泵閥常用耐腐蝕材料

1、泵閥常用耐腐蝕材料1 腐蝕的分類及特點(diǎn)1.1 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點(diǎn)蝕有大有小，一般情況下，點(diǎn)蝕的深度要比其直徑大的多。點(diǎn)蝕經(jīng)唱法生在表面有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬上.由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性，當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子（如Cl）時(shí)，這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上，從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時(shí)，金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁┏鰴C(jī)體金屬，使其呈活化狀態(tài)，而鈍化膜處仍為鈍態(tài)，這樣就形成了活性鈍性腐蝕電池，由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，所以腐蝕往深處發(fā)展，金屬表面很快就被腐蝕成小孔，這種

2、現(xiàn)象被稱為點(diǎn)蝕.在石油、化工的腐蝕失效類型統(tǒng)計(jì)中，點(diǎn)蝕約占20%25%。流動(dòng)不暢的含活性陰離子的介質(zhì)中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件，促使點(diǎn)蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點(diǎn)蝕.PH值降低、溫度升高都會(huì)增加點(diǎn)蝕的傾向。氧化性金屬離子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促進(jìn)點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。但某些含氧陰離子（如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等）能防止點(diǎn)蝕.點(diǎn)蝕雖然失重不大，但由于陽極面積很小，所以腐蝕速率很快，嚴(yán)重時(shí)可造成設(shè)備穿孔，使大量的油、水、氣泄漏，有時(shí)甚至造成火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，危險(xiǎn)性很大。點(diǎn)蝕會(huì)使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇，在很多情況下點(diǎn)蝕是這些類型腐蝕的起源.

3、1.2 縫隙腐蝕在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動(dòng)受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕?？p隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn)，從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重障礙，甚至發(fā)生破壞事故。對(duì)鈦及鈦合金來說，縫隙腐蝕是最應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)中，氧氣濃度增加，縫隙腐蝕量增加；PH值減小，陽極溶解速度增加，縫隙腐蝕量也增加；活性陰離子的濃度增加，縫隙腐蝕敏感性升高。但是，某些含氧陰離子的增加會(huì)減小縫隙腐蝕量.1.3 應(yīng)力腐蝕材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力

4、（包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力，以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等）下，所出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕開裂.應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產(chǎn)生細(xì)長的裂縫，且裂縫擴(kuò)展很快，能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高，可達(dá)50%.應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個(gè)基本條件：一是材料對(duì)介質(zhì)具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來自工作應(yīng)力，也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在應(yīng)力腐蝕開裂事故中，由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上，而由工作應(yīng)力引起的則不足20%.應(yīng)力腐

5、蝕過程一般可分為三個(gè)階段。第一階段為孕育期，在這一階段內(nèi)，因腐蝕過程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果，使裂紋生核；第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時(shí)期，當(dāng)裂紋生核后，在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下，裂紋擴(kuò)展；第三階段中，由于拉應(yīng)力的局部集中，裂紋急劇生長導(dǎo)致零件的破壞.在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時(shí)，并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕，甚至腐蝕產(chǎn)物極少，有時(shí)肉眼也難以發(fā)現(xiàn)，因此，應(yīng)力腐蝕是一種非常危險(xiǎn)的破壞.一般來說，介質(zhì)中氯化物濃度的增加，會(huì)縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時(shí)間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50300之間.防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和

6、消除拉應(yīng)力兩方面來采取措施。主要是：一要盡量避免使用對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的材料；二在設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)要力求合理，盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì)；三在加工制造設(shè)備時(shí)，要注意消除殘余應(yīng)力.1.4 腐蝕疲勞腐蝕疲勞是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質(zhì)而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低，稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應(yīng)力值低于屈服點(diǎn)，在一定的臨界循環(huán)應(yīng)力值（疲勞極限或稱疲勞壽命）以上時(shí)，才會(huì)發(fā)生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應(yīng)力條件下就發(fā)生破斷，因而它是很危險(xiǎn)的.影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應(yīng)力交變速度、介質(zhì)溫度、介質(zhì)成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環(huán)速度、降低介質(zhì)的PH值或升高介質(zhì)的

