金属元素是具有金属通性的元素。
除Sn(锡)、Sb(锑)、Bi(铋)等少数几种金属的原子外层电子数大于或等于4以外,绝大多数金属原子的外层电子数均小于4,所以其原子容易失去电子而本身常以阳离子形态存在于化合物中。它们的化合物和氢氧化物一般呈碱性。
按冶金工业
黑色金属:铁、铬、锰。
有色金属:除铁、铬、锰以外的金属。
按密度
轻金属:密度小于4.5克/立方厘米。
重金属:密度大于4.5克/立方厘米。
按储量
常见金属:铁、铝等。
稀有金属:锆、钒、钼。
锰钢的主要缺点是:①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服;③当锰的质量分数超过1%时,会使钢的焊接性能变坏;④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。
镍(Ni)
1、可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
2、镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。
3、改善钢的加工性和可焊性。
4、镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱和大气的腐蚀。
3、铌能提高钢的热强性。
硼(B)
1、提高钢的淬透性。
2、提高钢的高温强度。强化晶界的作用。
铝(Al)
1、用作炼钢时的脱氧定氮剂,细化晶粒,抑制低碳钢的时效,改善钢在低温时的韧性,特别是降低了钢的脆性转变温度;
2、提高钢的抗氧化性能。曾对铁铝合金的抗氧化性进行了较多的研究:4%AI即可改变氧化皮的结构,加入6%Al可使钢在980C以下具有抗氧化性。当铝和铬配合并用时,其抗氧化性能有更大的提高。例如,含铁50%一55%、铬30%-35%、铝10%-15%的合金,在1400C高温时,仍具有相当好的抗氧化性。由于铝的这一作用,近年来,常把铝作为合金元素加入耐热钢中。
3、此外,铝还能提高对硫化氢和V2O5的抗腐蚀性。
缺点:①脱氧时如用铝量过多,将促进钢的石墨化倾向;②当含铝较高时.其高温强度和韧性较低。
硫(S)
1、硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界,降低钢的力学性能,优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。
2、在机械制造中,有时为了改善某些钢的切削加工性能,人为将含硫量提高,以形成硫化物,起中断基体连续性的作用。
缺点:硫含量的提高,增加铸件热裂倾向。
氢(H)
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢,钢液中氢的溶解度随温度升高而提高,在缓慢凝固条件下,氢以针孔形态析出。快速凝固时,析出氢在铁的晶格内造成高应力状态,导致脆性。
氮(N)
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮。
1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出,并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合,生成SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮化物多时,会使钢的塑性和韧性降低。
2、氮属于扩大奥氏体区元素,在钢中可部分代替镍的作用,是铬锰氮不锈钢中的合金元素,在低碳不锈钢中,可代替碳的作用,提高钢的强度。
氧(O)
1、钢液中溶解的FeO在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应,生成一氧化碳气泡,在铸件中造成气孔。
2、钢液凝固过程中,FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处,降低钢的性能。