金屬材料知識（精品）

1、金屬材料知識概述承壓設(shè)備制造是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，各種生產(chǎn)工藝的要求各不盡和同，女m壓力 從真空到高壓甚至超高壓、溫度從低溫到高溫 以及腐蝕性、易燃、易爆物料等，使 得設(shè)備處在極其復雜的操作條件下運行。由于不同的生產(chǎn)條件對設(shè)備材料有不同的 要求，因此，合理的選用材料是設(shè)計承壓設(shè)備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如：對于高溫容器，由于鋼材在高溫的長期作用下，材料的力學性能和金屬組織都會發(fā) 生明顯的變化，加之承受一定的工作壓力，因此在選材時必須考慮到材料的強度及 高溫條件下組織的穩(wěn)定性。容器內(nèi)部盛裝的介質(zhì)人多具有一定的腐蝕性，因此需要考慮材料的耐腐蝕情況。 對于頻繁開、停車的設(shè)備或可能受到?jīng)_擊載荷作用的設(shè)備，還要考

2、慮材料的疲勞等。 而低溫條件下操作的設(shè)備，則需要考慮材料低溫下的脆性斷裂問題。一、金屬材料的分類二、金屬材料的性能三、影響材料性能的因素四、特種設(shè)備對材料的要求五、特種設(shè)備常用材料標準一、金屬材料分類黑色金屬：鐵和鐵的合金均稱為黑色金屬純鐵：化學純鐵含碳量幾乎為零，工業(yè)純鐵含碳量0.05%o純鐵是很軟的，一般不 應(yīng)用到實際中。鐵碳合金：以鐵為基礎(chǔ)，以碳為主要添加元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。生鐵：把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的，含碳量2%4.3% （也有資料稱 3.5%5.5%、2.11%-6.67%）的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，兒 乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔

3、等方法加工成形，主要用來 煉鋼和制造鑄件，如白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。也有習慣上把煉鋼生鐵叫做生鐵, 把鑄造生鐵簡稱為鑄鐵。鋼：含碳量在0.04%-2.3%z間（也有資料稱0.03%-1.2%）的鐵碳合金稱為鋼。為了 保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元索除鐵、碳外，還有硅、 猛、硫、磷等。有色金屬：除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁等。金屬材料分類（鋼材）1、按化學成分分類： 碳素鋼：簡稱碳鋼。除鐵、碳外主要含有少量si、mn及p、s等雜質(zhì),這些總含 量不超過2%,按含碳量不同分為：低碳鋼含碳量小于0.25%中碳鋼含碳量等于0.25%0.6%高碳鋼 含碳量大于0

4、.6% 合金鋼：除碳鋼所含元素外，還含有其它一些合金元素：如cr、ni、mo、w、v、 b等，按合金元素含量不同分類：低合金鋼合金元素含量小于5%中合金鋼 合金元素含量等于5%10%高合金鋼 合金元素含量大于10%金屬材料分類（鋼材）2、按用途分類： 建筑工程用鋼或構(gòu)件用鋼 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼 鋼筋用鋼等 結(jié)構(gòu)鋼機器零件用鋼調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷徹用鋼。彈簧鋼軸承鋼 工具鋼 刃具鋼、模具鋼、量具鋼 碳素工具鋼 合金工具鋼 高速工具鋼。 特殊用途用鋼不銹耐酸鋼、耐熱鋼、低溫用剛、耐候鋼、磁鋼等 專業(yè)用鋼如

5、橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機用鋼等。 金屬材料分類（鋼材）3、按冶煉中的脫氧方式分類： 沸騰鋼f 鎮(zhèn)靜鋼z 半鎮(zhèn)靜鋼 b 特殊鎮(zhèn)靜鋼tz金屬材料分類（鋼材）4、按金相組織分類 按退火狀態(tài)的 亞共析（鐵素體+珠光體）共析（珠光體）過共析和萊氏體鋼（珠光體+滲碳體） 按正火狀態(tài)的珠光體鋼貝氏體鋼馬氏休鋼奧氏體鋼 按加熱冷卻時有無發(fā)生相變的 鐵素休鋼、奧氏體鋼、雙相鋼等 金屬材料分類（鋼材）5、按品質(zhì)分類：p、s雜質(zhì)含量分類： 普通鋼p 含量w0.045%, s 含量w0.055% 優(yōu)質(zhì)鋼p 含量 w 0.040%, s 含量 w0.040% 高級優(yōu)質(zhì)鋼一ap 含量w0.035%