7、溫度，都會(huì)使腐蝕疲勞強(qiáng)度下降。材料表面的損傷或較低的粗糙度所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，會(huì)使疲勞極限下降，從而也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度.1.5 晶間腐蝕晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中，沿著材料的晶粒間界受到腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。受這種腐蝕的設(shè)備或零件，有時(shí)從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結(jié)合力被破壞，材料幾乎喪失了強(qiáng)度，嚴(yán)重者會(huì)失去金屬聲音，輕輕敲擊便成為粉末.據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油、化工設(shè)備腐蝕失效事故中，晶間腐蝕約占4%9%，主要發(fā)生在用軋材焊接的容器及熱交換器上.一般認(rèn)為，晶界合金元素的貧化是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。通過提高材料的純度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少

8、量穩(wěn)定化元素（鈦、鈮），以控制晶界上析出的碳化物及采用適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫群瓦m當(dāng)?shù)募庸すに?，可防止晶間腐蝕的產(chǎn)生.1.6 均勻腐蝕均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個(gè)金屬表面上幾乎以相同速度進(jìn)行的腐蝕。在應(yīng)用耐蝕材料時(shí)，應(yīng)以抗均勻腐蝕作為主要的耐蝕性能依據(jù)，在特殊情況下才考慮某些抗局部腐蝕的性能.1.7 磨損腐蝕（沖蝕）由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程叫磨損腐蝕。磨損腐蝕可發(fā)生在高速流動(dòng)的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。有的過流部件，如高壓減壓閥中的閥瓣（頭）和閥座、離心泵的葉輪、風(fēng)機(jī)中的葉片等，在這些部位腐蝕介質(zhì)的相對(duì)流動(dòng)速度很高，使鈍化型耐蝕金屬材料表面的鈍化膜，因受到過分的機(jī)

9、械沖刷作用而不易恢復(fù)，腐蝕率會(huì)明顯加劇，如果腐蝕介質(zhì)中存在著固相顆粒，會(huì)大大加劇磨損腐蝕.1.8 氫脆金屬材料特別是鈦材一旦吸氫，就會(huì)析出脆性氫化物，使機(jī)械強(qiáng)度劣化。在腐蝕介質(zhì)中，金屬因腐蝕反應(yīng)析出的氫及制造過程中吸收的氫，是金屬中氫的主要來源。金屬的表面狀態(tài)對(duì)吸氫有明顯的影響，研究表明，鈦材的研磨表面吸氫量最多，其次為原始表面，而真空退火和酸洗表面最難吸氫。鈦材在大氣中氧化處理能有效防止吸氫.2 泵閥常用耐蝕材料序號(hào)牌  號(hào)代  號(hào)適  用  介  質(zhì)11Cr18Ni9（Ti）304、18-8

10、、B有機(jī)酸、低溫低濃度各種酸堿鹽200Cr18Ni9304L有機(jī)酸、低溫低濃度各種酸堿鹽，抗晶間腐蝕30Cr18Ni12Mo2（Ti）316、M稀硫酸、磷酸、有機(jī)酸，耐蝕性比304好400Cr18Ni12Mo2Ti316L稀硫酸、磷酸、有機(jī)酸，耐蝕性比304好，抗晶間腐蝕50Cr20Ni25Mo5Cu2904有機(jī)酸（醋酸、甲酸等）、磷酸、低溫稀硫酸和鹽酸600Cr20Ni25Mo5Cu2904L有機(jī)酸（醋酸、甲酸等）、磷酸、低溫稀硫酸和鹽酸，抗晶間腐蝕70Cr30Ni42Mo3Cu2804（因可合金）高溫高濃度燒堿和鹽及高溫40%50%硫酸80Cr20Ni42Mo3Cu2824（因可合金）高溫

11、高濃度燒堿和鹽及高溫40%50%硫酸90Cr24Ni20Mo2Cu3K合金60各種濃度的硫酸100Cr26Ni5Mo2Cu3CD-4MCu稀硫酸、磷酸（可時(shí)效硬化耐磨）1100Cr25Ni6Mo2MM-4硝酸磷肥專用鋼120Cr18Ni5Mo5NH55海水130Cr21Ni32Mo2Cu320號(hào)合金稀硫酸（t130，濃度40%左右）1400Cr10Ni20Mo1.5Si6CuSS920濃硫酸（t130，濃度93%98%）150Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Ni941全濃度常溫硫酸，特別適用100以下中等濃度（50%左右）硫酸160Cr30Ni6Mo2Mn1.5PD合金稀硫酸（濃度1%1.5

