常見元素對金屬材（cái）料性（xìng）能的影響
點擊量：2155 發布時（shí）間：2017-02-25 作者：草莓视频ios（上海）增材製造技術有（yǒu）限（xiàn）公司
3D金（jīn）屬打印粉中的（de）元素
1. 碳
（1）含碳量的（de）增加，使（shǐ）得（dé）碳素鋼的強度和（hé）硬度增加，而塑性、韌性和焊接性能下（xià）降。
（2）一般情況下（xià），當含碳量大（dà）於0.25%時，碳鋼可焊性開始變差，故壓（yā）力（lì）管道中一般采用含碳量小於0.25%的（de）碳鋼。含碳量的增加，其球化和石墨化（huà）的傾向增加。
（3）作為高溫下耐熱用的高合（hé）金鋼，含碳量應大於或（huò）等（děng）於0.04%，但此時奧氏體（tǐ）不鏽鋼的抗晶間腐蝕性能下降。
2.矽
（1）矽固溶於鐵素體和奧氏體中可起到（dào）提高它們（men）的硬度和強（qiáng）度（dù）的作用。
（2）含矽量若超過3%時，將顯著地降低鋼的塑性、韌性、延展性和可焊性，並易導致冷脆（cuì），中、高碳鋼回火時易產生石墨化。
（3）各種奧氏體不鏽鋼（gāng）中（zhōng）加入約2%的（de）矽（guī），可以增強它（tā）們的高溫不起皮性。在鉻、鉻鋁、鉻鎳、鉻鎢等（děng）鋼中加（jiā）入矽，都將提高它們的高溫杭氧化性能。但（dàn）含矽量太高（gāo）時，材料的（de）表麵脫碳傾（qīng）向增加。
（4）低（dī）含矽（guī）量對鋼的耐腐蝕性能影響小大，隻有當含矽量（liàng）達到一定值時，它對鋼的（de）耐腐性能才有顯（xiǎn）著的增強作用。含矽量為l5%~20%的的矽鑄鐵是很好的耐酸（suān）材料，對（duì）不同溫度和濃度的硫酸、硝酸都很穩定，但在鹽酸和（hé）王水的作用下穩定性很小（xiǎo），在氫氟酸中則不穩定。高矽鑄鐵之所以耐腐蝕，是（shì）由於當開始腐蝕時，在其表麵形成致密的SiO2薄層，阻礙了酸（suān）的進一步向內（nèi）侵蝕。
3.硫、氧（yǎng）在碳素鋼中的作用（yòng）
硫和氧作為雜質元素常以非金屬化合物（如FeS、FeO）形式存在於碳素鋼中，形成非金屬雜質，從（cóng）而導致材料性能劣化，尤其是硫的存在引起材料的熱脆。六和磷是鋼中（zhōng）要控製的（de）元素（sù），並以其含量的多少來評定碳素鋼的優劣（liè）。
（由於FeS可與鐵形（xíng）成共晶，並沿晶界分布），Fe-FeS共晶物的熔點為985℃，當在1000~1200℃溫度下，對材料進行壓力加工時，由於它已經（jīng）熔化而導致晶粒（lì）開裂，使材料呈現脆性。這種現象稱為熱脆（cuì）。）
4.磷、砷、銻（tī）在碳素鋼中的作用
（1）磷、砷、銻作為雜質元素，它們對提高碳素鋼的抗拉強度有一定的（de）作用，但同時又（yòu）都增加鋼的脆性，尤其是低溫（wēn）脆性。（由於磷以（yǐ）固溶形式存在於鐵素體中，影響鐵素體（tǐ）的晶格變形，使碳素鋼在常溫下呈現脆性。
這種現象稱為冷脆）。磷和砷有都（dōu）是造成碳素鋼（gāng）嚴重偏析的有害（hài）元素。磷對鋼的焊接性不利，它能增加焊裂的敏感性。
