Fe、2%Mn、余為鋅的鋁黃銅。

白銅：鎳為主要合金元素的銅合金。以B表示。如B10為含10%Ni、余為銅的銅-鎳合金；B30為含30%Ni、余為銅的銅-鎳合金。

青銅：除黃銅、白銅之外的銅合金。QSn為青（Q）銅中主要的添加元素為錫（Sn）的一類；QAl9-4為青（Q）銅中含有鋁（Al）的一類，成分中添加元素鋁為9%，其他添加元素為4%，這兩種合金的統稱是青銅（Q）。

按主加元素如Sn、Al、Be命名為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅，并以Q+主加元素化學符號及百分含量表示，如QSn6.5-0.1為含6.5%Sn、0.1%P、余為銅的錫-磷青銅，QAl5為含5%Al、余為銅的鋁青銅，QBe2為含2%Be、余為銅的鈹青銅。

工業純銅的牌號：純銅含銅 99.90%～99.99%；加工銅國家標準有9個牌號：3個純銅牌號、3個無氧銅牌號、2個磷脫氧銅牌號、1個銀銅牌號。高純銅純度可達 99.99%～99.9999%，又稱為4N、5N、6N銅。

工業純銅的牌號用字母T加上序號表示，如T1、T2、T3等，數字增加表示純度降低。無氧銅用 “T”和“U”加上序號表示，如TU1、TU2。用磷和錳脫氧的無氧銅，在TU后面加脫氧劑化學元素符號表示，如TUP、TUMn。

有色金屬及合金產品的狀態、加工方法、特征代號，采用規定的漢語拼音字母表示，如熱加工的R（熱），淬火的C（淬），不包鋁的B（不），細顆粒的X（細）等；但也有少數例外，如采用優質表面O（形象化表示完美無缺）表示等。

1.1.2　有色金屬及其深加工產品的性能和主要用途

與鋼鐵等黑色金屬材料相比，有色金屬具有許多優良的特性，是現代工業中不可缺少的材料，在國民經濟中占有十分重要的地位，例如：鋁、鎂、鈦等具有相對密度小、比強度高的特點，因而廣泛應用于航空、航天、汽車、船舶等行業；銀、銅、鋁等具有優良導電性和導熱性的材料廣泛應用于電器工業和儀表工業；鈾、鎢、鉬、鐳、釷、鈹等是原子能工業所必需的材料等。

1.1.2.1　有色金屬的性能和用途

（1）金屬及其合金

工藝性能：包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能等。使用性能：包括力學性能、物理性能、化學性能等。

①工藝性能　金屬對各種加工工藝方法所表現出來的適應性稱為工藝性能，主要有以下五個方面：

a.鑄造性能　反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，表現為熔化狀態時的流動性、吸氣性、氧化性、熔點，鑄件顯微組織的均勻性、致密性，以及冷縮率等。鑄造性能通常指流動性、收縮性、鑄造應力、偏析、吸氣傾向和裂紋敏感性。

b.鍛造性能　反映金屬材料在壓力加工過程中成型的難易程度，例如將材料加熱到一定溫度時其塑性的高低（表現為塑性變形抗力的大小），允許熱壓力加工的溫度范圍大小，熱脹冷縮特性以及與顯微組織、力學性能有關的臨界變形的界限，熱變形時金屬的流動性、導熱性能等。

c.焊接性能　反映金屬材料在局部快速加熱時，使結合部位迅速熔化或半熔化（需加壓），從而使結合部位牢固地結合在一起而成為整體的難易程度，表現為熔點、熔化時的吸氣性、氧化性、導熱性、熱脹冷縮特性、塑性以及與接縫部位和附近用材顯微組織的相關性、對力學性能的影響等。

d.切削加工性能　反映用切削工具（例如車削、銑削、刨削、磨削等）對金屬材料進行切削加工的難易程度。

e.熱處理性能　熱處理是機械制造中的重要過程之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的，所以，它是機械制造中的特殊工藝過程，也是質量管理的重要環節。

②使用性能

a.力學性能　金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的力學性能（也稱為機械性能）。金屬材料承受的載荷有多種形式，它可以是靜態載荷，也可以是動態載荷，包括單獨或同時承受的拉伸應力、壓應力、彎曲應力、剪切應力、扭轉應力，以及摩擦、振動、沖擊等。衡量金屬材料力學性能的指標主要有以下幾項：

（a）強度　強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。各種強度間常有一定的聯系，使用中一般以抗拉強度作為最基本的強度指標。

（b）塑性　塑性是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形（永久變形）而不被破壞的能力。

（c）硬度　硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標。目前生產中測定硬度的方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測試的金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。常用的表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）等。

（d）疲勞　前面所討論的強度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的力學性能指標。實際上，許多機器零件都是在循環載荷下工作的，在這種條件下零件會產生疲勞。

（e）沖擊韌性　以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫作沖擊韌性。

b.物理性能

（a）密度

ρ=m/V

式中，ρ為密度，g/cm3或t/m3；m為質量；V為體積。在實際應用中，除了根據密度計算金屬零件的質量外，很重要的一點是考慮金屬的比強度（強度σ_b與密度ρ之比）來幫助選材，以及與無損檢測相關的聲學檢測中的聲阻抗（密度ρ與聲速C的乘積）和射線檢測中密度不同的物質對射線能量有不同的吸收能力等。

（b）熔點　金屬由固態轉變成液態時的溫度，對金屬材料的熔煉、熱加工有直接影響，并與材料的高溫性能有很大關系。

（c）熱膨脹性　隨著溫度變化，材料的體積也發生變化（膨脹或收縮）的現象稱為熱膨脹，多用線膨脹系數衡量，亦即溫度變化1℃時，材料長度的增減量與其0℃時的長度之比。熱膨脹性與材料的比熱容有關。

（d）磁性　能吸引磁性物體的性質即為磁性，它反映在磁導率、磁滯損耗、剩余磁感應強度、矯頑磁力等參數上，從而可以把金屬材料分成順磁材料與逆磁材料、軟磁材料與硬磁材料。

（e）電學性能　主要考慮其電導率，在電磁無損檢測中對其電阻率和渦流損耗等都有影響。

c.化學性能　金屬與其他物質發生化學反應的特性稱為金屬的化學性能。在實際應用中主要考慮金屬的抗蝕性、抗氧化性（又稱氧化抗力，這時特指金屬在高溫時對氧化作用的抵抗能力或者說穩定性），以及不同金屬之間、金屬與非金屬之間形成的化合物對力學性能的影響等。在有色金屬的化學性能中，特別是抗蝕性對有色金屬的腐蝕疲勞損傷有著重大的意義。