12、%，溫度80）170Cr27Ni31Mo4.5Cu228號(hào)合金（ZS28）鹽酸料漿180Cr13Ni7Si4S-05鋼中濃中溫硫酸190Cr17Ni17Si5S-05鋼（日本）高濃高溫硫酸2000Cr14Ni14Si4C4全濃度硝酸，特別適用濃硝酸，是目前濃硝酸用鋼綜合性能最好的鑄材2100Ni65Cu28Fe2.5Mn1.5蒙耐爾合金非氧化性介質(zhì)，氫氟酸、氫氧化鈉溶液，高溫?zé)龎A等220Ni60Mo22Fe20哈氏合金A硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸、蟻酸等230Ni65Mo28Fe5V哈氏合金B(yǎng)硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸、蟻酸等240Ni60Mo18Fe8Cr17Cu2.5Mn哈氏合金C冷硝酸、次氯酸、

13、氫氟酸等25STNiCr202鎳鑄鐵高溫高濃度燒堿26STSi15高硅耐蝕鑄鐵（G）硝酸、鉻酸、硫酸等（不含HCl）27ZGCr28高鉻鑄鐵（E）濃硝酸28TA2工業(yè)純鈦氧化性腐蝕介質(zhì)29TiAl6V4TC4氧化性腐蝕介質(zhì)30TiMo32鈦32鉬合金氧化性及還原性腐蝕介質(zhì)等31TiPd0.2鈦鈀合金氧化性腐蝕介質(zhì)，抗縫隙腐蝕能力強(qiáng)，對(duì)還原性酸有一定的耐蝕能力32TiMo0.3Ni0.8鈦鉬鎳合金與TiPd0.2相近，價(jià)格較TiPd0.2低33TiTa5鈦鉭合金熱濃硝酸及合成樹脂等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)3 常見世界各國標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)或牌號(hào)表標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)或牌號(hào)國家（地區(qū)）或標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)或牌號(hào)國家（地區(qū)）或標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)

14、構(gòu)GB中國國家標(biāo)準(zhǔn)AWS美國焊接學(xué)會(huì)JB中國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)BS英國H/HG/HGJ中國化工部標(biāo)準(zhǔn)COPANT泛美技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)YB中國冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)CSA加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ZB中國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)TQ機(jī)械電子工業(yè)部通用機(jī)械行業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)ECISS歐洲鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)ACI美國合金鑄造學(xué)會(huì)FED美國AECMA歐洲航天設(shè)備制造商協(xié)會(huì)GOST（前）蘇聯(lián)AFNOR法國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)IS印度AIR法國航空部標(biāo)準(zhǔn)化局ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織AISI美國鋼鐵學(xué)會(huì)JIS日本AMS美國航天航空材料技術(shù)規(guī)范MIL美國軍用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)ANSI美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)NBS美國國家標(biāo)準(zhǔn)局API美國石油學(xué)會(huì)NF法國AS澳大利亞SA

15、BS南非標(biāo)準(zhǔn)局ASME美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)SAE美國汽車工程師協(xié)會(huì)ASTM美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)UNI意大利全國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)4 常見金屬材料的力學(xué)性能名稱、代號(hào)、單位和涵義指    標(biāo)單位涵    義    說    明名    稱符號(hào)彈性指標(biāo)彈性模量EN/mm2金屬在彈性范圍內(nèi)，外力和變形成比例地增長，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系時(shí)（符合虎克定理），這個(gè)比例系數(shù)就稱為彈性模量，根據(jù)應(yīng)力，應(yīng)變的性質(zhì)通常又分為：彈性模量和切變模量，彈性模量的大小，相當(dāng)于引起物體單位變形時(shí)所需應(yīng)力之大小，是衡量材料剛度的指標(biāo)，彈

16、性模量愈大，剛度也愈大。切變模量GN/mm2彈性極限eN/mm2    這是表示金屬最大彈性的指標(biāo)，即在彈性變形階段，試樣不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力強(qiáng)度性能指標(biāo)抗拉強(qiáng)度bN/mm2指外力是拉力時(shí)的強(qiáng)度極限，它是衡量金屬材料強(qiáng)度的主要性能指標(biāo)抗彎強(qiáng)度bb或wN/mm2指外力是彎曲力時(shí)的強(qiáng)度極限抗壓強(qiáng)度bc或yN/mm2    指外力是壓力時(shí)的強(qiáng)度極限，壓縮試驗(yàn)主要適用于低塑性材料，如鑄鐵、塑料等抗剪強(qiáng)度N/mm2指外力是剪切力時(shí)的強(qiáng)度極限抗扭強(qiáng)度bN/mm2    指外力是扭轉(zhuǎn)力時(shí)的強(qiáng)度極限屈服點(diǎn)sN/mm2金屬承受載荷時(shí)，當(dāng)載