（2）由於低合金鋼（gāng）熔點較高，磷、砷、銻等雜質元素容（róng）易（yì）在高溫下遷移（yí）聚集，從而導致（zhì）低合金鋼的高溫回（huí）火脆性。（合金鋼在進行高溫回火熱處理（lǐ）或長期在高溫下工作時，其中的雜質元素磷、砷、銻等容易在高溫（wēn）下遷移聚集。
由於這些元素的熔點一般比合金元素低，它（tā）將“割裂”材料基（jī）體而導致（zhì）合金鋼在高溫下呈現脆性。因為合金鋼的這（zhè）種脆性發（fā）生在紅熱的溫度下，故（gù）稱為紅（hóng）脆。）一（yī）般情況下，低合金（jīn）鋼均采用較高級的冶煉方法（如電爐冶煉），故其硫、磷元素含量較低（dī）。
5.鎢在碳素鋼（gāng）中的作用
(1）鋼中含（hán）鎢量（liàng）高時有二（èr）次硬化作用，有紅（hóng）硬性，以及增加耐磨性。鎢對鋼的淬透性、回火穩定性、力學性能的影響均與鉬相似，但以質量計（jì），其作用效果不如鉬顯著。鎢提高鋼在高溫下的蠕變抗力與熱強性（xìng），當（dāng）與鉬複（fù）合使用時．效（xiào）果更佳。
（2）鎢能提高鋼的抗氫（qīng）作用的（de）穩（wěn）定性。鎢通常加入低碳和中碳（tàn）高（gāo）級優質合（hé）金結構鋼中，鎢能阻止熱處理時（shí）晶粒的長大和粗化，降低具回火脆化傾向，並顯著提高鋼的強度（dù）和韌性（xìng）。
6. 錳在低合金鋼（gāng）中的作用
（1）錳與（yǔ）鐵形成固溶體（tǐ）．可提高鋼中鐵素（sù）體和奧氏體的硬度和強度。在碳錳鋼（gāng）中（zhōng）常利用錳來提高鋼的強（qiáng）度，但它是材料的延展性有（yǒu）所降低，而且增加了應力腐蝕（shí）開裂的敏感性。在一般碳錳鋼和低合金鋼中，其（qí）含量在1%~2%。
（2）錳是良好的脫敏劑和脫硫劑。錳與硫形（xíng）成MnS，可防止因硫而導致的熱脆現象，從而改（gǎi）善鋼的熱加工性能。因此，在工業用鋼中一般都含有一定數（shù）最的錳。
（3）錳在鋼中由於能降低臨界轉變溫度．故碳錳鋼（gāng）的低溫衝擊韌性比（bǐ）碳素鋼好。
（4）錳能強烈增（zēng）加碳錳鋼的淬透性。含錳量較高時，有使鋼晶粒粗化並（bìng）增加鋼的回火脆（cuì）性（xìng）的不利傾向。
（5）錳對鋼的焊接（jiē）性有著不利的影響響（xiǎng）。為改善鋼的焊接性，應在許可的範圍內，適當降低鋼的含碳量。焊接時也需采用優質低氫焊（hàn）條和相應的焊接（jiē）工藝。
7.鉻在低合金鋼（gāng）中的（de）作用（yòng）
（1）隨含鉻（gè）量的增加．使鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼有良好的的抗高溫性和耐氧化（huà）介質腐蝕（shí）作用，並增加鋼的熱（rè）強性。但含鉻量太高時或者處（chù）理不當．易發生δ相和475℃回火脆化。
（2）鉻增加鋼的淬透性並有二次硬化作用。
（3）鉻是顯著提高鋼的脆性轉變溫度的元素，隨著含鉻量的增加，鋼的脆性轉變溫（wēn）度也逐步提高，衝擊值隨含鉻量增加而下降。
(4）在含（hán）鉬的鍋爐鋼中，加入少量的鉻，能肪止鋼在長期使用過程中的石墨化。
（5）在單一的鉻鋼中，材料的（de）焊接性能隨含鉻（gè）量的增加而（ér）惡化。
8．鋁（lǚ）在低合金鋼（gāng）中的（de）作用
