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。
金屬元素是具有金屬通性的元素。
除Sn(錫)、Sb(銻)、Bi(鉍)等少數(shù)幾種金屬的原子外層電子數(shù)大于或等于4以外,絕大多數(shù)金屬原子的外層電子數(shù)均小于4,所以其原子容易失去電子而本身常以陽(yáng)離子形態(tài)存在于化合物中。它們的化合物和氫氧化物一般呈堿性。
金屬元素在元素周期表里的排布:
主族(除H)為堿金屬元素,第二主族為堿土金屬元素。第三副族到第二副族為過(guò)渡金屬,過(guò)渡金屬一般密度較大,熔沸點(diǎn)較高,有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性和耐腐蝕性。過(guò)渡金屬的化合物及其溶液大多帶有顏色。
錳(Mn)
1、在低含量范圍內(nèi),對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用,提高強(qiáng)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(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用。
6、錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高。
鉻(Cr)
1、鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。
2、鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能。
3、使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。
4、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性。
5、阻止石墨化缺點(diǎn):①鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度;②鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。
鉬(Mo)
1、鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。
2、提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度。
3、抗氫侵蝕的作用。
4、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性。
缺點(diǎn):鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向 [2]。
鎢(W)
1、提高強(qiáng)度。
2、提高鋼的高溫強(qiáng)度。
3、提高鋼的抗氫性能。
4、是使鋼具有熱硬性。
因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。
氫(H)
煉鋼過(guò)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。
氮(N)
煉鋼過(guò)程中鋼液從爐氣中吸收氮。
1、鋼液中溶解的氮在凝固過(guò)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(xì)化鋼的晶粒。氮化物多時(shí),會(huì)使鋼的塑性和韌性降低。
2、氮屬于擴(kuò)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(qiáng)度。