6、, s 含量w0.030% 特級優(yōu)質(zhì)鋼一e新容規(guī)tsgr0004第2.3條規(guī)定：用于焊接的碳素鋼和低合金鋼，p w0.035%, s w0.035%壓力容器專用鋼，基本要求：p w0.030%, s w0.020%；抗拉強度下限值大于540mpa, p w0.025%, s w0.015%；設(shè)計溫度低于-20°c ,抗拉強度下限值小于540mpa, p w0.025%, s w0.012%；設(shè)計溫度低于-20°c ,抗拉強度下限值人于540mpa, p w0.020%, s w0.010%o二、金屬材料性能為d合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、

7、構(gòu)件 在止常工作情況下應(yīng)具備的性能。金屬材料的性能一般包括使用性能和加工工藝性 能兩個方面使用性能：是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)的性能，它包括材料的物理、化學和 力學等性能。物理性能化學性能力學性能工藝性能：是指材料承受各種冷、熱加工的能力。冷、熱加工性能金屬材料性能一使用性能物理性能金屬材料在固態(tài)下所表現(xiàn)岀來得一系列物理現(xiàn)象叫金屬的物理性能，如密度、比重、 熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性和耐磨性等?；瘜W性能材料在常溫或高溫條件下，抵抗氧化或腐蝕介質(zhì)對其化學侵蝕的能力，一般包括耐腐 蝕性，抗氧化性等。耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力金屬和合金對周圍介質(zhì)，如人氣、水汽、各種電解

8、液侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。 化工生產(chǎn)中所涉及的物料，常會有腐蝕性。材料的耐蝕性不強，必將影響設(shè)備使用 壽命，有吋還會影響產(chǎn)品質(zhì)量?？寡趸裕褐附饘俨牧显诟邷叵?，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力在化工生產(chǎn)中，有很多設(shè)備和機械是在高溫下操作的，如氨合成塔、硝酸氧化爐、 石油氣制氫轉(zhuǎn)化爐、工業(yè)鍋爐、汽輪機等。在高溫下，鋼鐵不僅與自由氧發(fā)生氧化 腐蝕，使鋼鐵表面形成結(jié)構(gòu)疏松容易剝落的feo氧化皮；還會與水蒸氣、二氧化碳、 二氧化硫等氣體產(chǎn)生高溫氧化與脫碳作用，使鋼的力學性能下降，特別是降低了材 料的表面硬度和抗疲勞強度。因此，高溫設(shè)備必須選用耐熱材料。力學性能材料在不同環(huán)境（溫度、介質(zhì)、濕度）下，承受各種外加載

9、荷（拉伸、壓縮、彎曲、 扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變應(yīng)力等）吋所表現(xiàn)出的力學特征。金屬材料性能一使用性能力學性能1、強度金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。常用的強度判據(jù)如屈服強度、抗拉強 度。 屈服強度當金屬材料呈屈服現(xiàn)象時，在試驗期間達到塑性變形發(fā)生而力不增 加的應(yīng)力點。上屈服強度reh：屈服前的第一個峰值力下屈服強度rel：除笫一個谷值力z外，其它最小的谷值力規(guī)定非比例延伸強度rp 抗拉強度試樣在屈服階段之后所能抵抗最大應(yīng)力。rm指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。強度是機械零件（或 工程構(gòu)件）在設(shè)計、加工、使用過程屮的主要性能指標，特別是選材和設(shè)計的主要 依據(jù)。強度的測定拉伸實驗。金屬材料性

10、能一使用性能力學性能2、塑性斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形能力。常用的塑性判據(jù)是伸長率a和 斷面收縮率zo 伸長率原始標距的伸長（lulo）與原始標距（lo）之比的百分率。 斷后伸長率：a= （lu-lo） /lo, lu-lo斷后標距的殘余伸長。 斷面收縮率斷裂后試樣橫斷面積的最大縮減量（so-su）與原始橫截面積（so） 之比的百分率。3、冷彎性能用于衡量材料在室溫時的塑性。是焊接接頭常用的一種工藝性能試驗方法，它不僅可以考核焊接接頭的塑性，還可 以檢查受拉面的缺陷，分面彎、背彎、側(cè)彎三種。金屬材料性能一使用性能力學性能4、韌性一殄料在斷裂前吸收能量和進行塑傑變形的能力。金屬的韌性通常隨加載