17、荷不再增加，但金屬本身的變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力叫屈服點(diǎn)屈服強(qiáng)度0.2N/mm2    金屬發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)，為便于測量，通常按其產(chǎn)生永久殘余變形量等于試樣原長0.2%時(shí)的應(yīng)力，作為屈服強(qiáng)度持久 強(qiáng)度 b /h N/mm2     指金屬在一定的高溫條件下，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力，一般所指的持久強(qiáng)度，是指在一定溫度下，試樣經(jīng)十萬小時(shí)后的破斷強(qiáng)度 蠕變 極限 % /h N/mm2     金屬在高溫環(huán)境下，即使所受應(yīng)力小于屈服點(diǎn)，也會(huì)隨著時(shí)間的增長而緩慢地產(chǎn)生永久變形，這種現(xiàn)象叫做蠕變，在一定的溫度下經(jīng)一定

18、的時(shí)間，金屬的蠕變速度仍不超過規(guī)定的數(shù)值，此時(shí)所能承受的最大應(yīng)力，稱為蠕變極限 硬度性能指標(biāo) 布氏 硬度 HBS HBW N/mm2     用淬硬小鋼球或硬質(zhì)合金球壓入金屬表面，以其壓痕面積除加壓在鋼球上的載荷，所得之商，即為金屬的布氏硬度數(shù)值。使用鋼球測定硬度450HBS；使用硬質(zhì)合金球測定硬度450HBW 洛氏硬度 C級(jí) HRC 無量鋼     用1471N載荷，將頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭，壓入金屬表面，取其壓痕的深度來計(jì)算硬度的大小，即為金屬的HRC硬度，HRC用來測量HB=230700的金屬材料，主要用于測定淬火鋼及較硬的金

19、屬材料 A級(jí) HRA     指用588.4N載荷和頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭所測定出來的硬度，一般用來測定硬度很高或硬而薄的金屬材料，如碳化物、硬質(zhì)合金或表面處理過的零件 B級(jí) HRB     指用980.7N載荷和直徑為1.59mm（即1/16in）的淬硬鋼球所測得的硬度。主要用于測定HB=60230這一類較軟的金屬材料，如退火鋼、銅、鋁等 維氏 硬度 HV N/mm2 用49.03980.7N以內(nèi)的載荷，將頂角為136°的金剛石四方角錐體壓頭壓入金屬的表面，以其壓痕面積除載荷所得之商，即為維氏硬度值，HV只適用于測定很薄

20、（0.30.5mm）的金屬材料，或厚度為0.030.05mm的零件表面硬化層的硬度，測定的數(shù)值比較準(zhǔn)確 肖氏 硬度 HSC HSD H （回跳高度）     利用一定重量（2.5g）的鋼球或金剛石球，自一定的高度（一般為254mm）落下撞擊金屬后，球又回跳到某一高度h，此高度為肖氏硬度值，其優(yōu)點(diǎn)是在金屬表面上不留下傷痕，缺點(diǎn)是測定值不夠準(zhǔn)確 塑性指標(biāo) 伸長率 L0=5d L0=10d 5 10 % 金屬受外力作用被拉斷以后，在標(biāo)距內(nèi)總伸長長度同原來標(biāo)距長度相比的百分?jǐn)?shù)，稱為伸長率。根據(jù)試樣長度的不同，通常用符號(hào)5或10來表示；5是試樣標(biāo)距長度為其直徑5倍時(shí)的伸長率，10是試

21、樣標(biāo)距長度為其直徑10倍時(shí)的伸長率 斷面 收縮率 %     金屬受外力作用被拉斷以后，其橫截面的縮小量與原來橫截面積相比的百分?jǐn)?shù)，稱為斷面收縮率。、的數(shù)值愈高，表明這種材料的塑性愈好，易于進(jìn)行壓力加工 韌性指標(biāo) 沖擊 韌度 aKU aKV J/m2 kJ/m2 沖擊韌度是評(píng)定金屬材料于動(dòng)載荷下承受沖擊抗力的力學(xué)性能指標(biāo)，通常都是以大能量的一次沖擊值作為標(biāo)準(zhǔn)的。試驗(yàn)結(jié)果，以沖斷試樣上所消耗的功與斷口處橫截面積之比值大小來衡量。由于aK值的大小不僅取決于材料本身，還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗(yàn)溫度的不同而變化，因而aK值只是一個(gè)相對(duì)指標(biāo) 沖擊 吸收功 AKU AKV J 疲勞

