136 图1-4布氏硬度试验原理图 120° 图1-5洛氏硬度试验原理图 图1-6维氏硬度试验原理图
金属材料中的化学元素 化工设备用钢中所包含的元素按作用可分为基本元素 添加元素和残留元素三大类。 基本元素有铁和碳。由铁.碳为主要化学元素组成的金属 称为铁碳合金,当含碳量小于或等于0.02%时称为铁,当含碳 量在0.02%至2.11%范围内时称为钢,当含碳量大于2.11%时称 为铸铁 残B元素有碗、磷、锰、磋、氧、氢、氮等,其中硫 磷、氧、氢元素对钢是有害的 添加元素是根据化工设备对钢的不同要求,需添加不同 的元素,组成不同成份的合金。在碳钢的基础上,冶炼的有 月的地加入合金元素生成的钢称合金钢。如选择性添加锰、 钥、钒、鎳、铬、钛、硼竽
二.金属材料中的化学元素 化工设备用钢中所包含的元素按作用可分为基本元素、 添加元素和残留元素三大类。 基本元素有铁和碳。由铁.碳为主要化学元素组成的金属 称为铁碳合金，当含碳量小于或等于0.02%时称为铁，当含碳 量在0.02%至2.11%范围内时称为钢，当含碳量大于2.11%时称 为铸铁。 残留元素有硫、磷、锰、硅、氧、氢、氮等，其中硫、 磷、氧、氢元素对钢是有害的。 添加元素是根据化工设备对钢的不同要求，需添加不同 的元素，组成不同成份的合金。在碳钢的基础上，冶炼时有 目的地加入合金元素生成的钢称合金钢。如选择性添加锰、 钼、钒、镍、铬、钛、硼等
①碳(C)在低合金钢中常与合金元素形成碳化物。在常温 和较低的温度下,能够起强化作用。但在高温下这些碳化物 容易分解,还会聚集长大,对蠕变抗力和持久强度能起不良 影响。碳对于钢的塑性、耐蚀性和抗氧化性等也有同样不良 影响。含碳量的増加,钢的可焊性下降。所以耐热钢中含碳 量一般要控制在0.20%以下 ②锰(Mn)是一种良好的脱氧剂,又是一种很好的脱硫剂, 焊接时经常利用它脱氧和脱硫。锰在钢中的含量小于2%时, 对于低合金钢来说,可提高钢的强度和韧性,对于中、高合 金钢而言,随着强度的增加,其塑性和韧性则要降低。增加 含锰量可以提高钢的耐磨性。锰形成碳化物,大量的碳可与 铁素体形成固溶体,使马氏体转变温度急剧下降。锰还能增 大钢对淬火、过热的敏感性
①碳(C)在低合金钢中常与合金元素形成碳化物。在常温 和较低的温度下，能够起强化作用。但在高温下这些碳化物 容易分解，还会聚集长大，对蠕变抗力和持久强度能起不良 影响。碳对于钢的塑性、耐蚀性和抗氧化性等也有同样不良 影响。含碳量的增加，钢的可焊性下降。所以耐热钢中含碳 量一般要控制在0.20%以下。 ②锰(Mn)是一种良好的脱氧剂，又是一种很好的脱硫剂， 焊接时经常利用它脱氧和脱硫。锰在钢中的含量小于2%时， 对于低合金钢来说，可提高钢的强度和韧性，对于中、高合 金钢而言，随着强度的增加，其塑性和韧性则要降低。增加 含锰量可以提高钢的耐磨性。锰形成碳化物，大量的碳可与 铁素体形成固溶体，使马氏体转变温度急剧下降。锰还能增 大钢对淬火、过热的敏感性