（2）有色金屬化合物

有色金屬化合物的重要性尚未得到廣泛認可，但有色金屬化合物已被應用于很多行業，對于無數產品的日常生產至關重要。例如，對汽車和電子產品等，有色金屬化合物在生產過程中會被轉換為金屬或其他物質或融入產品之中。有色金屬化合物也被廣泛用于對金屬進行電鍍以及對其他基材（例如塑料）進行涂覆，可以形成耐腐蝕性和耐磨性的獨特組合，電鍍或表面處理涂覆一薄層金屬或合金，是為了改變材料的物理特性（例如電導率）或提高耐用性。電鍍還用于裝飾，例如，浴室水龍頭不僅需要耐腐蝕和耐磨，還需要明亮、有光澤的外觀。電鍍對于汽車工業而言格外重要。塑料和鋁材上的電鍍保證了美觀和耐用性這些關鍵優勢。鋅-鎳電鍍對于腐蝕防護特別有效，例如，防止鹽霧腐蝕。因此，其在汽車螺栓、緊固件和零部件方面的需求很高。同樣，化學鍍是一種重要的磨損防護工藝，其應用領域包括液壓系統、各種發動機零件中的轉軸、駐車制動器和自動變速箱。航天工業對安全性和可靠性的技術要求最高，該行業針對所有材料和鍍層采用嚴格的標準，并針對飛行器零件采用嚴格的維護程序，而這些材料、鍍層和零件需要在使用前進行詳細評價和測試。

顏料、燒料和釉料中的金屬化合物可以讓玻璃和釉料具備某些特性和顏色，用于裝飾和保護成品表面，例如餐具、地磚、墻磚、藝術陶瓷制品和搪瓷鋼件。

如今，我們幾乎在所有方面都依賴著電子產品。電子產品中采用的相關材料必須符合嚴格的技術要求，例如接頭、觸點、微處理器和集成電路，有助于保證功能性和可靠性。催化劑在化工生產中不可或缺，因為它們能使反應在較低溫度和壓力下更快發生，從而節省了能量并提高了效率。工業催化劑往往是金屬或金屬化合物，可通過固有性質催化特定的化學反應。燃料、化肥和精細化學品的生產都需要通過催化劑來催化特定的工藝步驟。催化劑是為特定工藝設計的。例如，鎳催化劑發揮重要作用的一個核心工藝是“蒸汽重整”，這是工業上的主要制氫工藝。

幾種鎳化合物（氫氧化亞鎳、硝酸亞鎳、硫酸鎳和鋰鎳復合氧化物）和金屬鎳可用于各類可充電電池的生產，包括鎳-鎘（Ni-Cd）、鎳金屬氫化物（NiMH）和大部分鋰離子電池。

上述這些電池壽命終結時應對其進行回收。這個過程中提取的有色金屬化合物作為二次原料再次用于生產新電池或其他工業品。隨著對更輕盈、更持久設備需求的不斷增長，靈活的電池基動力解決方案將在未來發揮日益重要的作用。未來，有色金屬化合物仍將在電池技術中發揮關鍵作用。

1.1.2.2　重有色金屬及其深加工產品的性能和用途

（1）銅

銅（Cu）是人類最早發現和使用的金屬之一，原子量為63.54，密度為8.89g/cm3，熔點為1083℃，沸點為2562℃，莫氏硬度為3。紫銅即工業純銅，呈紫紅色。黃銅、白銅、青銅等都是銅基合金。銅的主要性能如下。

銅導電性能好。在各種金屬中銅的導電性能居第二位，僅次于銀，電導率為銀的91.3%。導熱性能好，銅的導熱性能在金屬中僅次于銀和金，居第三位，熱導率為銀的73%。純銅很軟，可塑性好，易于加工成型。工業純銅可拉成直徑為0.005～0.001mm的細絲，也可軋成厚度為0.005～0.001mm的銅箔。但微量的雜質（特別是As和Sb）會降低銅的導電性，增加其硬度。

銅的耐蝕性較強。不溶于鹽酸和稀硫酸，溶于硝酸、王水和熱濃硫酸。在常溫下不與干燥的空氣反應，在含有二氧化碳的潮濕空氣中容易生成有毒的銅綠［Cu₂（OH）₂CO₃］。

銅易與其他金屬組成合金，其合金具有許多優良的特性，使銅的用途更為廣泛。以鋅為主要添加元素的銅基合金稱黃銅；以鎳為主要添加元素的銅基合金稱白銅；黃銅、白銅以外的銅基合金統稱青銅，其中以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅的特點是具有高的耐磨性、力學性能、鑄造性能以及良好的耐蝕性，是最常用的有色合金之一，也是我國歷史上使用最早的一種有色合金。按用途，錫青銅可以分為變形（壓力加工）用、鑄造用和軸承用三類。銅與鎳的合金特別是蒙乃爾合金（含銅33%、鎳67%）具有優秀的抗蝕性和耐熱性。

銅及其合金的消費量僅次于鋼鐵和鋁。由于銅具有許多優良的性能，故在用途方面決定了它不可能被其他金屬或塑料等全部取代。鋁是最有能力的競爭者，但鋁的電導率僅為銅的60%，而且目前每噸鋁的能耗為銅的5倍。

（2）鋅

鋅（Zn）是一種略帶藍色的銀白色金屬。它的原子序數是30，原子量為65.37。在常溫狀態下固體鋅的密度是7.13g/cm3。在各種鋅化合物中，鋅的化合價均為二價。鋅有6種放射性同位素，即62Zn、63Zn、65Zn、69Zn、72Zn和73Zn。

鋅的熔點是419.4℃，沸點是906℃，具有強烈的揮發性。鋅的火法冶煉就是利用它的沸點低、揮發性強的特性。六方晶系的鑄造鋅性脆，但加熱到120℃左右，它就變得易于壓延，適于軋制、拉拔等加工工藝，加熱到200℃時會失去延展性，變得硬而脆，可研磨成細粉。鋅抗腐蝕性好，在室溫下與干燥、不含二氧化碳（CO₂）的空氣或干燥的氧氣都不發生任何反應；但與潮濕空氣接觸，在有二氧化碳（CO₂）存在的條件下，鋅的表面被氧化，生成一層灰白色的、致密的堿性碳酸鋅［ZnCO₃·3Zn（OH）₂］，這一層物質覆蓋在表面，保護內部的鋅不至于進一步被氧化。利用此性質，鋅被用于電鍍材料。商品鋅極易與硫酸、鹽酸作用，生成鹽和氫氣。鋅也能溶于堿，但溶解速度較慢。鋅在電化序中位于比較活潑的位置，能將許多重金屬從溶液中置換出來。鋅能和許多金屬形成合金，其中最常見的是銅-鋅合金。

鋅基合金在工業上也得到了廣泛應用。其主要用途是壓鑄零件，制造軸承合金和壓力加工制品。根據其用途鋅基合金可分為壓鑄用鋅合金、鋅基耐磨合金和壓力加工用鋅合金三類；而按其合金的系統可分為鋅-鉛合金、鋅-銅合金和鋅-鋁-銅合金三類。鋅基合金的優點之一是熔點低，流動性好，容易充滿鑄模，并有較高的力學性能，故在汽車制造及電機工業等方面廣泛采用鋅合金壓鑄零件。此外，鋅合金的耐磨性也很好，常應用于不太重要的軸承制造上，作為價格較貴的鉛青銅和低錫巴氏合金的代用品。鋅合金在200～300℃時可進行壓力加工，由于它在變形狀態下的力學性能接近于黃銅的性能，因此在機械工業中常用于黃銅的代用品。鋅合金的主要缺點是抗蠕變強度小和耐蝕性低，而且在高溫下很軟，容易流動，因此鋅合金不能承受高載荷，不能接觸酸、堿、沸水及蒸汽。