22、性能指標(biāo) 疲勞 極限 -1 -1n N/mm2 金屬材料在交變負(fù)荷的作用下，經(jīng)過無限次應(yīng)力循環(huán)而不致引起斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力，稱為疲勞極限。-1表示光滑試樣的對(duì)稱彎曲疲勞極限，-1n表示缺口試樣的對(duì)稱彎曲疲勞極限 按我國國家標(biāo)準(zhǔn)，一般鋼鐵材料采用107循環(huán)次數(shù)而不斷裂的最大應(yīng)力來確定其疲勞極限，對(duì)于有色金屬材料，則規(guī)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在108或更多周次，才能確定其疲勞極限 斷裂韌度性能指標(biāo) 平面應(yīng)變斷裂韌度 K1c N/mm1.5 斷裂韌度是衡量金屬材料在裂紋存在的情況下抵抗脆性開裂能力的指標(biāo)，它是現(xiàn)代斷裂力學(xué)在分析高強(qiáng)度材料使用過程中，發(fā)生一系列技術(shù)事故的基礎(chǔ)上而提出的一個(gè)新的重要的力學(xué)性能指標(biāo)。

23、根據(jù)材料的斷裂韌度和用無損探傷方法確定的內(nèi)部缺陷存在的情況，可以預(yù)知零件在工作過程中有無脆性斷裂的危險(xiǎn)，從而采取合金化與熱處理等措施，以滿足使用性能的要求。 斷裂韌度是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)，它是在裂紋試樣上測得的，主要適用于高強(qiáng)度材料或服役條件有可能促使零件脆斷的場合的普通強(qiáng)度材料。對(duì)一般機(jī)械零件，當(dāng)斷面尺寸不是太大，破壞形式主要是韌性斷裂時(shí)，仍可沿用傳統(tǒng)的五大力學(xué)性能指標(biāo)，無須提出斷裂韌度的指標(biāo)鋼鐵材料中主要元素及其對(duì)組織和性能的影響元素符號(hào)對(duì)組織的影響對(duì)  性  能  的  影  響Al縮小

24、相區(qū)，形成相圈；在鐵及鐵中的最大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力極強(qiáng)主要用來脫氧和細(xì)化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅(jiān)硬耐蝕的滲碳層。含量高時(shí)，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質(zhì)、H2S氣體的腐蝕作用。固溶強(qiáng)化作用大。在耐熱合金中，與鎳形成相（Ni3Al），從而提高其熱強(qiáng)性。有促使石墨化傾向，對(duì)淬透性影響不顯著As縮小相區(qū)，形成相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴(yán)重含量不超過0.2%時(shí)，對(duì)鋼的一般力學(xué)性能影響不大，但增加回火脆性敏感性B縮小相區(qū)，但因形成Fe2B，不形成相圈。在鐵及鐵中的最大溶解度分別為0.008%及0.02%    微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶

25、核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至完全消失C擴(kuò)大相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。在鐵及鐵中的最大溶解度分別為0.02%及2.1%    隨含量的增加，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，但降低其塑性和韌性Co無限固溶于鐵，在鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素有固溶強(qiáng)化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。提高鋼的MS點(diǎn)，降低鋼的淬透性Cr縮小相區(qū)，形成相圈，在鐵中無限固溶，在鐵中的最大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe，Cr）3C

26、，（Cr ，F(xiàn)e）7C3，（Cr ，F(xiàn)e）23C6等碳化物    增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。含量超過12%時(shí)，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用，并增加鋼的熱強(qiáng)性。為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時(shí)，易發(fā)生和475脆性Cu    擴(kuò)大相區(qū)，但不無限固溶；在鐵及鐵中的最大溶解度分別約2%或8.5%。在724及700時(shí)，在鐵中的溶解度劇降至0.68%及0.52%    當(dāng)含量超過0.75%時(shí)，經(jīng)固溶處理和時(shí)效后可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。含量低時(shí)，其作用與鎳相似，但較弱。含量較高時(shí)，對(duì)熱變形加工

27、不利，如超過0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在表面將形成一富銅層，在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界，在熱變形加工時(shí)導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象。如鋼中同時(shí)含有超過銅含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。在低碳低合金鋼中，特別與磷同時(shí)存在時(shí)，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。Cu2%3%在奧氏體不銹鋼中可提高其對(duì)硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對(duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性H擴(kuò)大相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠(yuǎn)大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減    氫易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)等不允許有的缺陷，也是導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。因此，應(yīng)采取

