金屬元素,是指具有金屬通性的元素,其價(jià)層電子數(shù)較少,在化學(xué)反應(yīng)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(dá)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。
硅(Si)
1、提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。
2、硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比,這是一般彈簧鋼。
3、耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-20%的高硅鑄鐵,是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí),表面也將形成一層SiO2薄膜,從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。
4、磁鋼中的主要合金元素(含量在0.40%范圍內(nèi)時(shí),改善熱裂傾向,含量高時(shí),易形成柱狀晶,增加熱裂傾向)。
5、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性缺點(diǎn):使鋼的焊接性能惡化。
錳鋼的主要缺點(diǎn)是:①含錳較高時(shí),有較明顯的回火脆性現(xiàn)象;②錳有促進(jìn)晶粒長大的作用,因此錳鋼對(duì)過熱較敏感t在熱處理工藝上注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服;③當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí),會(huì)使鋼的焊接性能變壞;④錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。
3、鈮能提高鋼的熱強(qiáng)性。
硼(B)
1、提高鋼的淬透性。
2、提高鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的作用。
鋁(Al)
1、用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?xì)化晶粒,抑制低碳鋼的時(shí)效,改善鋼在低溫時(shí)的韌性,特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度;
2、提高鋼的抗氧化性能。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究:4%AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu),加入6%Al可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻配合并用時(shí),其抗氧化性能有更大的提高。例如,含鐵50%一55%、鉻30%-35%、鋁10%-15%的合金,在1400C高溫時(shí),仍具有相當(dāng)好的抗氧化性。由于鋁的這一作用,近年來,常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。
3、此外,鋁還能提高對(duì)硫化氫和V2O5的抗腐蝕性。
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(shí),析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致脆性。
氧(O)
1、鋼液中溶解的FeO在凝固前溫度降低過程中與鋼液中的碳起反應(yīng),生成一氧化碳?xì)馀荩阼T件中造成氣孔。
2、鋼液凝固過程中,F(xiàn)eO因溶解度下降而析出在鋼的晶粒周界處,降低鋼的性能。