11、速度提高、溫度降低、應(yīng)力集中程度加劇而減小。沖擊韌度（沖擊值）沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功。反映金屬材料對外來沖擊負荷的抵抗能力，一般由沖擊韌性值（ak）和沖擊功（ak） 表示,其單位分別為j/cm2和j （焦耳）。沖擊韌性或沖擊功試驗（簡稱“沖擊試驗"），因試驗溫度不同而分為常溫、低溫等； 按試樣缺口形狀分為” v”形缺口和”u”形缺口沖擊試驗兩種。沖擊韌度指標的實際意義在于揭示材料的變脆傾向。金屬材料性能一使用性能力學性能5、硬度材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。是比較各種材料軟硬的 指標。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含

12、義不 同，相互不能直接換算，但可通過試驗加以對比。常用硬度按其范圍測定分：布氏硬度（hbw）、洛氏硬度（hra h、k等標尺）、 維氏硬度（hv）等。硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。一般硬度越高，耐磨性越 好。金屬材料性能一使用性能力學性能6、蠕變在高溫和低于屈服強度的應(yīng)力作用下，材料塑性變形量隨時間延續(xù)而增 加的現(xiàn)象。與塑性變形不夙,塑從盤通常在應(yīng)力超過彈性極限z后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力 的作用時間相當長，它在應(yīng)力小予彈性極限曲也能出現(xiàn)。 蠕變極限在規(guī)定溫度下，引起試樣在一定時間內(nèi)蠕動總伸長率或恒定蠕變速率不超過規(guī)定值的最大應(yīng)力。蠕變在低溫下也會發(fā)生，但只有達到一定的溫度才

13、能變得顯著,稱溫度為蠕變溫度。 對各種金屬材料的蠕變溫度約為03tm, tm為熔化溫度，以熱力學溫度表示。通 常碳素鋼超過300-350攝氏度，合金鋼在400-450攝氏度以上吋才有蠕變行為 持久強度在規(guī)定溫度及恒定力作用下，試樣至斷裂的持續(xù)時間的強度。 金屬材料、機械零件和夠存抗高溫斷裂的能力,常以持久極限表示。試樣在一定溫 度和規(guī)定的持續(xù)吋間下，引起斷裂的應(yīng)力稱持久極限。金屬材料的持久極限根據(jù)高 溫持久試驗來測定。飛機發(fā)動機和機組的設(shè)計壽命一般是數(shù)百至數(shù)千小時，材料的 持久極限可以直接用相同時間的試驗確定。芯鍋爐、燃氣做和其他透刊仇鵬制造 中，機組的設(shè)計壽命一般為數(shù)萬小時以上，它們的持久極

14、限可用短時間的試驗數(shù)據(jù) 直線外推以得到數(shù)萬小時以上的持久極限。經(jīng)驗表明，嫁芟速度小的零修 達到持 久極限的時間較長。鍋爐管道對蠕變要求不嚴，但必須保證使用時不破壞，需要用 持久強度作為設(shè)計的主要依據(jù)。持久強度設(shè)計的判據(jù)是：工作應(yīng)力小于或等于其疊 用應(yīng)力,而許用應(yīng)力等于持久極限除以相應(yīng)的安全系數(shù)。金屬材料性能一使用性能力學性能7、疲勞材料在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下，在一處或兒處產(chǎn)生局部永久性累積性損 傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。 高周疲勞材料在低于其屈服強度的循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)104105以上循環(huán) 次數(shù)而產(chǎn)生的疲勞。 低周疲勞材料在接近或超過其屈服強度的低頻率循環(huán)應(yīng)力作用下

15、，經(jīng)102 105塑性應(yīng)變循環(huán)次數(shù)而產(chǎn)生的疲勞。 熱疲勞溫度循環(huán)變化產(chǎn)生的循環(huán)熱應(yīng)力所導致的疲勞。 腐蝕疲勞腐蝕環(huán)境和循環(huán)應(yīng)力（應(yīng)變）的復合作用所導致的疲勞。金屬材料性能一工藝性能工藝性能一是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下 表現(xiàn)出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力。由于 加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理 性能、切削加工性等。冷加工性能切削性能：切削加工性（可切削性，機械加工性）：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工 件的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度

16、以 及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學成分，力學性能，導熱性及加工硬 化程度等諸多因素有關(guān)。通常是用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般 講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度q （外角） 或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示愈大或d/a愈小，則材料的冷彎性愈好。 沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法 用杯突試驗進行檢驗。金屬材料性能一工藝性能工藝性能一是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下 表現(xiàn)出來的性能。熱

