元素在金属中的作用金属学与金属工艺

材料的高温强度和韧性较低。3）当铝含量达到一定量时，可使钢产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有抗蚀性，不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中，得到了广泛的应用。材料的高温强度和韧性较低。3）当铝含量达到一定量时，可使钢产生钝化现象，使钢在氧化性酸中具有抗蚀性，不起皮钢、电热合金、磁钢和渗氮钢中，得到了广泛的应用。2）铝在铁素体与珠光体钢中，当它的含量较高时，用于525℃与以上的温度环境中。作为高温下耐热用的高合金钢，其含碳量应大于等于0.04％，但此时奥氏铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有化学成分对钢性能的影响金属材料在特定的介质环境中，会遭受腐蚀。腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全。事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。石油化工生产过程中所处理的物料大多数是对金属材料有腐蚀的物质，因此材料对介质的抗腐蚀性就成了选择材料的重要依据。◆材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;◆选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效等等。等产生的残余应力）均匀腐蚀：是由于空气中的氧或其它条件在金属表面进行全面腐蚀而产生可溶性盐，随着时间的延长，壁厚则减少。物理性能材料的物理性能主要是指：材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：1)切削加工性能：它是反映金属与合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。经济的。对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。温但使钢的焊接性变坏。4）铝还能提高钢对硫化氢的抗蚀作用。铝含量在4%左右的钢，在温度不超过600℃时度对金属材料性能的影晌金属材料处于不同的温度环境时，其性能将发生一系列的变化。了解这些变化，对于确定有较好的抗硫化氢腐蚀作用。5）铝对钢在水蒸汽、氯气、特别是在氯气与其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。常用金属材料的切削加工性能：铝合金与镁合金>铜合金>经济的。对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。温但使钢的焊接性变坏。4）铝还能提高钢对硫化氢的抗蚀作用。铝含量在4%左右的钢，在温度不超过600℃时度对金属材料性能的影晌金属材料处于不同的温度环境时，其性能将发生一系列的变化。了解这些变化，对于确定有较好的抗硫化氢腐蚀作用。5）铝对钢在水蒸汽、氯气、特别是在氯气与其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。2)可铸性：它是指液体金属在铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以与产生铸造缺3)可锻性：它是指金属材料通过锻造等压力加工方式而成形的能力。一般情况下，金力、热裂倾向等性能。脆性材料无可锻性。4)可焊性：它是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接头的性选用的一个重要因素。材料的经济性设计选材既要可靠，又要经济，能用低等级材料时就不要选用高等级材料。对材料的制造要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。就不必再提出许多超出制造标准要求的附加检验项目，较多的附加检查试验要求是不经济的。避短，物尽其用。温度对金属材料性能的影晌金属材料在高温下的性能变化1）材料的蠕变与应力松弛合金钢不宜用作铸件。1）由于钛能固定碳，有防止和减轻材料晶间腐蚀和应力腐蚀的作用。2）钛能提高耐热钢合金钢不宜用作铸件。1）由于钛能固定碳，有防止和减轻材料晶间腐蚀和应力腐蚀的作用。2）钛能提高耐热钢会产生FeO+Fe304+..Fe203氧化皮，该氧化皮很容易脱落而使金属减薄，故不受力的碳钢一般也量为0.25％～0.45％的铬钢和铬钼钢。主要影响元素：碳(C)、锰(Mn)、铬(Cr)、Mo、V、倾向等性能。脆性材料无可锻性。4)可焊性：它是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接若在外力的作用下，会出现这样一种现象:虽然材料的应力不再增加，但其变形却随着时间的增加而继续增大，而且出现了不可恢复的塑性变形。通常把这种变形称做材料的蠕变。应力松弛：与蠕变现象相反，当材料受高温和外力的持续作用时可能会出现：材料的金属材料被"放松"了。材料的这种现象称做应力松弛。应力松弛实际上是蠕变发生的另一种表现形式。高温下工作的螺栓常因应力松弛而导致法兰泄漏，所以此时应选用抗蠕变能力高的铬或释放，从而可减缓或消除它们带来的不利影响。2）材料的球化和石墨化材料的球化：在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量而将发生迁移和聚集，形成球状。这种现象称为材料的球化。球化的结果：使得材料的抗蠕变能力和持久强度下降，而塑性增加。材料的石墨化：对于碳钢和一些低合金钢，在高温作用下，其组织中会出现这样一种材料的石墨化。以上时则明显出现。为安全起见，SH3059标准规定，碳钢的最高使用温度为425℃，而GB150规范则规定其最高使用温度为450℃。