世界上鋅的總消耗量在金屬中排第五位，僅次于鋼、鋁、銅、錳。

（3）鉛

鉛（Pb）是一種藍灰色金屬，在重金屬中，它是最軟的，能碾成薄片，用手指甲便可劃出條痕。其原子量是207.21，密度是11.34g/cm3。

鉛的熔點低（327.4℃），沸點為1525℃。它在500～550℃時便顯著揮發，且具有毒性，因此，在生產過程中要特別注意防止鉛中毒。鉛的耐腐蝕性好，不溶于稀硫酸和濃硝酸，而溶于稀硝酸或濃熱硫酸中，在熱的濃鹽酸中鉛溶解緩慢。冷的鹽酸和硫酸僅僅作用于鉛的表面，形成幾乎不溶解的二氯化鉛（PbCl₂）和硫酸鉛（PbSO₄）膜，這種膜保護著內層的鉛不再受侵蝕。鉛抗堿、氨、氫氟酸及有機酸的能力強。

（4）鎳

鎳（Ni）是20世紀初才得到迅速發展的金屬。純鎳呈銀白色，原子量為58.71，密度是8.9g/cm3，屬于元素周期表第四周期Ⅷ族，具有磁性。

鎳高溫性能好，在化學性質上是中等活潑性的金屬，一般情況下與氧、硫、氯等非金屬幾乎不起作用，加熱到700～800℃很少氧化，但高溫下與硫、氯發生激烈反應。耐腐蝕性能強，堿類一般對鎳不起作用，在堿液中比鐵穩定。有機酸、硫酸、鹽酸、稀硝酸對鎳的作用甚微，但鎳在濃硝酸中易溶解。

鎳具有一定的機械強度和良好的塑性，加工性能好，可壓成0.02mm以下的薄片。鎳能與許多金屬組成合金，是高溫合金、不銹鋼和合金結構鋼的主要合金元素；同時，鎳也是良好的磁性合金材料。鎳俘獲熱中子的性能好。

鎳具有許多優良的特性，成為制取各種高溫合金、耐熱材料及不銹鋼等的最重要的金屬之一。鎳和鎳合金廣泛用于現代工業各部門。鎳的消費去向大體是：不銹鋼占43%，合金鋼占10%，鎳合金占20%，電鍍占12%，合金鑄件占15%。

含鎳不銹鋼和其他鎳合金是海洋開發、能源利用、高能加速器等不可缺少的材料。制造軍艦及化工設備的耐蝕部件也大量使用鎳和鎳合金。

鎳和鎳合金廣泛用于電子工業、精密合金和電鍍工業中，如用作電池材料和用于制作電子管、雷達、儀表等設備的元件。鎳還用于制造坩堝、抗蝕管線、精密工具、醫療器械和儀器等。金屬鎳也用在鍍鎳，制造鎳絲、鎳帶等方面。

（5）錫

錫 （Sn）是人類最早發現的金屬之一，純錫呈銀白而略帶藍色，原子序數為50，原子量為118.71，密度為7.3g/cm3。古代人類就已發現錫有許多其他金屬所沒有的寶貴特性，而且很快就知道錫易與銅熔合成青銅。青銅制品在歷史上曾一度被視為古代文化技術發展的標志——青銅時代。

錫有三種同素異形體：白錫（β-錫）、灰錫（α-錫） 和脆錫。錫隨溫度變化而發生晶形轉變，常見的白錫在13.2～161℃內是穩定的，其質軟且富延展性，加熱至161℃以上即轉變為脆錫而易粉碎。當溫度低于-50℃時，錫迅速變成一種灰色粉狀物——灰錫而完全毀壞，這種現象稱為“錫疫”。錫具有較好的耐蝕性，金屬錫及其簡單無機鹽類是無毒的。但錫的一些有機化合物是有毒的。

錫的熔點低（232℃），沸點高（2260℃），延展性大，可以壓延成0.04mm以下的錫箔。錫在常溫下不受空氣影響，幾乎不與稀硫酸起作用，也不易溶于稀鹽酸之中，但溶于稀硝酸和熱堿液中。錫能與許多種金屬組成合金，并能改進合金的抗蝕性和力學性能，最主要的合金是青銅和耐磨合金。

錫的化合物也有廣泛用途，用于制造琺瑯、寶石、玻璃和作為還原劑等。高純錫廣泛用于半導體工業中和制取超導合金，如鈮-錫超導合金等。錫-鉛合金電鍍板（60%錫）有極好的耐蝕性和焊接性能，可應用于印刷電路、電子元件和電鍍。錫-鋅合金電鍍層（75%錫）廣泛用于無線電設備、電視和電子儀器。錫-鋯合金和錫-鈦合金有專門用途，它們可用于原子反應堆和人造衛星上。

（6）其他重有色金屬

①鈷　鈷（Co）是一種銀白色而有金屬光澤的硬質金屬，原子量為58.93，密度為8.9g/cm3。鈷高溫性能好，其熔點為1495℃，沸點為2870℃，耐蝕性能好，是中等活潑性金屬。在常溫下，水、濕空氣、堿及有機酸均對鈷不起作用。鈷在濃硝酸中反應激烈，在稀硝酸和硫酸中反應緩慢，在稀鹽酸中比鐵更難溶解。只在加熱時，鈷才與氧、硫、氯和溴發生反應。

鈷為強磁性金屬，它與鐵、鎳、稀土金屬等的合金具有特別優良的磁性。鈷能與許多金屬組成合金，如高速切削鋼（2.5%～10%Co）和硬質合金（6%～15%Co）等。這類合金在100℃左右，能保持較好的硬度及切削能力，特別是鈷基高溫合金具有優良的耐熱性能。金屬鈷幾乎都用于制造合金，如高溫合金、耐腐蝕合金、硬質合金、磁性合金、焊接合金和其他各種含鈷合金。

②鎘　鎘（Cd）是一種銀白色金屬，原子序數為48，原子量為112.4，密度為8.65g/cm3，熔點、沸點均低（熔點320℃，沸點765℃），比鋅更易揮發。在火法煉鋅過程中，鎘大部分進入煙塵、煙氣中。鎘是一種軟金屬，莫氏硬度為2，富有延展性，可以鍛壓成薄片，拉拔成絲。鎘抗腐蝕性強，與鋅相類似，在潮濕和含二氧化碳的空氣中表面會被氧化，表面的氧化膜致密，可以防止內部繼續被氧化，特別是在堿性氣氛和溶液中不被腐蝕。鎘能溶于所有無機酸，但在硝酸中的溶解速度遠大于在硫酸和鹽酸中的溶解速度。因此，分解金屬鎘時，一般都用硝酸或硝酸-鹽酸混合酸作為溶劑。鎘的還原性比鋅弱得多，在中性溶液中鎘鹽可以被金屬鋅還原。鎘在空氣中加熱時被氧化成CdO，而CdO比ZnO容易被還原，故在蒸餾時鎘比鋅先揮發出來。

鎘能與許多金屬組成各種合金，含鎘合金的力學性能比較好。鎘的熱中子吸收截面較大。鎘對人體和其他生物體有毒害，在環保分析中鎘含量的測定是非常重要的。

③鉍　鉍（Bi）屬元素周期表ⅤB族，為本族中最具有金屬性質的元素。鉍呈銀白色而略帶玫瑰紅色。早在15世紀初人們就知道有鉍，但直到18世紀中期才制取金屬鉍。

鉍的原子量為208.98，熔點低（272℃），易于制成低熔點合金。鉍的密度隨溫度增高而增加，但達到熔點后，其密度隨溫度的增加反而降低。如20℃時，其密度為9.84g/cm3；271℃時，密度為10.27g/cm3；600℃時，密度降至9.43g/cm3。這種凝固時體積反而膨脹的性質是鉍獨有的。

