金屬元素,是指具有金屬通性的元素,其價層電子數(shù)較少,在化學反應中易丟失電子。迄今為止,自然界存在及人工合成的金屬元素已達90多種,位于元素周期表的左方及左下方,包括s區(qū)(s-blockelement)(除H外),d區(qū)(d-blockelement),ds區(qū)(ds-blockelement)和f區(qū)(f-blockelement)的所有元素及p區(qū)(p-blockelement)左下角的10種元素。
按冶金工業(yè)
黑色金屬:鐵、鉻、錳。
有色金屬:除鐵、鉻、錳以外的金屬。
按密度
輕金屬:密度小于4.5克/立方厘米。
重金屬:密度大于4.5克/立方厘米。
按儲量
常見金屬:鐵、鋁等。
稀有金屬:鋯、釩、鉬。
錳(Mn)
1、在低含量范圍內(nèi),對鋼具有很大的強化作用,提高強度、硬度和耐磨性。
2、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性。
3、稍稍改善鋼的低溫韌性。
4、在高含量范圍內(nèi),作為主要的奧氏體化元素。
5、錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。
6、錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。
錳鋼的主要缺點是:①含錳較高時,有較明顯的回火脆性現(xiàn)象;②錳有促進晶粒長大的作用,因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服;③當錳的質(zhì)量分數(shù)超過1%時,會使鋼的焊接性能變壞;④錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。
鎳(Ni)
1、可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性。
2、鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度,即可提高鋼的低溫韌性。
3、改善鋼的加工性和可焊性。
4、鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力,不僅能耐酸,而且能抗堿和大氣的腐蝕。
鈦(Ti)
1、鈦能改善鋼的熱強性,提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度。
2、能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對氫的穩(wěn)定性高達600℃以上,在珠光體低合金鋼中,鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此,鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強鋼中的重要合金元素之一。
鈮(Nb)
1、鈮和碳、氮、氧都有的結合力,并與之形成相應的極為穩(wěn)定的化合物,因而能細化晶粒,降低鋼的過熱敏感性和回火脆性。
2、有的抗氫性能。
3、鈮能提高鋼的熱強性。
缺點:①脫氧時如用鋁量過多,將促進鋼的石墨化傾向;②當含鋁較高時.其高溫強度和韌性較低。
硫(S)
1、硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在于鋼的晶粒周界,降低鋼的力學性能,優(yōu)制鋼含硫量一般應限制在0.04%以下。
2、在機械制造中,有時為了改善某些鋼的切削加工性能,人為將含硫量提高,以形成硫化物,起中斷基體連續(xù)性的作用。
缺點:硫含量的提高,增加鑄件熱裂傾向。
氫(H)
煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫,鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高,在緩慢凝固條件下,氫以針孔形態(tài)析出??焖倌虝r,析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應力狀態(tài),導致脆性。
氮(N)
煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氮。
1、鋼液中溶解的氮在凝固過程中因溶解度降低而析出,并與鋼中的Si、Al、Zr等元素化合,生成SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能細化鋼的晶粒。氮化物多時,會使鋼的塑性和韌性降低。
2、氮屬于擴大奧氏體區(qū)元素,在鋼中可部分代替鎳的作用,是鉻錳氮不銹鋼中的合金元素,在低碳不銹鋼中,可代替碳的作用,提高鋼的強度。
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