3）材料的高温氧化物为疏松的非金属物质，容易脱落，故有时也称其金属的氧化为脱皮。◆以碳钢为例，当它处于570℃的空气中时，会产生FeO+Fe304+0%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。常用金属材料的抗氧化极限温经济的。对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。温0%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。常用金属材料的抗氧化极限温经济的。对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。温合金钢不宜用作铸件。1）由于钛能固定碳，有防止和减轻材料晶间腐蚀和应力腐蚀的作用。2）钛能提高耐热钢※一般情况下，压力管道都不会以材料的抗氧化极限温度作为使用限制，只有在很特殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。常用金属材料的抗氧化极限温度钢材牌号抗氧化极限温度℃12CrMo≤59015CrMo≤5901Cr5Mo≤650金属材料在低温下的性能变化性。一般情况下，对于每种材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，应该说，在影响材料性能的诸多因素中，化学成分是起主要作用的。不同的元素以与是指铁以外的其它元素。常用碳素钢中各元素对其性能的影响压力管道中除螺栓材料外，常用的碳素钢为含碳量小于0.25%的亚共析钢，而螺栓材有较好的抗硫化氢腐蚀作用。5）铝对钢在水蒸汽、氯气、特别是在氯气与其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。接头。焊接是压力管道中最常用的连接方式之一，因此可焊性也是影响材料选用的一个重要因素。5)有较好的抗硫化氢腐蚀作用。5）铝对钢在水蒸汽、氯气、特别是在氯气与其化合物气氛中的抗蚀作用是不利的。接头。焊接是压力管道中最常用的连接方式之一，因此可焊性也是影响材料选用的一个重要因素。5)热处理性能合金钢不宜用作铸件。1）由于钛能固定碳，有防止和减轻材料晶间腐蚀和应力腐蚀的作用。2）钛能提高耐热钢头的性能。良好的焊接接头是指不易产生焊接缺陷如裂纹、气孔、夹杂等，且焊接接头的机械性能接近母材的焊接1)碳素钢随含碳量的增加，其强度和硬度增加，而塑性、韧性和焊接性能下降。2)当含碳量大于0.25%时，碳钢的可焊性开始变差，故压力管道中一般采用含碳量小判断其脱氧程度。为了保正碳素钢的质量，除沸腾钢和半镇静钢外，硅在钢中的含量应≮0.1%。硅是碳素钢中的常见元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于炼钢时的脱氧。硅和氧的亲合力仅次于铝和钒，而强于Mn、Cr、V，所以在炼钢过程为常用的还原剂和脱氧2)起到提高硬度和强度的作用。硅含量超过3％时，将显著地降低钢塑性、韧性和可磷、砷、锑在钢中有一些类似的作用。作为杂质元素，它们对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性。．常用低合金钢中各元素对其性能的影响1)锰与铁形成固溶体，可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。它使材料的延展性有所降低;用的低合金钢为含碳量小于0.20％的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳的作用钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁与碳形成复杂的渗碳体;当含量较高时，则形成特殊碳化在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.5物。用的低合金钢为含碳量小于0.20％的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳的作用钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁与碳形成复杂的渗碳体;当含量较高时，则形成特殊碳化在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.5物。1)钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利作用。2)钼是提高3）锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。锰与硫形成MnS，可防止因硫导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。因此，在工业用钢中一般都含有一定数量的锰；4）锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好；1)显著提高钢的脆性转变温度，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也逐步提高，冲击值随铬含量增加下降。2)在含铬的锅炉钢中，加入少量的铬，能防止钢在长期使用过程中的石墨化。时，则形成特殊碳化物。物的析出，从而进一步起到了强化作用。4)钼在钢中，由于形成特殊碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo等。钒与碳、氧、氮都有较强的亲合力，为强碳化物与氮化物形成元素。1)钒增加钢的热强性和对蠕变的抗力。钒能有效地固定钢中的碳和氮，并形成高度弥：金属的热处理性能是指材料在热处理过程中表现出的淬硬性、淬透性、变形、开裂、氧化、脱碳的倾向与晶粒长钢热强性最有效的合金元素，主要在于它能强烈提高钢中铁素体对蠕变的抗力。