20种常见金属详解：特性与应用全指南
什么是金属？
金属是指新制备、抛光或断裂时呈现光泽外观，且能良好导电导热的材料。金属通常具有延展性或可锻性。金属可以是化学元素（如铁）、合金（如不锈钢），也可以是分子化合物（如聚合硫氮）。
在物理学中，金属通常被定义为在绝对零度下仍能导电的物质。许多常温下不属于金属的元素和化合物，在高压下会呈现金属性。例如，非金属碘在40至17万倍大气压下逐渐金属化；而钠在近200万倍大气压下反而变为非金属。
在化学分类中，砷和锑虽在物理学上属于脆性金属，但因化学性质以非金属为主（砷）或介于金属与非金属之间（锑），常被归类为类金属。
元素周期表118种元素中，约95种是或可能是金属。这个数字不精确，因为金属、非金属与类金属的界限因缺乏统一定义而略有波动。
现存金属种类数以千计，每种都针对特定应用开发。
金属的分类
金属可按物理或化学性质分类，主要类别包括：
- 黑色金属与有色金属
- 脆性金属
- 难熔金属
- 白色金属
- 重金属与轻金属
- 贱金属、贵金属与宝贵金属
- 阀金属
1. 黑色金属与有色金属
黑色金属含铁，有色金属不含铁。两者各有独特性能，决定了适用场景。
黑色金属
纯铁太软、延展性太强，难直接作为工程材料。铁凝固时原子多排列成有序层，但存在错位（位错），受力时层间滑移导致变形，这解释了软铁的延展性。
向铁中添加碳可生成性能迥异的合金——碳钢。合金是由两种以上元素组成、主元素为金属的混合物。常见黑色金属包括合金钢、碳钢、铸铁和锻铁，以高强度和耐用著称，广泛用于集装箱、工业管道、汽车、铁轨、工具等。
黑色金属因高碳含量，暴露于潮湿环境易锈蚀。例外有二：锻铁因纯度高耐锈；不锈钢因含铬而防锈。大多数黑色金属有磁性，适用于电机和电气应用，冰箱门能吸住磁贴即是此理。
有色金属
有色金属包括铝、铜、铅、锌、锡及金银等贵金属。其主要优势是延展性好、无铁含量、耐腐蚀，适合檐沟、输液管、屋顶、户外标牌等。此外无磁性，对电子布线应用至关重要。
2. 脆性金属
虽大多数金属具延展性，但铍、铬、锰、镓、铋等属脆性金属。砷和锑若算作金属也属脆性。体弹性模量与剪切模量比值低（Pugh准则）提示本征脆性。
3. 难熔金属
难熔金属指耐热耐磨性极强的金属。常见定义包括铌、钼、钽、钨、铼，熔点均超2000°C且室温下硬度高。
4. 白色金属
白色金属指熔点较低的白色金属或其合金，包括锌、镉、锡、锑、铅、铋等，部分有毒。英国艺术品拍卖中，“白色金属”指无英国检验标记但被认作银的外国银器。
5. 重金属与轻金属
重金属指相对密度大的金属或类金属，定义未统一。部分重金属有特定用途或剧毒，微量却必需。其余为轻金属。
6. 贱金属、贵金属与宝贵金属
化学中贱金属指易氧化腐蚀的金属，如易与稀盐酸反应生成氯化物和氢气的铁、镍、铅、锌。铜虽不与HCl反应但易氧化，也属贱金属。
贵金属与贱金属相对，耐腐蚀氧化，常因稀有而珍贵。例：金、铂、银、铑、铱、钯。炼金术与钱币学中，贱金属对应宝贵金属（高经济价值）。炼金术士梦想将贱金属转化为金银等铸币金属。
化学上宝贵金属（同贵金属）反应性低、光泽高、导电性强。最知名是金和虽有工业用途但更以艺术、珠宝、铸币闻名。其他包括铂族金属：钌、铑、钯、锇、铱、铂，其中铂交易量最大。
7. 阀金属
电化学中，阀金属指仅单向导电的金属。
主要金属种类详解
金属主要分两大类：黑色金属（含铁）与有色金属（不含铁）。以下为常见金属类型：
- 钢
- 碳钢
- 合金钢
- 不锈钢
- 铁（锻铁或铸铁）
- 铝
- 镁
- 铜
- 黄铜
- 青铜
- 锌