在室溫下，鉍不與水和空氣反應，加熱至接近熔點時，表面覆蓋有灰黑色氧化物，在更高溫度下，形成黃色或綠色氧化物。鉍與鹵族元素直接化合成化合物。鉍溶于硝酸和濃硫酸，不溶于稀硫酸和稀鹽酸。

鉍常作為合金添加劑，少量鉍加到有色金屬合金和合金鋼中，能夠大大改善其化學性質和力學性能。最常用的是鉍與鉛、錫、銻、銦等金屬組成的合金，用于制作低熔點合金、焊錫；鉍廣泛用于儀器儀表上；鉍還是超導材料的主要成分，超高純鉍用于原子能工業；鉍化合物大量用于化工、醫藥方面。

④銻　銻（Sb）為元素周期表ⅤA族元素，原子序數是51，原子量是121.75，密度是6.62g/cm3。銻為有光澤的銀白色重金屬，在地殼中的含量僅有百萬分之五，古代的青銅多含有銻。

銻具有多種同素異形體：黑銻、黃銻和爆銻等。質堅而脆，無延展性，易碎為粉末。有較好的化學穩定性，常溫下在空氣中不被氧化，不溶于水、鹽酸和堿溶液，溶于王水、濃硫酸以及硝酸和酒石酸（或檸檬酸）的混合液。

銻及其化合物的用途日趨廣泛，不僅用于各工業部門，而且在軍事上也有重要用途。金屬銻主要用于制造合金及半導體材料，在橡膠、染料、搪瓷等工業中也有廣泛應用，還用于電纜護套、焊料、裝飾用鑄件等。銻作為添加劑加入錫鉛焊料中，所起到的作用是使焊接強度增加。合金中銻的主要功用是提高合金的硬度，并使其在常溫下不被氧化。

⑤汞　汞（Hg），又名水銀，是一種銀白色金屬，在常溫下是液體。汞的原子量是200.61，密度是13.6～14.6g/cm3。汞的熔點低（-38.87℃），在常溫下是唯一的液體金屬。沸點是356.6℃，在常溫下易揮發，其蒸氣有毒。密度大，在0℃時為13.595g/cm3。汞受熱時迅速膨脹，因此，人們曾用汞制作溫度計。汞的電導率低，僅為銅的電導率的1.68%。汞易與硫生成硫化汞（HgS），與氯生成氯化汞（HgCl₂）和氯化亞汞（Hg₂Cl₂），這些化合物均有毒。硫化汞在高溫下被氧化，直接產生汞和二氧化硫氣體，這是火法煉汞的基本原理。汞不溶于冷的稀硫酸和鹽酸但溶于硝酸，特別易溶于王水。各種堿溶液一般不與汞發生作用。汞能與許多其他金屬生成合金，形成汞齊。人們利用汞的這種特性提取某些金屬。

汞的用途很廣，主要用于生產苛性堿、氯氣、電氣裝備、工業控制儀表、涂料等。

1.1.2.3　輕有色金屬的性能和用途

（1）鋁

鋁（Al）是一種銀白色的輕金屬，其產量之大、應用之廣僅次于（鋼）鐵。鋁在地殼中的含量為8.8%，僅次于氧和硅，在金屬元素中居首位。但是，鋁的化學性質活潑，所以在自然界中找不到鋁的單體形態。

鋁的密度小，僅為水的2.7倍。鋁的比強度高，某些高強度鋁合金的機械強度超過了結構鋼。而且，鋁在低溫環境中仍具有較好的力學性能。鋁的抗蝕性能好。它在空氣中能迅速與氧化合，生成一層像金剛石一樣堅硬的氧化鋁薄膜，其厚度約為2×10-6cm。這層薄膜能阻止鋁被繼續氧化，而且能抵抗若干化學試劑的侵蝕。鋁的延展性能好，可以軋成薄板和箔，拉成細絲和擠壓成各種復雜形狀的型材。鋁的導電性能良好，僅次于銀、金和銅。假定銅的電導率為100的話，鋁則為62，而鐵只有16。但鋁的密度僅為銅的1/3，鋁的導熱性能很好，幾乎比鐵的熱導率大三倍。鋁的反光性能很強，反射紫外線的能力比銀還強。鋁的純度越高，其反射性能越好。鋁的熱中子吸收截面較小，僅次于鈹和鋯。鋁沒有磁性，不會受磁的影響。鋁沒有毒性，不會污染食品。鋁在碰擊時不產生火花。

根據成型方法的不同，鋁合金通常分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金是指經過軋制、擠壓等工序制成板材、棒材、管材等各種型材使用的鋁合金。加入變形鋁合金中的合金元素基本上可分為兩類：一類是固溶度較大且固溶度隨溫度變化也大的元素，可用固溶處理后時效產生較大的沉淀強化效果，如Cu、Mg、Zn等；另一類主要是過渡元素，如Cr、Ti、Zr、Mn、Fe、Mn、V等，因固溶度小，可與鋁形成金屬間化合物。彌散質點在傳統變形鋁合金中主要起控制晶粒長大的作用，這類合金元素在新型鋁合金的發展中起著重要作用。

由于鋁具有上述多種優良的性能，所以它在國民經濟各部門和國防工業中得到了廣泛應用。鋁的主要應用形態是合金，而不是純金屬，這是因為將鋁制成鋁合金之后，可以明顯地改善其性能，如提高強度、硬度和耐腐蝕性等，從而獲得更加廣泛的應用。鋁主要應用于運輸、建筑、包裝和電氣等行業。

（2）鈦

鈦（Ti）元素發現于1791年，化學活性很強，直到1910年才用鈉還原四氯化鈦制得金屬鈦，1940年用鎂還原四氯化鈦制得純鈦，1947年后采用鎂還原法才實現工業化生產。由于鈦的生產和應用比較晚，所以它被劃入稀有金屬類，實際上鈦并不稀少，鈦資源非常豐富。鈦在地殼中的含量為0.61%，在各元素于地殼中的分布豐度上占第十位，比常見的銅、鉛、鋅的總和還要多十幾倍。近年來由于鈦的大規模生產和廣泛應用，它已被列為輕金屬類。

金屬鈦的外觀似鋼，有銀灰色的光澤，其粉末呈深灰色。鈦具有優異的性能：重量輕，密度為4.54g/cm3，約是鋼的60%、銅的50%、鋁的1.8倍。鈦的強度高，一般工業純鈦的拉伸強度為27～63kgf/mm2（1kgf/mm2=9.8MPa），一般鈦合金的拉伸強度為70～120kgf/mm2。雖然一些鋼的強度高于鈦合金，但鈦合金的比強度比鋼大得多。