17、加工性能鑄造性能鑄造性（可鑄性）：指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能。鑄造性主要包 括流動性，收縮性和偏析。流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，收縮性是指鑄件 凝固吋，體積收縮的程度，偏析是指金屬在冷卻凝固過程中，因結(jié)晶先后差杲而造 成金屬內(nèi)部化學成分和組織的不均勻性。合金鋼與高碳鋼比低碳鋼偏析傾向人，因 此，鑄造后要用熱處理方法消除偏析。鍛造性能可鍛性:指金屬材料在壓力加工時,能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱 態(tài)或冷態(tài)下能夠進行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工?？慑懶缘暮脡闹饕c金屬材 料的化學成分有關(guān)。焊接性能焊接性（可焊性）：指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在一定的焊接

18、工藝 條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩個方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能， 即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能， 即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對使用要求的適用性?；ぴO(shè)備 廣泛采用焊接結(jié)構(gòu)，因此材料焊接性是重要的工藝性能。三、影響材料性能因索成分一工藝一組織一性能 影響材料性能的主要因素化學成分組織結(jié)構(gòu)加工工藝熱處理總響材料性能因素一化學成分1、碳（c）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當 碳當量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量 一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣

19、腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就 易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。2、硅（si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15-0.30% 的硅。如果鋼屮含硅量超過0.500.60%,硅就算合金元索。硅能顯著提高鋼的彈性極 限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.01.2%的 硅，強度可提高15-20%o硅和鈕、鴇、輅等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作 用，可制造耐熱鋼。含硅14%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業(yè)做矽 鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能3、猛（mn）：在煉鋼過程中，猛是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含猛0.300.50%

20、。 在碳素鋼屮加入0.70%以上時就算“猛鋼二 較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且 有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16mn鋼比a3屈 服點高40%。含鎰11 14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。 猛量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。4、磷（p）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變 壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%,優(yōu)質(zhì)鋼要 求更低些。5、硫（s）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和 韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。所以通常

21、 要求硫含量小于0.055%,優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%o在鋼中加入0.08-0.20%的硫， 可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。影響材料性能因素一化學成分6、氧（o）：氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉 鋼末期要加入猛、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以feo、mno> sio2、a12o3等夾雜形式，使鋼的強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性 等有嚴重影響。7、氮（n）：鐵素體溶解氮的能力很低。當鋼中溶有過飽和的氮，在放置較長一段 時間后或隨后在200-300°c加熱就會發(fā)生氮以氮化物形式的析出，并使鋼的硬度、 強度提高，塑性下降

22、，發(fā)生時效。鋼液屮加入al、ti或v進行固氮處理，使氮固 定在ain、tin或vn中，可消除時效傾向。8、氫（h）：鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、口點等缺陷?？邳c常在軋制的厚板、大 鍛件屮發(fā)現(xiàn)，在縱斷面屮可看到圓形或橢圓形的白色斑點；在橫斷面上則是細長的 發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點，使用時會發(fā)生突然斷裂，造成不測事故。因此，化 工容器用鋼，不允許有白點存在。氫產(chǎn)生白點冷裂的主要原因是因為高溫奧氏體冷 至較低溫時，氫在鋼屮的溶解度急劇降低。當冷卻較快時，氫原子來不及擴散到鋼 的表面而逸出，就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子 在不能擴散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力，這壓力超過

23、了鋼的強度極限而在該 處形成裂紋，即白點。影響材料性能因素一化學成分9、縮（cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，銘能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降 低塑性和韌性。輅乂能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重 要合金元素。10、銀（ni）：銀能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。銀對酸堿有較高的 耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采 用其他合金元索代用鐮鋸鋼。11、釦（mo）：鋼能使鋼的晶粒細化,捉高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠 的強度和抗蠕變能力（長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變）。結(jié)構(gòu)鋼中加入 鉗，能提高機械性能。還可以抑制合金

24、鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高 紅性。12、鈦(ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細化品粒力；降低時 效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在輅18銀9奧氏體不銹鋼中加入適當?shù)拟仯?避免晶間腐蝕。13、飢(v)：飢是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的飢可細化組織晶粒，提高強度和 韌性。飢與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。14、ww)：鶴熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鉤與碳形成碳化鶴有很高的 硬度和耐磨性。在工具鋼加鉤，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具 用。15、覩(nb)：覩能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性 和韌性有所

