常見化學元素對金屬材料性能的影響.doc

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1、常見化學元素對金屬材料性能的影響1.對鋼材性能的影響（1）碳含量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差。（2）硫是鋼中的有害雜質(zhì)，含硫較多的鋼在高溫下進行壓力加工時，容易脆裂，這種現(xiàn)象通常稱為熱脆性。（3）磷能使鋼中的塑性及韌性明顯下降，特別在低溫時影響更為嚴重，這一現(xiàn)象稱為冷脆性。在優(yōu)質(zhì)鋼中，硫和磷的含量應嚴格控制。但從另一方面來看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷時，能使切削時切屑易斷，對改善鋼的可切削性是有利的。（4）錳能提高鋼的強度，消除或削弱硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性。含錳量很高的高合金鋼(高錳鋼)具有良好的抗磨性及其他物理性能。（5）硅含量增加可使鋼的硬度增加，但塑

2、性及韌性下降。電工用鋼中含一定量的硅能改善軟磁性能。（6）鎢可提高鋼的紅硬性和熱強性，并可提高鋼的耐磨性。（7）鉻能提高鋼的淬透性及耐磨性，改善鋼的抗氧化作用，提高鋼的抗腐蝕能力。（8）釩能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度、韌性及耐磨性。當它在高溫溶入奧氏體時，可增加鋼的淬透性;反之，當它以碳化物形態(tài)存在時，會降低鋼的淬透性。（9）鉬可顯著提高鋼的淬透性，提高熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和矯頑力。（10）鈦能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度及韌性。在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象。（11）鎳能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性，含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的

3、抗腐蝕能力。（12）硼的作用是當鋼中含有微量0.001~0.005%)硼時，鋼的淬透性可以成倍地提高。（13）鋁能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效，提高鋼在低溫下的韌性。鋁還能提高鋼的抗氧化性，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強度等。（14）銅在鋼中突出的作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時。2.對鑄鐵性能的影響鑄鐵中除了含有碳以外，還有硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。這些元素對鑄鐵的組織及性能都有一定的影響。（1）碳與硅石鑄鐵中的兩個主要元素，它們能促使鑄鐵中的碳以石墨形式存在，即能促進石墨化。鑄鐵中的石墨碳越多性質(zhì)越軟。因此往往通過控制鑄鐵中碳和硅的含量來保證一定的組織和性能

4、。（2）錳能阻止石墨化過程，抵消硫的有害影響，因此鑄鐵中含有適量的錳是有益的。（3）硫是一種有害元素，它強烈阻止石墨碳的形成，降低鑄鐵的流動性。鑄鐵的含硫量越少，其質(zhì)量越好。（1）磷對石墨化無明顯影響，含量較高時，可以增加鐵水的流動性，提高鑄鐵的耐磨性，但高磷鐵的缺點是質(zhì)硬而脆。3.對銅合金性能的影響(1)黃銅①鋅能改善黃銅的機械性能。在一定的含量范圍內(nèi)，隨著含鋅量的提高，黃銅的強度和延伸率都可隨之提高。②鋁可以提高黃銅的強度和耐蝕性，但鋁的含量高時會降低塑性。③鐵通常與錳一起加入黃銅中，能起細化晶粒作用，提高機械性能。④錫的主要作用是增加黃銅對海水的耐腐蝕能力，并有助于提高黃銅的強度。

5、⑤錳可以改善黃銅的機械性能，并能提高黃銅在海水、氯化物和過熱蒸汽中的耐蝕性。⑥鉛的加入主要是為了改善黃銅的切削性能，并提高減磨性，但會降低機械性能。⑦硅可以提高強度、硬度和鑄造性；但如含硅過高，塑性降低。（2）青銅①錫在一定含量內(nèi)，能提高青銅硬度、強度和塑性。但含量過高會使合金變脆，強度下降。②鋅可以顯著改善錫青銅的鑄造性能。③鉛可以提高錫青銅的減磨性，同時也可以改善它的切削加工性。④磷能提高合金的耐磨性。在錫青銅中加入少量磷有助于提高彈性極限和疲勞極限。⑤鋁在一定含量內(nèi)，可以提高合金的強度和塑性。鋁青銅并有優(yōu)良的抗蝕性。⑥鈹?shù)募尤?，可使合金具有時效硬化的特性，鈹青銅經(jīng)過熱處理后，具有很

6、高的強度、硬度及彈性。鈹青銅并有良好的耐磨性、耐蝕性及不起火花的特性。4.對鋁合金性能的影響按照成分及生產(chǎn)工藝特點，通常將鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。前者具有較高的塑性，適于壓力加工，故稱為形變鋁合金(如防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁等)；后者適于鑄造而不適于壓力加工，故稱為鑄造鋁合金。（1）形變鋁合金①銅和鎂能提高鋁合金的強度、硬度，尤其可以使鋁合金具有時效硬化的特性，使它能通過熱處理(淬火及時效)而顯著強化。②鋅可以提高鋁合金的時效硬化效率，在超硬鋁中就含有較多的鋅。③錳的作用主要是提高鋁合金的抗蝕性。④鈦可以細化晶粒。⑤硅在含鎂的鋁合金中，能增強合金的熱處理強化效果。⑥鐵和

7、鎳可以提高合金的熱強性。（2）鑄造鋁合金①硅在一定含量下，可以顯著改善鋁合金的鑄造工藝性，即提高澆鑄時的流動性；減小生成裂紋的傾向；減小線收縮率等。②銅和鎂可改善合金的熱處理強化能力。③鎳的加入提高合金的熱強性，使之適合于在高溫條件下工作。