鈦的剛度高，鈦和鈦合金的剛度是鋼的55%，比鋁和鋁合金的剛度高得多。工業純鈦的拉伸彈性模量為10500～10900kgf/mm2，多數鈦合金在退火狀態下的拉伸彈性模量為11000～12000kgf/mm2。鈦和鈦合金的高溫性能好，在高溫下仍具有良好的強度和韌性。鋁在150℃、不銹鋼在310℃時，即失去了原有的性能，而某些鈦合金能在450～480℃下長時間使用。

鈦合金的低溫性能好，在低溫下大部分材料因失去韌性而不能使用，而一些退火狀態下的鈦合金在-195℃時仍能保持良好的延展性和斷裂韌性。鈦合金Ti-5Al-2.5Sn能在-253℃時正常使用。

鈦的導電性能較差，近似于不銹鋼，僅為銅電導率的3.1%。但鈦具有超導性，在接近-273℃時，鈦的電阻接近零。

鈦的加工性較差，鈦的硬度是隨著雜質含量的增加而升高的。工業純鈦的硬度為200～220（布氏硬度），高純鈦的硬度一般小于120（布氏硬度）。鈦的純度越高，加工越容易。

鈦的耐腐蝕性強，這是由于鈦對氧的親和力特別大，能與周圍的氧結合，生成一層薄而堅固致密的氧化膜，使鈦不受介質腐蝕，因而具有優異的耐腐蝕性能。鈦能耐大多數酸、堿、鹽的侵蝕。鈦還能耐大氣腐蝕，鈦表面的氧化膜可防止氧向內部擴散，有保護作用，在500℃以下的空氣中穩定。鈦對大多數氣體，包括濕的氯氣、二氧化硫、硫化氫等，有耐蝕性。鈦在工業和海洋環境的大氣中，腐蝕速率約為2.03×10-5mm/a。

由于鈦具有上述優越性能，所以鈦的用量越來越大，應用范圍越來越廣。1950～1970年，鈦主要用于航空工業，所以被稱為“空中的金屬”。20世紀70年代鈦的應用迅速增加，鈦在化工、石油、輕工、冶金、電力、環保、醫療衛生等行業的作用引起了人們的重視，因此稱鈦為“地上的金屬”。進入20世紀80年代至今，人們看到鈦在各種船舶、軍艦、潛艇上得到大量使用，所以說鈦是“海上的金屬”。此外，鈦材還用于特殊功能性（如記憶、超導及吸氫等）材料。

（3）鎂

鎂（Mg）的資源十分豐富，它在地殼中的含量為2.5%，在海水中的含量為0.13%；而且，均以化合物的形式存在。

鎂很輕，密度僅為1.74g/cm3，比鋁和鈦還輕。鎂對氧的親和力很大，是一種強還原劑，能將許多金屬從其化合物中置換出來。在空氣中，固體鎂不燃燒，而鎂屑和鎂粉則易燃燒，并且放出耀眼的火光；熔融狀態的鎂也容易燃燒。鎂在沸水中可把氫置換出來。鎂在670℃能與氮迅速反應；在300℃能與氫發生反應。總之，鎂的化學性質很活潑。鎂的蒸氣壓相當高，接近熔點（627℃）時，其蒸氣壓為1.62mmHg（1mmHg=133.322Pa），而鎢在熔點（3377℃）時蒸氣壓只有0.08mmHg。熱法煉鎂及真空蒸餾精煉法，就是利用鎂的這一特性進行生產的。純鎂柔軟可鍛。

工業純鎂的純度為99.9%，純度為99.99%以上的鎂稱為高純鎂。鎂產品有鎂粉和鎂條等。金屬鎂可用于煉鋼脫氧劑及鈦和其他稀有金屬的還原劑，在化學工業上用鎂粉作為各種有機物（如乙醇、苯胺等）的脫水劑，用氧化鎂作為稀硝酸的脫水劑以制備濃硝酸，利用鎂的有機化合物合成復雜的有機物。鎂粉用機械法或噴霧法生產，鎂條用機械法生產。

金屬鎂的主要用途是制造鎂合金。鎂能與許多金屬（如鋁、錳、鋅等）形成力學性能比純鎂更好的合金。因此，鎂主要用于鋁合金制造、鋼鐵生產、汽車制造與航空工業等。鎂合金是現代有色金屬結構材料中最輕的一種。它具有較高的抗沖擊能力，是制造零件的良好材料。鎂合金對有機物和堿有較高的耐蝕性，對酸或其他介質的耐蝕性較低，因此，應將鎂合金零件進行氧化處理或涂漆保護。鎂合金切削加工性能良好，但進刀量應大些，否則細切削很易氧化燃燒。

鎂合金可分為鑄造用鎂合金和壓力加工用鎂合金兩類。鎂合金的一個重要性能是密度小。雖然鎂合金的強度不如鋁合金，但由于它的密度小，因此同樣重量的鎂合金結構就比鋁合金要堅固得多。鎂合金的另一個重要性能是能承受沖擊，這是因為鎂合金的彈性系數很小。由于鎂合金具有這樣的特性，所以它在現代工業中有極為廣泛的用途。

1.1.2.4　貴金屬的性能和用途

（1）銀

銀（Ag）是貴金屬之一，具有銀白色的金屬光澤，原子量為107.87，密度為10.49g/cm3。銀在地殼中的含量很少，約為千萬分之一（即0.1g/t），并且很分散，開采和提取都很困難，因此價格昂貴。

銀的耐蝕性能好，其化學性質穩定，一般不溶于鹽酸，但能很好地溶于硝酸及沸騰的濃硫酸。銀具有優良的導電、導熱性能。銀的電導率和熱導率比其他所有金屬都高，比電阻為1.59μΩ·cm。銀具有良好的可塑性，銀的延展性好，1g銀可拉成1800m長的細絲，可軋成厚度為十萬分之一毫米的銀箔。

銀的沸點為2212℃，熔點為961.9℃。因此，在冶煉過程中銀不易揮發而存留于渣中。 銀不僅能與金組成合金，還能與鉑族金屬及鉛、鉍、銅等其他金屬組成合金或金屬化合物。銀的鹵化物（即銀與氟、氯、溴、碘的化合物）具有優良的感光性能，是重要的感光劑。銀對可見光譜有很高的反射率。銀具有吸氣性能，澆鑄時常出現銀錠超輕、超重等現象。

白銀是現代工業、國防建設的重要原料之一。長期以來，銀被用于貨幣、首飾、假牙及其他裝飾品的制作材料。

隨著科學技術的發展，銀在工業上特別是原子能工業上的應用越來越廣泛，并已成為電子工業、航空工業、儀表工業和尖端技術不可缺少的材料。

（2）金

金（Au）是柔軟、深黃色金屬，具有耀眼的金屬光澤，致密，密度為19.26g/cm3，原子量為196.97。金是惰性元素，抗蝕性好，即使在高溫下也不會被氧化，金不溶于一般無機酸（鹽酸、硝酸和硫酸等），但能溶于王水。

金能與很多金屬組成帶有各種顏色的合金和化合物。金為面心立方體結構，加工性能好，1g金可拉成2000m的細絲，可加工成0.00001mm厚的金箔。金具有優良的導電、導熱性能，金的電阻率為2.35μΩ·cm，熱導率為0.743cal/（cm·s·℃），僅次于銀。金對紅外線的反射性很強，其反射率為98.44%。金的熔點為1063℃，沸點為2970℃，因此，在冶金過程中不易揮發。