（1）鋁與氮及氧的親和力很強，因此它也作為煉（liàn）鋼時（shí）的脫氧（yǎng）定氮劑（jì），井起到（dào）細化晶粒、阻抑碳鋼的時效、提高鋼在低溫下韌性（xìng）的作用。
（2）鋁作為（wéi）合金元素加入鋼中時（shí）能提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁性能．提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強（qiáng）廢（fèi）等。因此（cǐ），鋁在不起皮鋼（gāng）、電熱合金、磁鋼和滲氮鋼中，得到了廣泛的應用。
（3）鋁在鐵索體及珠（zhū）光體鋼中，當其含量較高時（shí），材料的（de）高溫強度（dù）和韌性（xìng）較低。
（4）當（dāng）含鋁量達到一定量時，可使鋼產生（shēng）鈍化現象，使鋼（gāng）在氧化性酸中具有耐蝕性，但（dàn）使鋼的焊接（jiē）性變壞。
（5）鋁還能提（tí）高鋼對硫化氫的耐蝕作用。含鋁量（liàng）在4％左右的鋼，在（zài）溫度不超過600℃時有較好的抗硫化氫腐蝕作用。
（6）在鋼鐵材料表麵鍍鋁和滲鋁，可以提高其抗氧化性和在工業和海洋（yáng）性氣氛中（zhōng）的耐蝕性。
（7）含鋁的鋼滲（shèn）氮後，在鋼的表麵形成一層牢固的薄而硬的彌散分布的氮化鋁層，從而（ér）提高其硬度和疲勞強度（dù），並改善其耐磨性。
（8）鋁是高錳低溫鋼的主要合金元素。一定量的鋁，有提高鐵錳奧（ào）氏體的穩定（dìng）度、抑製β—Mn相變的（de）作用，從而使鋁在低慍（yùn）鋼中得到了應用。
9.鉬（mù）在低合金（jīn）鋼的（de）作用
（1）鉬屬於強碳化物形（xíng）成元素（sù），當（dāng）其含量較低（dī）時，與鐵及碳形（xíng）成複（fù）雜的滲（shèn）碳體；當其含量較高時．則形成（chéng）特殊碳化物。在較高回火溫度下（xià），山於鉬的彌散分布，可使材料出現二（èr）次硬化。
（2）鉬對鐵紊體有固溶強化作用，同時也提高碳化物的穩定性，因（yīn）此對鋼的強度產生有利用。鉬是提高鋼熱強性最（zuì）有效的合金元（yuán）紊。鉬同（tóng）樣也能提高馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱強性。
（3）鉬在鋼中，由於形成特殊碳化（huà）物，可以改善在高溫高壓下抗氫侵蝕（shí）的作用。
（4）鉬常（cháng）與其它元素如錳、鉻配合使用，可顯（xiǎn）著（zhe）提高鋼的淬透性（xìng）；含鉬（mù）量約0.5%時，能抑製或降低其他合金（jīn）元紊導致的回火脆性。
（5）鉬在不鏽耐熱鋼中，也能使鋼表麵鈍化（huà），但作用不如（rú）鉻顯著。鉬與鉻相反，它既能（néng）在還（hái）原性酸(HCl、H2SO4、H2SO3)中又能在強氧化性鹽（yán）溶液(特別（bié）是含有氯離子時)中使鋼材表麵鈍化。因（yīn）此，鉬可以普遍提高鋼的耐蝕性能．
（6）鉬加入（rù）奧氏體耐酸（suān）鋼中，能顯著地提高材料對醋酸、環烷酸的耐（nài）蝕性，在含有（yǒu）氯化物的溶液中，常會引起奧氏體耐酸鋼的點腐蝕和晶間間腐（fǔ）蝕。材（cái）料中加入鉬後，這種傾向在很大程度上會被減緩或抑製。