- 钛
- 钨
- 镍
- 钴
铁（锻铁或铸铁）
铁占地壳约5%，是宇宙第六丰富元素，储量极大。纯铁不稳定，易与氧反应生成氧化铁，通常与其他元素合金化成钢以增稳定性。
铁的多孔表面配合热油可防粘，适合炊具；极高熔点使铸铁适用于薪炉；高密度提供刚性并减震，常用于重型机械机座。高炉炼铁首得生铁，再精炼成纯铁，多用于钢材和合金。全球金属产量约90%为黑色金属。
铁是钢的主要成分，此外用途包括：
- 炊具——多孔表面吸油形成天然不粘层
- 薪炉——铸铁熔点极高，耐高温
- 重型机械机座与底座——重金属减震增刚
钢作为黑色金属应用极广，读懂钢方知铁之真实潜力。
钢
纯铁虽强但不耐腐蚀，防腐成本高；密度大致结构笨重。添加碳可缓解弱点：铁碳混合物（碳含量一定限度内）称碳钢，强度大增并获其他优良性能。
钢是现代世界最丰富金属。定义上钢就是铁碳混合物，典型比例约99%铁、1%碳，比例可变。2017年全球粗钢产量超18亿吨（中国占半）。非洲象均重约5吨，堆到月球的重量也不到年产钢量。
钢种繁多，主类概览：
碳钢
基本钢种，铁碳为主，可含微量其他元素。分低、中、高碳钢：碳多则硬强，碳少则廉价、软、易加工。常用于建筑结构、简单机械零件、各类工具。
合金钢
可视为“基因改造钢”。在铁碳基础上添加其他元素，性能可定制，且成本通常仍低。常见合金元素：锰、钒、铬、镍、钨。各元素赋予不同特性：如高性能齿轮增强强度，医疗植入物增耐腐蚀耐磨，管道提高耐压。被誉为金属界“主力马”。
不锈钢
技术上属合金钢，但品种量大常独立分类。核心聚焦耐腐蚀。含显著量铬，铬氧化形成超薄钝化层阻滞锈蚀，划伤后自动重组。
厨房大量可见：刀具、台面、餐具等接触食品场景。注意：不锈钢非绝对不锈。成分不同防锈程度异。海水环境需高耐蚀等级。所有不锈钢若不清洁保养终将生锈。
铝
铝主要源自铝土矿。质轻、坚固、实用，是地球分布最广的金属，应用渗透各领域。得益于耐用、轻量、耐腐蚀、导电、能与大多数金属合金化、无磁、易加工等特性。
就金属史而言这是现代金属：1825年首制，此后支撑重大成就。优异强重比使其成为航空航天关键材料（载人登月）。易成型、不锈，适合易拉罐；可轧极薄箔，烤鱼锁水完美。
虽制备工艺较复杂，但铝是最常见有色金属。不生锈（仅铁“锈”由定义），但会氧化。遇盐腐蚀，遇水不腐蚀，故适合淡水船艇。
镁
镁很酷：重量仅铝的2/3，强度相当。因轻量化优势日益普及，多以合金形式使用（与其他金属/元素混合获特定性能），也利于制造。
汽车工业是热门应用：镁被视为铝的进阶轻量化方案，成本增幅可控。高性能车轮毂、缸体、变速箱壳常见镁身影。缺点是比铝易腐蚀：遇水腐蚀（铝不遇水腐蚀）。价格约铝2倍，但制造加工更快。镁极易燃、燃烧温度极高，切屑、锉屑、粉末须妥善处置防爆。
铜
谈金属类型离不开铜及其合金。因易成型历史悠久，今仍为工业要材。自然界无纯铜，需冶炼提取。金属导电中铜佼佼者，导电率仅次于银，广泛用于电路导体。导热性也优，多用于炊具。
铜也是古老金属。今常见合金形式或较纯态。应用：电子、水管、自由女神像等巨型雕像。铜表面形成绿松石色锈层（铜绿），阻止进一步腐蚀，可延续数百年。自由女神像即铜制，表面铜绿呈绿蓝色。
黄铜
黄铜是铜锌合金。金黄色深受装饰青睐，古董家具把手常用。铜锌比例随所需电学机械性能调整，常含铝、铅、锰等微量元素。
黄铜适合低摩擦场景：锁具、轴承、管道、乐器、工具、管件。在本质安全应用中防火花、允许易燃环境使用，不可或缺。极易锻造，可锤打成型。另一酷特性：不打火花。钢锤敲击可能击出火花，黄铜锤不会。故黄铜工具适用于易燃气体/液体/粉尘环境。