s③硅(Si)是强脱氧剂,若含量超过2%时会使钢的塑性和 韧性降低。硅在髙温下可以提髙抗氧化性能,焊接时硅易形 成高熔点夹杂物,即二氧化硅残留在焊缝中。 ④铬(Cr)能提高钢的硬度、耐蚀性和抗氧化性。因为铬 在钢材表面形成一层附着力很强的氧化膜,使钢材的氧化速 度减慢,从而提高钢的抗氧化性能。当含铬量大于12%时,能 显著提髙钢的电极电位,使钢材具有良好的耐蚀性;当铬量 在20%以下时,能提高钢的再结晶温度,提高钢的热强性;随 着含铬量增加,可焊性变差。 ⑤钼(Mo)是形成铁素体的主要元素,它可以提高钢的再 结晶温度,提髙低铬耐热钢的耐强性,并提髙钢的强度和硬 度;在含钼0.6%以下时还可以提高钢的塑性和韧性,从而降 低裂纹倾向。但钼有促进石墨化倾向,在合金中,常用量 般为0.5%—1%左右
③硅(Si)是强脱氧剂，若含量超过2%时会使钢的塑性和 韧性降低。硅在高温下可以提高抗氧化性能，焊接时硅易形 成高熔点夹杂物，即二氧化硅残留在焊缝中。 ④铬(Cr)能提高钢的硬度、耐蚀性和抗氧化性。因为铬 在钢材表面形成一层附着力很强的氧化膜，使钢材的氧化速 度减慢，从而提高钢的抗氧化性能。当含铬量大于12%时，能 显著提高钢的电极电位，使钢材具有良好的耐蚀性；当铬量 在20%以下时，能提高钢的再结晶温度，提高钢的热强性；随 着含铬量增加，可焊性变差。 ⑤钼(Mo)是形成铁素体的主要元素，它可以提高钢的再 结晶温度，提高低铬耐热钢的耐强性，并提高钢的强度和硬 度；在含钼0.6%以下时还可以提高钢的塑性和韧性，从而降 低裂纹倾向。但钼有促进石墨化倾向，在合金中，常用量一 般为0.5%--1%左右
⑥镍(Ni)主要是形成稳定的奥氏体组织,提高耐蚀性能, 它能提高奥氏体钢的高温强度和持久强度,提高钢的塑性,能 促使石墨化。镍铬同时存在时,钢材既具有较高塑性,又具有 较高的硬度和强度。 ⑦硫(S)是钢中有害元素,它和铁生成的FeS易与rFe形成 低熔点共晶体。在加工(1000-1200℃)时,共晶体熔化,导致 钢材在高温时破裂,这种现象称为“热脆”,在焊接时会产生 热裂纹。硫化物在钢中易造成偏析,降低焊接结构的抗层状撕 裂能力和钢材的韧性。 ⑧磷(P)也是钢中的有害元素,可使钢材的强度、硬度增 口、塑性和韧性下降,特别是降低低温A。这就是钢的“冷 脆性”。磷造成钢材偏析,钢材在回火过程中,磷偏析于晶界 引起钢材的回火脆性,这在Cr-Mo钢中特别明显。降低钢中的 P含量是改变钢材(特别是低温钢、中温钢及核电钢)韧性 最重要途径之一。因此优质钢要严格限制钢中的S、P含量
⑥镍(Ni)主要是形成稳定的奥氏体组织，提高耐蚀性能， 它能提高奥氏体钢的高温强度和持久强度，提高钢的塑性，能 促使石墨化。镍铬同时存在时，钢材既具有较高塑性，又具有 较高的硬度和强度。 ⑦硫(S)是钢中有害元素，它和铁生成的FeS易与r-Fe形成 低熔点共晶体。在加工(1000-1200℃)时，共晶体熔化，导致 钢材在高温时破裂，这种现象称为“热脆”，在焊接时会产生 热裂纹。硫化物在钢中易造成偏析，降低焊接结构的抗层状撕 裂能力和钢材的韧性。 ⑧磷(P)也是钢中的有害元素，可使钢材的强度、硬度增 加、塑性和韧性下降，特别是降低低温Akv。这就是钢的“冷 脆性”。磷造成钢材偏析，钢材在回火过程中，磷偏析于晶界， 引起钢材的回火脆性，这在Cr－Mo钢中特别明显。降低钢中的 S、P含量是改变钢材（特别是低温钢、中温钢及核电钢）韧性 最重要途径之一。因此优质钢要严格限制钢中的S、P含量