10.鎳在（zài）高（gāo）合金鋼中的（de）作用
（1）鎳是擴大γ相區，形成無限固溶體的元素（sù），它是奧氏（shì）體不（bú）鏽鋼（gāng）中的主要元（yuán）素。
（2）鎳能細化鐵素體晶粒，改（gǎi）善鋼的低溫性能。含鎳量超過一定值的（de）碳鋼，其低溫脆化轉變溫（wēn）度顯著降低，而低溫衝（chōng）擊韌（rèn）性顯著提高，因此鎳鋼常（cháng）用於低溫材（cái）料。一般情況下，含鎳量達到3.5%的鎳鋼可以在-100℃低溫下使用，含（hán）鎳量達到9%的鎳鋼可在-196℃超低溫下使用。
（3）含鎳的低合金鋼還有（yǒu）較高的抗腐蝕疲勞的性能。鎳鋼不（bú）宜在含硫或一氧化碳的氣氛中加熱，因為鎳易與硫化合，在晶界上形成低熔點（diǎn）的NiS網狀組織而產牛熱（rè）脆。在高溫（wēn）時鎳將與—氧化碳化（huà）合形成Ni(CO)4氣體而由合金中逸出，從而在材料中（zhōng）留下孔洞。
（4）在不鏽（xiù）耐熱鋼（gāng）中，鎳與鉻、鉬等元紊適當（dāng）配合使材料在常溫下為奧氏體組織，即得到（dào）奧（ào）氏體不鏽鋼或耐熱鋼。然而，目前鎳在（zài）全世（shì）界範圍內都是一種比較（jiào）稀缺的元素，故作為一種合（hé）金元素，應該隻有在用其他（tā）素不（bú）能（néng）狀得所需要的性能時，才考慮使用它。
（5）由於鎳可降低（dī）臨界轉變濕度和降低鋼中各元素的擴散（sàn）速度，因而它可以提高鋼的淬透性。
（6）鎳（niè）不（bú）增加鋼對蠕變的抗力，因此一般不作為熱強鋼中的強化元紊。在奧氏體熱強鋼中（zhōng），鎳的作用隻是使鋼奧氏體化，鋼的（de）強度必須靠其他（tā）元素如鉬、鎢、釩、鈦、鋁來提高。
（7）鎳是有（yǒu）一定耐腐蝕（shí）能力的元素，對酸、堿、鹽以及大氣均具有一定的耐（nài）腐蝕能力。
11．鈦在高合金鋼中的作（zuò）用
（1）鈦是（shì）最強的碳化（huà）物形成元素，與氮、氧的親和力也（yě）極（jí）強，是良好（hǎo）的脫氣劑和固定氮（dàn）、碳的有效元素．正因（yīn）為這樣．含鈦的高台金鋼不宜用於鑄件。
（2）在奧氏體不鏽鋼中，由於鈦能固（gù）定碳，有（yǒu）防止和減輕材料晶司腐蝕和應力腐（fǔ）蝕的作用。如果奧氏體不鏽鋼（gāng）中的鈦、碳含量之比超過4.5時，由（yóu）於此時材料中的氧、氮和碳（tàn）可以全（quán）部（bù）被固定住（zhù），故使得材料對（duì）晶（jīng）間（jiān）腐蝕、應力腐蝕和堿脆有很好的抗力（lì）。
（3）當鈦以碳化鈦微粒存（cún）在時，由於它（tā）能細化鋼的晶粒並成為奧氏（shì）體分解時的有效晶核，可使鋼的淬（cuì）透性降低，但也使材（cái）料的（de）高溫固溶強化效（xiào）果降低。
（4）鈦能（néng）提高耐熱鋼的抗氧（yǎng）化性和熱強性。
（5）鈦作為（wéi）強碳化物形成元素，可以提高鋼在高溫、高壓、氫氣中的穩定性。當鋼中的含鈦量達到含碳量的4倍時（shí），可使鋼在高壓下對氫的穩定性幾乎高達600℃以上。
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