青铜
青铜也是铜合金，但合金元素是锡而非锌。加磷、锰、硅、铝等可改善性能适应特定应用。
青铜脆硬、抗疲劳好、导电导热耐腐蚀。用于镜面反射器、电连接器、船用淹没部件及配件。历史地位巨大（青铜时代），易识别。大型教堂钟常用青铜：韧性强不裂不弯，音质佳。现代用于雕塑艺术、弹簧轴承、吉他弦。青铜是人类首创合金。
锌
锌应用广泛，医疗工业均见。常用作镀层保护他金属：镀锌钢即钢浸锌防锈。也用于电气、五金、汽车工业的压铸件制造。
锌电化学势低，海洋工程中作牺牲阳极阴极保护阀门、管道、储罐。自身熔点低易铸造，熔态流动性好、成件强度尚可、易回收再熔。
钛
钛为重要工程金属：高强轻量，480°C仍保热稳定，用于航空航天。军工装备、医疗植入（生物相容性好、不排斥）、化工、体育用品也用钛。
现代神奇金属：1791年发现，1910年纯化，1932年走出实验室。钛储量丰富（地壳金属丰度第7），但难提炼，故昂贵。强重比超越所有金属，飞行器极重视。氮化钛（高能真空中钛与氮反应）极硬低摩擦，用作金属切削工具涂层。天然无游离钛，总与他元素结合。
钨
钨是纯金属中熔点最高、抗拉强度最高者，极具用价。约半数钨制碳化钨：极硬材料，用于切削工具（采矿、金属加工）、磨料、重型设备，能轻松切削钛和高温超合金。
名源瑞典语“tung sten”（重石）。密度约铅1.7倍。因高熔点常作合金元素，如火箭喷嘴等极端高温部件。
镍
镍极常见，用途遍布。最主要用途是造不锈钢（增强强度耐蚀），全球约70%镍用于此。美国五分镍币仅含25%镍。镍也常用于镀层和合金：实验室化工设备镀镍，需极光滑抛光表面的场景亦用。
名源中世纪德语民间传说：镍矿似铜矿，老矿工炼不出铜，怪罪顽精“Nickel”。
钴
长期用作颜料蓝（颜料、染料）。今主要用于耐磨高强钢合金。钴极少独立开采，多为铜镍生产副产品。
锡
锡极软延展。作合金元素造青铜（1/8锡+7/8铜）、锡器（85-99%锡）。弯折锡条能听“锡啼”：晶格重组（孪生）发出的啸音。
铅
铅软延展、高密度重、熔点极低。易机加工、耐腐蚀。管道、油漆曾为用途。曾作汽油抗爆剂，后发现副产物致严重健康害，逐禁用。现仍用于弹药、蓄电池、辐射屏蔽、配重、电缆护套等。19世纪发现毒性，现代较少用，但含铅油漆弹药曾长存。铅是神经毒素，致脑损伤、行为障碍等。
仍有现代用途：辐射屏蔽佳；偶加入铜合金易切削，铅铜合金改善轴承性能。
硅
严格说硅是类金属：兼具金属非金属特质。外观像金属：固态、有光泽、可弯、高熔点。但导电极差，故非全金属。仍常用于合金改性：如加硅于铝改善焊接性。
铬
铬物理硬度仅次碳和金刚石。常作合金元素增强他金属强度。熔点约2000°C。外观反射独特，可改善他金属表面光洁度。
锂
锂属软金属/碱金属。银白光泽美观。用于增强玻璃陶瓷强度。
金属列表（按原子序数递增）
| 序号 | 原子序数 | 元素符号 | 金属元素 |
|---|---|---|---|
| 1 | 3 | Li | 锂 |
| 2 | 4 | Be | 铍 |
| 3 | 11 | Na | 钠 |
| 4 | 12 | Mg | 镁 |
| 5 | 13 | Al | 铝 |
| 6 | 19 | K | 钾 |
| 7 | 20 | Ca | 钙 |
| 8 | 21 | Sc | 钪 |
| 9 | 22 | Ti | 钛 |
| 10 | 23 | V | 钒 |
| 11 | 24 | Cr | 铬 |
| 12 | 25 | Mn | 锰 |
| 13 | 26 | Fe | 铁 |