長期以來，金用于貨幣和首飾，作為財富儲藏和保值的手段。隨著科學技術的發展，金在其他部門的用途越來越廣泛。

（3）鉑族金屬

鉑族金屬是指鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）、釕（Ru）、銥（Ir）、鋨（Os）六種元素。這六種元素的性質十分相似，在自然界中，它們共生在一起。其中，鉑的產量最大，用途最廣。

鉑、鈀、釕、銠是銀白色金屬，鋨是藍灰色金屬，銥是銀灰色金屬。它們都屬于難熔金屬。鉑熔點在1550～3000℃之間，沸點在3980～5500℃之間。釕、銠、鈀的密度為12.16～12.41g/cm3，鋨、銥、鉑的密度為21.4～22.8g/cm3。

鉑族金屬的化學性質穩定，它們對許多種酸、化學藥品及各種熔融物料都有很好的耐蝕性，在空氣和潮濕環境下均穩定，加熱到高溫時也不易起變化，僅鋨會生成揮發性氧化物而引起損失。

鉑和銠都具有穩定的電阻、低的電阻溫度系數及良好的熱電性能。鉑和鈀具有良好的可塑性，能鍛造、壓延、拉絲，其余四種金屬硬而脆，難以加工。鉑族金屬具有良好的催化作用。

鉑族金屬在國民經濟各部門中的用途很廣，在化學工業、石油工業、電子工業、玻璃工業、儀表工業及其他行業中均有著廣泛應用。

1.1.2.5　半金屬和稀有金屬的性能和用途

（1）半金屬

①硅　硅（Si）是分布最廣的元素之一，它占地殼總重量的28%，多以硅酸鹽和二氧化硅形式存在于自然界。硅屬于半金屬，帶灰色金屬光澤。密度為2.33g/cm3，硬度較大，性脆。在常溫下不溶于酸，易溶于堿。在高溫熔融狀態下具有較大的化學活潑性，幾乎與各種元素起作用。熔點為1420℃，沸點為2840℃。硅單晶的本征電阻率為230000Ω·cm。根據硅的純度和用途，硅（單質硅）分為工業硅和半導體材料硅兩大類。純度為95%～99%的工業硅在冶金工業中作為添加劑和還原劑。高純半導體單晶硅制作的電子元件具有體積小、重量輕、可靠性好、壽命長等優點。因此，半導體硅已成為大多數半導體裝置和幾乎所有集成電路的基本材料。

②硒　硒（Se）屬于半金屬，也是一種稀散元素。固態硒分為無定形硒和晶體硒兩種，無定形硒又分紅色粉狀、玻璃狀和膠體狀三種；晶體硒有單斜晶體和六方晶體之分，其中以灰色六方晶體最為穩定。硒密度較小，為4.81g/cm3。無定形硒粉呈紅色，軟化點為40～50℃。單斜晶體硒呈深紅色，六方晶體硒呈暗灰色，熔點為217℃。硒的熱導率小。硒的電導率隨光照強度的變化而變化，有光照時的電導率為黑暗時的1000倍。硒能被硝酸氧化，也能溶于濃堿液。室溫下硒不與氧起反應，加熱時會燃燒生成氧化硒。硒及其化合物都是劇毒物質。

硒在電子工業中用于制作硒整流器、光敏元件、靜電復印機干板、光電池、太陽能電池等；在玻璃陶瓷工業中作為著色劑、脫色劑和彩釉；在化學工業中作為顏料、橡膠添加劑、潤滑劑、催化劑等；在冶金工業中作為添加劑，能提高碳素鋼和不銹鋼的切削性能；還可以作為醫藥和動物營養藥。

③碲　碲（Te）是一種稀散元素。碲以晶體、無定形態兩種形式存在。晶體碲呈銀白色，純碲晶體具有金屬光澤。晶體碲的密度為6.24g/cm3，無定形碲的密度為6.00g/cm3。碲的熔點為449.5℃，沸點為1390℃。碲質脆，易研磨。碲在室溫下不與空氣作用，加熱時會燃燒，生成二氧化碲；加熱時能和氫氣反應生成無色的碲化氫氣體。碲易與鹵族元素反應，在常溫下就能與氟、氯化合。碲不溶于鹽酸，但是溶于硝酸、濃硫酸和熱濃堿液中。碲及其化合物的毒性較硒小。

在冶金工業中碲作為鋼鐵、銅和鉛等的合金添加劑，能改善切削性能和耐腐蝕性能等。在化學工業中碲主要作為橡膠強化劑、顏料和催化劑等。在電子工業中碲可用于制作太陽能電池、發光二極管、輻射探測儀、光電管和半導體材料等。碲還可以作為消毒劑、殺蟲劑、殺菌劑等。

④砷　砷（As）又名砒，是一種帶鋼灰色的半金屬。它具有灰色（α）、黑色（β）和黃色（γ）三種晶體，在室溫下，最穩定的形態是灰色。砷的原子量為74.92，密度為5.778g/cm3，電阻率（0℃）為26μΩ·cm，約為鉛的一半。砷常壓下不熔化。砷不溶于水，溶于硝酸和熱硫酸中。砷在化合物中呈現三價、五價或負三價（如砷化氫）。砷在空氣中加熱至200℃時，出現明顯的磷光現象，溫度更高（400℃）時，它燃燒帶藍色火焰，形成三氧化二砷，并放出持久的大蒜味。三氧化二砷蒸氣在175～250℃溫度區冷凝時形成玻璃砷。砷可與大多數金屬形成化合物，如Zn₃As₂、CoAs₂等。

砷主要應用在農藥、化工、電子、冶金和醫藥等行業。

（2）稀有金屬

①鋰　鋰（Li）是自然界中最輕的金屬，外觀呈銀白色。在20℃時，純鋰的密度為0.534g/cm3，僅為鋁密度的1/5。鋰的熔點（179℃）低，沸點（1340℃）高。因其熔點低，一般把它列為液態金屬。鋰的導熱性和熱容量都是液態金屬中最大的。鋰具有優良的加工性能，比鉛還軟，可用小刀切割，易于拉伸成絲，延伸率為50%～70%，易加工壓延成薄片。

鋰有很強的化學反應能力。它能與水激烈反應放出氫；與濕空氣相遇時，可與氧、氮迅速化合，表面生成氧化鋰、氮化鋰以及氫氧化鋰的覆蓋層，白中帶黃，后變黑色，放置后又變白。所以，金屬鋰必須放在石蠟或汽油中保存。鋰的熱中子吸收截面積大。在鎂、鋁、鉛等金屬中添加鋰可顯著改善這些金屬的性能。

鋰在冶金工業、化學電源、玻璃和陶瓷工業、醫藥衛生領域及其他很多方面都有著廣泛應用。

②鈹　鈹（Be）的密度小，為1.84g/cm3，是最輕的金屬之一，密度略高于鎂，是鋁的7/10、鋼的1/4、鈦的1/2。比強度大于鋁、鈦，并能在相當高的溫度下保持其強度。熔點高，比鋁、鎂熔點約高一倍。熔化潛熱大，在金屬中最高。比熱容也很大。熱中子吸收截面小。

鈹具有脆性，其力學性能在很大程度上取決于其純度，甚至含極少量雜質時就會變脆，特別是含有氧時就更顯著。只有純度為99.98%～99.99%的鈹才具有較好的塑性。將金屬鈹加熱到500～600℃也能增大塑性。在鈹中加入少量的鋯或鈦，能改善鈹的塑性。

