在自然界中,只有少數(shù)金屬元素例如金、銀、汞、鉑系金屬等存在游離形式,另外天外來客——隕石還帶來少量的銅和鐵等金屬單質(zhì)。其他絕大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在于各種礦物中,一般s區(qū)和d區(qū)ⅢB~Ⅲ族的金屬元素多以氧化物類型礦物形式存在,而p區(qū),ds區(qū)和d區(qū)Ⅲ族金屬元素易形成硫化物并共生在一起。此外,s區(qū)金屬元素也以鹵化物形式大量存在于海水,鹽巖礦中。
金屬元素在元素周期表里的排布:
主族(除H)為堿金屬元素,第二主族為堿土金屬元素。第三副族到第二副族為過渡金屬,過渡金屬一般密度較大,熔沸點較高,有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性和耐腐蝕性。過渡金屬的化合物及其溶液大多帶有顏色。
硅(Si)
1、提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。
2、硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比,這是一般彈簧鋼。
3、耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-20%的高硅鑄鐵,是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時,表面也將形成一層SiO2薄膜,從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。
4、磁鋼中的主要合金元素(含量在0.40%范圍內(nèi)時,改善熱裂傾向,含量高時,易形成柱狀晶,增加熱裂傾向)。
5、降低鋼的臨界冷卻速度,提高鋼的淬透性缺點:使鋼的焊接性能惡化。
錳鋼的主要缺點是:①含錳較高時,有較明顯的回火脆性現(xiàn)象;②錳有促進(jìn)晶粒長大的作用,因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上注意。這種缺點可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服;③當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時,會使鋼的焊接性能變壞;④錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。
缺點:①脫氧時如用鋁量過多,將促進(jìn)鋼的石墨化傾向;②當(dāng)含鋁較高時.其高溫強度和韌性較低。
硫(S)
1、硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在于鋼的晶粒周界,降低鋼的力學(xué)性能,優(yōu)制鋼含硫量一般應(yīng)限制在0.04%以下。
2、在機械制造中,有時為了改善某些鋼的切削加工性能,人為將含硫量提高,以形成硫化物,起中斷基體連續(xù)性的作用。
缺點:硫含量的提高,增加鑄件熱裂傾向。
氫(H)
煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫,鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高,在緩慢凝固條件下,氫以針孔形態(tài)析出??焖倌虝r,析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應(yīng)力狀態(tài),導(dǎo)致脆性。