| 14 | 27 | Co | 钴 |
| 15 | 28 | Ni | 镍 |
| 16 | 29 | Cu | 铜 |
| 17 | 30 | Zn | 锌 |
| 18 | 31 | Ga | 镓 |
| 19 | 37 | Rb | 铷 |
| 20 | 38 | Sr | 锶 |
| 21 | 39 | Y | 钇 |
| 22 | 40 | Zr | 锆 |
| 23 | 41 | Nb | 铌 |
| 24 | 42 | Mo | 钼 |
| 25 | 43 | Tc | 锝 |
| 26 | 44 | Ru | 钌 |
| 27 | 45 | Rh | 铑 |
| 28 | 46 | Pd | 钯 |
| 29 | 47 | Ag | 银 |
| 30 | 48 | Cd | 镉 |
| 31 | 49 | In | 铟 |
| 32 | 50 | Sn | 锡 |
| 33 | 55 | Cs | 铯 |
| 34 | 56 | Ba | 钡 |
| 35 | 57 | La | 镧 |
| 36 | 58 | Ce | 铈 |
| 37 | 59 | Pr | 镨 |
| 38 | 60 | Nd | 钕 |
| 39 | 61 | Pm | 钷 |
| 40 | 62 | Sm | 钐 |
| 41 | 63 | Eu | 铕 |
| 42 | 64 | Gd | 钆 |
| 43 | 65 | Tb | 铽 |
| 44 | 66 | Dy | 镝 |
| 45 | 67 | Ho | 钬 |
| 46 | 68 | Er | 铒 |
| 47 | 69 | Tm | 铥 |
| 48 | 70 | Yb | 镱 |
| 49 | 71 | Lu | 镥 |
| 50 | 72 | Hf | 铪 |
| 51 | 73 | Ta | 钽 |
| 52 | 74 | W | 钨 |
| 53 | 75 | Re | 铼 |
| 54 | 76 | Os | 锇 |
| 55 | 77 | Ir | 铱 |
| 56 | 78 | Pt | 铂 |
| 57 | 79 | Au | 金 |
| 58 | 80 | Hg | 汞 |
| 59 | 81 | Tl | 铊 |
| 60 | 82 | Pb | 铅 |
| 61 | 83 | Bi | 铋 |
| 62 | 84 | Po | 钋 |
| 63 | 87 | Fr | 钫 |
| 64 | 88 | Ra | 镭 |
| 65 | 89 | Ac | 锕 |
| 66 | 90 | Th | 钍 |
| 67 | 91 | Pa | 镤 |
| 68 | 92 | U | 铀 |
| 69 | 93 | Np | 镎 |
| 70 | 94 | Pu | 钚 |
| 71 | 95 | Am | 镅 |
| 72 | 96 | Cm | 锔 |
| 73 | 97 | Bk | 锫 |
| 74 | 98 | Cf | 锎 |
| 75 | 99 | Es | 锿 |
| 76 | 100 | Fm | 镄 |
| 77 | 101 | Md | 钔 |
| 78 | 102 | No | 锘 |
| 79 | 103 | Lr | 铹 |
| 80 | 104 | Rf | 卢 |
| 81 | 105 | Db | 𨧀 |
| 82 | 106 | Sg | 𨨏 |
| 83 | 107 | Bh | 𨭎 |
| 84 | 108 | Hs | 𨨏 |
| 85 | 109 | Mt | 鿏 |