鈹是劇毒物質，吸入肺部會引起鈹肺病，接觸鈹會引起皮膚病。鈹毒的防護和鈹病的治療應予以特別重視。

鈹主要用于航空工業、冶金工業及電子工業等。

③銣和銫　銣（Rb）和銫（Cs）屬于稀有輕金屬。在真空或惰性氣氛中，銣和銫都呈銀白色，其新鮮斷面有金屬光澤。銣和銫的最大特點是密度低、熔點低、電子逸出功低和正電性強。銣的密度為1.53g/cm3，熔點為39℃，沸點為688℃，電子逸出功為2.09eV。銫的密度為1.87g/cm3，熔點為28.5℃，沸點為705℃，電子逸出功為1.81eV。銣和銫質軟，金屬銣像蠟一樣軟，銫更軟。

銣和銫的化學性質非常活潑，在氧氣及空氣中能自燃，因此，必須妥善保存，以防氧化變質。銣和銫與水作用特別劇烈，甚至在-100℃時仍能快速反應，在室溫下遇水立即燃燒，并引起爆炸。銣和銫與除氯以外的所有非金屬元素都起反應，與液溴和磷、硫反應時能引起爆炸。

銣和銫的優異光電特性及其化學活潑性使它們有著獨特的用途，其生產和應用展現出廣闊的前景。

④鎢　鎢（W）是常用的難熔稀有金屬，在金屬中熔點最高，是元素周期表ⅥB族（鉻族）元素，其原子序數為74，原子量為183.92，結晶類型為體心立方晶格。致密鎢的外觀似鋼，鎢粉呈暗灰色。

鎢的熔點為3410℃，比其他元素（除碳外）都高，沸點為5900℃，密度為19.3g/cm3。鎢的硬度比其他金屬都高，只有在加熱狀態下才能進行鍛打、拉絲和軋制等壓力加工。鎢的彈性高、熱膨脹系數小，且在高溫下的強度也大。常溫下鎢比較穩定，不受空氣侵蝕，也不與水和水蒸氣起作用；只有在高溫下才與氧、一氧化碳、氫、水及碳水化合物起作用。鎢的抗腐蝕性能好，不加熱時，與任何濃度的氫氟酸、王水、硝酸、硫酸和鹽酸均不起作用；加熱時，與硝酸和王水反應激烈，與硫酸和鹽酸有輕微反應，與氫氟酸不起作用。在濃磷酸中，由于生成十二鎢磷酸{H₃［P（W₃O₁₀）₄］}而使鎢溶解。在無氧氣情況下，鎢與堿性溶液（包括氨）不起作用，在通入空氣或加熱的情況下，稍微溶解于堿性溶液，加入氧化劑后與其作用激烈。鎢能迅速溶解于硝酸和氫氟酸混合液中，過氧化氫、硫酸-硫酸銨等都是鉬和鎢的良好溶劑。

鎢合金業迅速發展，是因為它在當代的各個技術領域里有著廣泛用途。由于和玻璃的線膨脹系數接近，與玻璃封接有很好的氣密性，使之成為可控硅元件中硅片的重要基體材料。硬質合金是消費鎢量最大的部門，約占總鎢消費量的70%。鎢可以制備具有超硬性能的硬質合金，如在易損工件表面鍍以碳化鎢硬質合金，制備采掘設備、勘探鉆頭、軋輥，以及銀-鎢、銀-碳化鎢觸頭材料等。

⑤鉬　鉬（Mo）屬于高熔點稀有金屬，是元素周期表ⅥB族（鉻族）元素。其原子序數為42，原子量為95.95，結晶類型為體心立方晶格。金屬鉬具有銀灰色光澤，硬而堅韌。鉬粉呈暗灰色。熔點高，為2620℃，沸點為4800℃，密度為10.2g/cm3，20℃時的熱膨脹系數為5.3×10-6℃-1，僅為銅熱膨脹系數的30%。導電和導熱性能好。

鉬的抗酸性能次于鎢，在常溫下幾乎不被氫氟酸、鹽酸、硫酸所侵蝕，但在稀硝酸、沸騰的鹽酸、熱王水、200～250℃的濃硫酸及氫氟酸和硝酸的混合物中能迅速被溶解。鉬在空氣中于400℃以下時穩定，超過650℃便迅速被氧化成具有揮發性的三氧化鉬。鉬對某些液態金屬也具有良好的抗腐蝕性能，還可耐許多種類熔融玻璃及大部分黑色金屬礦渣的腐蝕。

⑥釩　釩（V）是高熔點稀有金屬，是元素周期表ⅤB族（釩族）元素。其原子序數為23，原子量為50.942，結晶類型為體心立方晶格。金屬釩外觀似鋼，具有銀灰色金屬光澤。釩的熔點較高，為1900℃，沸點為3000℃。密度為6.11g/cm3，是ⅤB族中最輕的金屬。

釩是冶金工業的重要原材料。在鋼鐵中，釩主要是以釩鐵（多數與錳、鉻、鎢和鉬等配合）的形式加入，主要起脫氧和脫氮作用；同時，可提高鋼的強度、韌性、淬透性、回火穩定性等；同樣釩也可作為有色金屬合金的添加成分。此外，釩在石油化學工業、電子工業、農業等方面應用廣泛。

⑦錸　錸（Re）是一種高熔點、高密度、高彈性模量的稀散金屬，外觀似鋼，具有銀白色光澤，其粉末呈黑色。錸的密度為21.04g/cm3，熔點高達3180℃。錸的可塑性好，可進行冷加工。其硬度大，機械強度高，在高溫下仍保持足夠的強度。錸的電阻率為2.1×10-5 Ω·cm。

錸具有良好的抗腐蝕性能，可抗海洋氣霧中的鹽分腐蝕，在室溫下不和鹽酸起反應，但易被硝酸所腐蝕。

錸是一種新興的金屬材料，主要用于在石油化工中作為催化劑。此外，鎢-錸合金、鉬-錸合金、鎳-錸合金等高溫合金可作為高溫熱電偶、加熱元件、電觸點等應用于電子行業。

⑧鉭和鈮　鉭（Ta）和鈮（Nb）均為常用難熔稀有金屬，在元素周期表中都是ⅤB族（釩族）元素，原子序數分別為73和41，原子量分別為180.95和92.91，結晶類型都是體心立方晶格。金屬鉭和鈮外觀似鋼，具有銀白色金屬光澤，通常外表有蔚藍色氧化膜，粉末呈深灰色。它們都是高熔點金屬，鉭的熔點為2996℃，沸點為5425℃；鈮的熔點為2468℃，沸點為4742℃。鉭和鈮的密度分別為16.6g/cm3和8.57g/cm3；其線膨脹系數小，約為鋼的1/2、銅的2/5，其導熱和導電性能也好。它們的機械強度較好，易于加工，可軋制出6μm的箔材。陽極氧化膜穩定，尤其是鉭的陽極氧化膜是所有金屬中最穩定的，其氧化膜介電常數比其他介電材料都高，約為鋁的2.7倍。