25、下降。在普通低合金鋼中加覘，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、 氨腐蝕能力。概可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加銳，可防止品間腐蝕現(xiàn)象。 影響材料性能因素一化學成分16、鉆(co)：鉆是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。17、銅(cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別 是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。 當銅含量小于0.50%對焊接性無影響18、鋁(a1)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼屮加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊 韌性，如作深沖薄板的08a1鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鋸、硅合用,

26、可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工 性能、焊接性能和切削加工性能。19、硼(珈 鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，捉高強度。氮(n): 氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。20、稀土(xt)：稀土元素是指元素周期表屮原子序數(shù)為5771的15個鐮|系元素。這 些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土"，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土， 可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌 性、焊接性，冷加工性能。在犁錚鋼中加入稀土，可提高耐磨性。影響材料性能因素一組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳平衡圖乂稱鐵碳

27、相圖或鐵碳合金狀態(tài)圖。它以溫度為縱坐標，碳含量為橫坐標, 表示在接近平衡條件(鐵-石墨)和亞穩(wěn)條件(鐵一碳化鐵)下(或極緩慢的冷卻條 件下)以鐵、碳為組元的二元合金在不同溫度下所呈現(xiàn)的相和這些相之間的平衡關(guān) 系。fe-fe3c平衡圖由包晶、共晶、共析三個基木反應(yīng)組成(下圖僅為純鐵和鋼 的部分)鐵碳合金狀態(tài)圖明確反映岀含碳量、溫度與組織狀態(tài)的關(guān)系，是研究鋼鐵的重要依 據(jù)，也是鑄造、鍛造及熱處理工藝的主要理論依據(jù)。它的許多基木特點即使對于復 雜合金鋼也具有重要的指導意義，如在簡單二元fec系屮出現(xiàn)的各種相，往往在復 雜合金鋼中也存在。當然，需要考慮到合金元索對這些相的形成和性質(zhì)的影響，因此研究所有

28、鋼鐵的組成和組織問題都必須從鐵碳平衡圖開始。工程上依據(jù)fe-fe3c 平衡圖把鐵碳合金分為三類，即工業(yè)純鐵(cw0.021%)、鋼(0.021-2.11 %c)和鑄鐵 (2.11 6.69%c)。實際加熱時鋼鐵的臨界點往往高于fe-fe3c平衡圖上的臨界點,冷卻時則低于平衡圖 的臨界點。如圖3所示，習慣上以a表示平衡圖上的臨界點，沿用奧斯蒙以法文加熱 的首字母c及冷卻的首字母r分別標志加熱和冷卻，ac表示加熱時的臨界點,ar表 示冷卻吋的臨界點。佚"4狀液0.772-11影響材料性能因索一組織結(jié)構(gòu) 常見的顯微組織奧氏體（a） 碳溶解在yfe鐵中形成的固溶體稱奧氏體。強度硬度不高，塑性

29、韌性很好，無磁性。鐵素體（f）碳溶解在afe中形成的固溶體稱鐵素體強度硬度低，塑性韌性好。滲碳體（fe3c）鐵碳合金屮的碳不能全部溶入afe或yfe中，其余部分的碳和鐵形成一種化合物（fe3c）,稱為滲碳體。硬而脆，隨c%增加，強度硬度提高，而塑性韌性下降。珠光體（p） 珠光體是鐵素體與滲碳體的機械混合物。性能介于f與fe3c之間。馬氏體（m） 馬氏體是鋼和鐵從高溫急冷下來的組織，是碳原子在afe中過飽 和的固溶體。具有很高的強度和硬度，但很脆；延展性差，易導致裂紋。魏氏組織粗大的過熱組織，塑性韌性下降，使鋼變脆。帶狀組織雙相共存的金屬材料在熱變形吋沿主伸長方向呈帶狀或?qū)訝罘植嫉慕M 織。碳對鐵碳合金性能的影響很大，鐵中加入少量的碳，強度顯著增加。這是由于碳引 起了鐵內(nèi)部組織的變化，從而引起碳鋼的力學性能的和應(yīng)改變。碳在鐵中的存在形 式有固溶體（兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來 形式的物體）、化合物和混合物三種。這三種不同的存在形式，形成了不同的碳鋼組 織。影響材料性能因索一晶粒度 晶粒度：用于描述品粒大小的參數(shù)常用的表