| 86 | 110 | Ds | 𫟷 |
| 87 | 111 | Rg | 𫟼 |
| 88 | 112 | Cn | 鿔 |
| 89 | 113 | Nh | 鿭 |
| 90 | 114 | Fl | 𫓧 |
| 91 | 115 | Mc | 𫟷 |
| 92 | 116 | Lv | 𫟼 |
常见问题
什么是金属？
金属是指新制备、抛光或断裂时呈现光泽，能良好导电导热的材料。通常具有延展性或可锻性。金属可以是化学元素（如铁）、合金（如不锈钢）、分子化合物（如聚合硫氮）。
金属有哪些类型？
20种不同金属：钢（碳钢、合金钢、不锈钢）、铁（锻/铸）、铝、镁、铜、黄铜、青铜、锌……
金属有多少种？
已知化学元素约75%属金属。周期表上有5大类金属。据英国皇家化学会，周期表列有94种金属。
举10个金属例子？
铝、铜、铁、锡、金、铅、银、钛、铀、锌。著名合金：青铜、钢。研究金属的学科称冶金学。
金属的3大类别？
黑色金属、有色金属、合金。黑色金属主要含铁及少量他元素。
5种常见金属？
铝、镉、铬、铜、铁、铅、镍、锡、锌及其组合。
银是金属吗？
银是相对软的光泽金属。空气中硫化物缓慢使其表面变黑（硫化银）。纯银含银92.5%，余为铜或他金属。
金刚石是金属吗？
金刚石非金属，属碳的同素异形体，非元素单质。高折射率赋光泽。
金属的四大群？
碱金属、碱土金属、过渡金属、主族金属。
共有多少金属？
已知110元素，92天然，余人工。元素分金属、非金属、类金属。
10种非金属？
17种非金属：氢、氦、碳、氮、氧、氟、氖、磷、硫、氯、氩、硒、溴、氪、碘、氙、氡。
10非金属及用途？
氧供呼吸；氯净水；磷用鞭炮；氮用肥料；石墨导电；钾用肥料；植物需氮……
5种类金属？
公认6类金属：硼、硅、锗、砷、锑、碲。少见5种：碳、铝、硒、钋、砹。
初中金属定义？
金属是导热导电、可锻可延的元素。如铁、铝、银、铜、金、铂、铅、钾、钠、钙、镁等。
金属12大性质？
可锻成薄片（延展性）；延展性；良好导热导电；金属光泽；高抗拉强度；有声性；硬度高。
金属解释？
金属是不透明、有光泽、良好导热导电元素。多具延展可锻，密度一般大于其他元素物质。
高中金属定义？
可抛光、拉丝（延展）、锻片（可锻）、良好导热导电者称金属。如金、银、铝。
初中金属定义（另版）？
金属是硬、有光泽、可锻、延展、有声、良好导热导电材料。例：铁、铜、铝、钙、镁等。
金属特征？
光泽、可锻、延展、良好导热导电。其他：室温固态（汞液态，镓热天液态）。
金属与非金属区别？
金属倾向硬、金属光泽固体、高导电导热、高熔沸点。非金属较软、常彩色、可固液气态。
如何识别金属？
现场识别法：表观、火花试验、切屑试验、磁铁试验、硬度试验。有时仅凭表观即可识别。
金属由什么组成？
纯金属（铝、银、铜）源自地壳，以矿石形式存在于岩石中，需提取。合金化可改善纯金属性能。
金属如何形成？
地球上所有金属源于数十亿年前恒星内部超高温环境，氢氦聚变生成重元素。
金属从哪来？
纯金属来自地壳矿石（矿物，通常在岩石中），提纯后合金化改善性能。
金属在生活中的用途？
金、铂、银做首饰；铁、钢建建筑；铁、铝做餐具；温度计用汞；绝缘线用铝……
最硬人造金属？
铬是已知最硬金属。虽少闻铬名，但不锈钢核心成分即铬，应用极广。
延伸阅读：
- 周期表中的碱金属
- 周期表中的非金属
- 周期表中类金属位置
- 金属识别：测试与技巧
- 金属、非金属、类金属性质
- 什么是黑色金属？
- 什么是有色金属？
- 什么是金属镀层？
- 什么是金属铸造？
金属