目前60%的鉭用于制作固體電解電容器，因鉭與氧和氮的親和力很大，可用于維持真空儀器和真空管高真空度的吸氣劑，也用于制作陽極、柵極材料、集成電路零件、整流器等。鉭可用于化工設備的修補材料，也可用于制作化學纖維用紡絲噴嘴等。鉭在醫學上，除用于制作外科骨折連接板、縫合針和線外，還可用于牙科材料。碳化鉭用于硬質合金生產中，可顯著改善車刀、切削工具材料的質量，并提高其性能。氧化鉭添加于光學玻璃中，可增大其折射率。

鈮的最大用途是作為鋼鐵添加成分，用于鎳基、鐵基和鉑基高溫合金的添加成分。在化學工業上鈮可以用于制造各種化工設備。鈮及其合金還是重要的超導材料。

⑨鋯和鉿　鋯（Zr）和鉿（Hf）是具有銀白色光澤的高熔點稀有金屬，它們的粉末呈灰黑色。密度相差大，鋯的密度為6.49g/cm3，比鐵輕；鉿的密度為13.29g/cm3，比鉛還重。熔點高，鋯、鉿的熔點分別為1845℃和2227℃。鋯和鉿的耐熱性均好，在較高溫度下仍能保持較好的力學性能。它們的耐蝕性優越，比鈦好，接近于鉭、鈮，它們在各種濃度的鹽酸、硝酸、濃度低于50%的硫酸、各種有機酸和各種堿溶液中都顯示出優越的耐蝕性。

絕大部分（90%以上）的鋯、鉿用于原子能工業，其余用于化工、電氣及電子工業、冶金等方面。

⑩鎵　鎵（Ga）是一種銀白色的稀散金屬，在自然界中的分布極為分散，在地殼中的含量較少，約為百萬分之十五。鎵的熔點很低，僅為29.75℃，放在手中即可熔化，而沸點卻很高，達2403℃。與大多數金屬相反，鎵在凝固時發生膨脹，液體密度較固體大。鎵的化學性質與鋁相似，能溶于硝酸、王水和堿溶液，并能與鹵族元素直接化合。高溫時，鎵的腐蝕性能很強，600℃時能腐蝕不銹鋼，800℃時能腐蝕鎢和石墨，1000℃時能腐蝕剛玉。

鎵可以與多種金屬形成低熔點合金，如鎵-銦合金，熔點為15.7℃；鎵-錫合金，熔點為15℃。金屬鎵在低溫時，具有良好的超導性。而鎵的磷化物、砷化物等又是重要的半導體材料。鎵很容易被氧化。

鎵的主要用途在于制作半導體材料和測量儀器。其中，半導體材料用鎵占鎵總消費量的90%以上。

銦　銦（In）屬于稀散金屬，具有銀白色金屬光澤。熔點低，為156.6℃。彈性模量很低。電阻率為8.37Ω·cm。質軟，用指甲能刻痕。可塑性大，延展性好，可延展成薄片。銦金屬液能很好地潤濕玻璃表面，故適用于封接玻璃。在常溫下不與空氣起作用，但在紅熱狀態下會燃燒，具有藍色火焰，并生成三氧化二銦。能溶于無機酸。把它與鹵族元素一起加熱時，生成鹵化物。在熾熱狀態下能與硫化合。塊狀銦不受沸水或強堿的侵蝕。海綿銦或銦粉與水接觸時生成氫氧化銦。

銦能與許多元素生成合金，在某些金屬中加入少量的銦，就能使基體金屬表面硬化，使其強度和抗腐蝕性提高。

高純銦的主要用途是作為電子工業和儀表工業的材料，銦的另一個重要用途是用來鍍在大型內燃機的軸承上以提高軸承的使用壽命。

鉈　鉈（Tl）也屬于稀散金屬，新鮮斷面具有金屬光澤，但在空氣中會很快氧化成藍灰色而變暗。鉈的密度較大，為11.85g/cm3（20℃）。熔點低。質軟，用指甲可刻痕。易溶于硫酸和硝酸，在常溫下就能和鹵族元素起反應，易被空氣氧化。鉈和鉛、錫、銦的合金具有超導性。鉈及其化合物均有毒，使用和保管要謹慎。

鍺　鍺（Ge）屬于稀散金屬，具有銀白色的金屬光澤，粉末呈深灰色。金屬鍺質硬且脆，密度為5.35g/cm3，熔點為938℃。鍺在室溫下穩定，不受氧、鹽酸、氫氟酸和堿溶液的腐蝕，只有在加熱情況下才與鹵族元素和堿作用。電阻率隨溫度變化，溫度升高電阻率降低；反之，則升高。

鍺單晶可用于制造晶體管、二極管，用在電子器件上。

稀土金屬　稀土金屬包括元素周期表ⅢB族中原子序數從57到71的15種鑭系元素以及在化學性質上與鑭系元素相近的鈧和釔，共十七種元素。它們是鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）、鈧（Sc）、釔（Y）。 除鈧和钷外，其余15種元素往往共生。

根據稀土金屬的物理化學性質和地球化學性質的某些差異和分離工藝的要求，人們通常把它們分成兩組：輕稀土族（也稱鈰組），從鑭到銪7種元素；重稀土組（也稱釔組），從釓到釔10種元素。

“稀土”是從18世紀沿用下來的名稱，因為當時只能獲得外觀似堿土（氧化鈣）的稀土氧化物，故取名“稀土”。其實稀土并不稀少，地殼中鈰、釔等稀土元素的含量高于銅、鉛、鋅和錫等常用金屬，即使含量較低的銩、镥、鋱、銪和鈥等也比鉍、銀和汞等多。稀土也不似土，都能制得典型的單一金屬。

稀土金屬化學性質活潑，活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬。稀土金屬易與氧、氫、硫等元素化合，但是不易生成碳化物，能和鋁、鎂、銅、鉛、鋅、鎳、錫、銀、金等許多金屬形成合金。活潑性按鈧、釔、鑭次序遞增，由鑭至镥依次遞減，即鑭最活潑。稀土金屬與潮濕空氣接觸，表面就被氧化而變色。

輕稀土金屬的燃點很低，鈰為165℃，鐠為290℃，釹為270℃。以鈰為主的混合輕稀土金屬在粗糙表面上摩擦時，其粉末就會自燃。稀土金屬與水作用可放出氫氣，與酸作用反應更激烈，但不與堿作用。

稀土金屬及其合金具有吸收大量氣體的非凡能力。稀土元素作為配合物的中心原子具有從6到12的各種配位數，使某些稀土配合物（如稀土分子篩）具有催化能力。稀土元素的電子能級多種多樣，因此，稀土元素化合物可以產生熒光、激光和色彩。

稀土金屬及其合金都具有順磁性，其中釤、釓、鏑具有鐵磁性。純稀土金屬導電性強，但導電性隨純度降低而急劇下降，在超低溫（-268.78℃）下具有超導性。

稀土金屬一般來說質軟可鍛，但是隨非金屬雜質（如氧、硫、氮等）含量增加，其硬度增加，延展性降低。

通過對稀土元素及其化合物的性質和用途的大量研究，發現它們有許多獨特性能，這為稀土元素的廣泛應用開辟了道路。目前稀土金屬及其合金、氧化物、氫氧化物、鹽類等已廣泛應用于冶金工業、化工、電子工業、原子能工業、醫藥和農業等領域。