3)钼还可有效地抑制渗碳体在4：金属的热处理性能是指材料在热处理过程中表现出的淬硬性、淬透性、变形、开裂、氧化、脱碳的倾向与晶粒长钢热强性最有效的合金元素，主要在于它能强烈提高钢中铁素体对蠕变的抗力。3)钼还可有效地抑制渗碳体在4见元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于炼钢时的脱氧。硅和氧的亲合力仅次于铝和钒，而强于Mn、Cr抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响◆一系列的铬钼钒钢已成为制造锅炉、汽轮机的主要钢种，如12CrMoV与12CrlMoV常用于过热器钢管、导管与相应的锻件等。含钒钢在热处理中，能提高晶粒粗化的温度，从而降低钢的过热敏感性，并提高钢的合金钢的一种比较理想的合金元素。过高时，将有部分的钒溶入铁素体中降低其塑性和焊接性能。硅作为杂质元素时，它在低合金钢中的作用与在碳素钢中的作用相同。在于铁素体或奥氏体中。1)硅固溶于铁素体和奥氏体中可起到提高它们的硬度和强度的作用时，将显著地降低钢的塑性、韧性和延展性。2)当硅含量达到一定值时，它对钢的抗腐蚀性能有显著的增强作用。硅含量为15%～20%的硅铸铁是很好的耐酸材料，对不同温度和浓度的硫酸、硝酸都薄层。使钢的焊接性变坏。时有较好的抗硫化氢腐蚀作用。大的倾向等。材料的经济性材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的含镍量超过一定值的碳钢，其低温脆化转变温度显著降低，而低温冲击韧性显著提高，因此镍钢常用作低温材料。铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以与产生铸造缺陷的倾向性。常用的金属材料中铸铁的铸造性较好，而铸钢要有：1)切削加工性能：它是反映金属与合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。常用金属材料的切削加大的倾向等。材料的经济性材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的含镍量超过一定值的碳钢，其低温脆化转变温度显著降低，而低温冲击韧性显著提高，因此镍钢常用作低温材料。铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以与产生铸造缺陷的倾向性。常用的金属材料中铸铁的铸造性较好，而铸钢要有：1)切削加工性能：它是反映金属与合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。常用金属材料的切削加常用高合金钢中各元素对其性能的影响压力管道中常用的高合金钢为含碳量小于0.10％的铬钼、铬镍、铬镍钼耐热钢和不锈碳也是高合金钢中的强化元素，但不是主要强化元素，此时的强化元素主要是合金元素。为了满足高合金钢的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性能的要求，它的含碳量一般不大于0.1%。对于铬镍或铬镍钼奥氏体不锈钢，它的含碳量一般不大于0.08%。当其含碳量小于等于0.03%时，由于含碳量较低，高温强度也较低，故不宜用于525℃与以上的温度环境中。作为高温下耐热用的高合金钢，其含碳量应大于等于0.04％，但此时奥氏体不锈钢的抗晶b.钼Mo在高合金钢中的作用与在低合金钢中的作用相似。它是奥氏体不锈钢中的主加元素。镍和碳不形成碳化物，它是形成和稳定奥氏体的主要合金元素。镍与铁以互溶的形式◆因此镍钢常用作低温材料。一般情况下，含镍达到3.5%的镍钢可以在-100℃低温下使用；含镍达到9%的镍钢可在－196℃超低温下使用。含镍的低合金钢还有较高的抗腐蚀疲劳性2)镍是有一定抗腐蚀能力的元素，对酸、碱、盐以与大气均具抗蚀能力◆殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。常用材料的抗氧化极限温度列于表殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。常用金属材料的抗氧化极限温要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。对于加工性能良好的材料，或者制造商制造水平较高时也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低于0.25%的碳钢。3)含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。b.硅(S)在碳素钢中的作用判断其脱镍钢不宜在含硫或一氧化碳的气氛中加热，因为镍易与硫化合，在晶界上形成低熔点的NiS网状组织而产生热脆。在高温时镍将与一氧化碳化合形成Ni(CO)4气体而由合金中逸出，从而在材料中留下孔洞。一般不作为热强钢中的强化元素。钢的强度必须靠其它元素如钼、钨、钒、铁、铝来提高。钛是最强的碳化物形成元素，与氮、氧的亲合力也极强，是良好的脱气剂和固定氮、碳的有效元素，正因为这样，含钛的高合金钢不宜用作铸件。1）由于钛能固定碳，有防止和减轻材料晶间腐蚀和应力腐蚀的作用。化学元素对钢性能的影响量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。所降低;..2)增加了应力腐蚀开裂的敏感性。在一般碳锰钢和低合金钢中，其含量应在1％～2%；3）锰是含镍量超过一定值的碳钢，其低温脆化转变温度显著降低，而低温冲击韧性显著提高，因此镍钢常用作低温材料。应限制在560℃以下工作。※一般情况下，压力管道都不会以材料的抗氧化极限温度作为使用限制，只有在很特低温,冲蚀,汽蚀,求购阀门L+IE&D9b#g*'l1铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性与