28、一切可能的措施降低鋼中的氫含量Mn    擴(kuò)大相區(qū)，形成無限固溶體。對(duì)鐵素體及奧氏體均有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用。為弱碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體替代部分鐵原子，形成合金滲碳體與硫形成熔點(diǎn)較高的MnS，可防止因FeS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過冷度，細(xì)化珠光體組織以改善其機(jī)械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。提高鋼的淬透性的作用強(qiáng)，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向Mo縮小相區(qū)，形成相圈，在鐵及鐵中的最大溶解度分別約4%及37.5%。強(qiáng)碳化物形成元素阻抑奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的能力最強(qiáng)，從而提高鋼的淬透性，并為

29、貝氏體高強(qiáng)度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時(shí)，能降低或抑止其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。在較高回火溫度下，形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。提高鋼的熱強(qiáng)性和蠕變強(qiáng)度，含Mo2%3%能增加耐蝕鋼抗有機(jī)酸及還原性介質(zhì)腐蝕的能力N擴(kuò)大相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在鐵及鐵中的最大溶解度分別約0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等    有固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強(qiáng)度，從而增加鋼的蠕變強(qiáng)度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用

30、；對(duì)鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆性Nb    縮小相區(qū)，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成相圈；在鐵及鐵中的最大溶解度分別約為1.8%及2.0%。強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素    部分元素進(jìn)入固溶體，固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)。固溶于奧氏體時(shí)，顯著提高鋼的淬透性；但以碳化物及氧化物微細(xì)顆粒形態(tài)存在時(shí)，卻細(xì)化晶粒并降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。微量鈮可以在不影響鋼的塑性或韌性的情況下，提高鋼的強(qiáng)度。由于細(xì)化晶粒的作用，提高鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉(zhuǎn)折溫度。

31、當(dāng)含量大于碳含量的8倍時(shí)，幾乎可以固定鋼中所有的碳，使鋼具有很好的抗氫性能；在奧氏體鋼中，可以防止氧化介質(zhì)對(duì)鋼的晶間腐蝕。由于固定鋼中的碳和沉淀硬化作用，可以提高熱強(qiáng)鋼的高溫性能，如蠕變強(qiáng)度等Ni    擴(kuò)大相區(qū)，形成無限固溶體，在鐵中的最大溶解度約10%。不形成碳化物    固溶強(qiáng)化及提高淬透性的作用中等。細(xì)化鐵素體晶粒，在強(qiáng)度相同的條件下，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。為主要奧氏體形成元素并改善鋼的耐蝕性能。與鉻、鉬等聯(lián)合使用，提高鋼的熱強(qiáng)性和耐蝕性，為熱強(qiáng)鋼及奧氏體不銹耐酸鋼的主要合金元素之一O縮小相區(qū)，但由于氧化鐵的形成，不形成相圈；在鐵及

32、鐵中的最大溶解度分別約為0.03%及0.003%固溶于鋼中的數(shù)量極少，所以對(duì)鋼性能的影響并不顯著。超過溶解度部分的氧以各種夾雜的形式存在，對(duì)鋼塑性及韌性不利P縮小相區(qū)，形成相圈；在鐵及鐵中的最大溶解度分別為2.8%及0.25%。不形成碳化物，但含量高時(shí)易形成Fe3P    固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用極強(qiáng)；與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。與硫錳聯(lián)合使用，增加鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴(yán)重。增加鋼的回火脆性及冷脆敏感性Pb    基本上不溶于鋼中含量在0.2%左右并以極微小的顆粒存在時(shí)，能在不顯著影響其他性能的前提下，改善鋼的被切削性RE    包括元素周期表B族中鑭系元素及釔和鈧，共17個(gè)元素。它們都縮小相區(qū)，除鑭外，都由于中間化合物的形成而不形成相圈；它們?cè)阼F中的溶解度都很低，如鈰和釹的溶解度都不超過0.5%。它們?cè)阡撝?，半?shù)以上進(jìn)入碳化物中，小部分進(jìn)入夾雜物中，其余部分存在于固溶體中。它們和氧、硫、磷、氮、氫的親和力很強(qiáng)，和砷、銻、鉛、鉍、錫等也都能形成熔點(diǎn)較高的化合物    有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)的