生物体的化学元素及其作用

存在于生物体(植物和动物)内的元素大致可分为:

(1)必需元素，按其在体内的含量不同，又分为常量元素和微量元素;

(2)非必需元素;

人体内大约含30多种元素，其中有11种为常量元素，如C，H，

0，N，S，P，CI，Ca，Mg ，Na ，K 等，约占99.95 %，其余的0.05 %为微量元素或超微量元素。

必需元素是指下列几类元素:

(1)生命过程的某一环节(一个或一组反应)需要该元素的参与，即

该元素存在于所有健康的组织中;

(2)生物体具有主动摄入并调节其体内分布和水平的元素;

(3 )存在于体内的生物活性化合物的有关元素;

(4)缺乏该元素时会引起生化生理变化，当补充后即能恢复。

哪些是构成人体的必需元素？19世纪初，化学家开始分析有机化合物,

清楚地认识到活组织主要由C，H，0和N四种元素组成。仅这四种元素就约占人体体重的

96 %。此外，体内还有少量P。将人体内这五种元素的化合物挥发后就会留下一些白灰，大部分是骨骼的残留物，这灰乃是无机盐的集合，在灰里可找到普通的食盐(NaCI )。食盐并不仅仅是增进食物味道的调味品，而是人体组织中的一种基本成分。食草动物有时甚至达到要舔吃盐渍地，以便弥补食物中所缺乏的盐。

在实际研究中，确定某元素是否为必需元素，既与该元素在体内的浓

度有关，也与它的存在状态和生物活性密切相关。人体中的每一元素呈现不同的生物效应，而效应的强弱依赖于特定器官或体液中该元素的浓度及其存在的形态。对于每种必需元素，都有一段其相应的最佳健康浓度，有的具有较大的体内

恒定值，有的在最佳浓度和中毒浓度之间只有一个狭窄的安全限度。元素浓度和生物功能的相关性可用图表示。

有20?3O种普遍存在于组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它

们的生物效应和作用还未被人们认识，有待于研究，所以称它们为非必需元素。

另外一些则是能显著毒害机体的元素。如，血液中非常低浓度的铅、镉或汞，具有有害的作用，就可称为有毒元素，亦称有害元素。

从海水中必需微量元素的含量与人体中主要元素的对比，说明赖以生

存的环境中的元素是生物进化的结果。人类在适应生存和进化中，逐渐形成一套摄入、排泄和适应这些元素的保护机制，即人体内的元素，不论是常量或微量, 维持平衡状态是经过人类长期进化形成的。许多元素是否是必需还是有害，和摄入量（即在体内的浓度）有关。每一种必需元素在体内都有其合适的浓度范围,

超过或不足都不利于人体健康。例如，人们对碘的最小需要量为O.lmg /天, 耐受量为lOOOmg /天，当大于lOOOOmg /天即为中毒量。若人体自身用以维持稳态的调节机制出现障碍，便会发生疾病。有时元素的过量可能比缺乏更

令人担忧，因为某个元素的缺乏易于补充，而过量往往则难以清除，或清除过程中会产生副作用。另外共存元素的相互影响一一在生物体内存在协同或拮抗作用，对元素浓度比例的要求就更复杂了。例如锌可以抑制镉的毒性，铜可以促进铁的吸收等。由于元素间的相互作用，当评定某一微量元素对人体健康的影响时, 还必须考虑与其有关元素的存在。

表1归纳了主要生物元素及其功能。在生命物质中，除C，H，O，

S和N参与各种有机化合物外，其他生物元素各具有一定的化学形态和功能, 这些形态包括它们的游离水合离子，与生物大分子或小分子配体形成的配合物, 以及构成硬组织的难溶化合物等。

表1生物元素及其功能

元素

水，有机化合物的组成成分植物生长必需有机化合物组成成分有机化

合物组成成分水，有机化合物的组成成分

鼠的生长因素，人骨骼的成长所必需

Na 细胞外的阳离子，Na+

Mg 酶的激活，叶绿素构成，骨骼的成分

Si 在骨骼、软骨形成的初期阶段所必需

甲状腺素的成分

这些元素在生物体内所起到的生理和生化作用，主要有几个方面。

(1 )结构材料。无机元素中Ca ，P 构成硬组织，C ，H ，O ，N ，S 构成有机大分子结

Cl Zn

Se Mo

含在ATP 等之中，为生物合成与能量代谢所必需

蛋白质的组分，组成 Fe-S 蛋白质

细胞外的阴离子，CI-

细胞外的阳离子，K+

骨骼、牙齿的主要组分，神经传递和肌肉收缩所必需

鼠和绿藻生长因素，促进牙齿的矿化

促进葡萄糖的利用，与胰岛素的作用机制有关

酶的激活、光合作用中水光解所必需

最主要的过渡金属，组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫

蛋白等

红血球形成所必需的维生素 Br2的组分

铜蛋白的组分，铁的吸收和利用

许多酶的活性中心，胰岛素组分与肝功能肌肉代谢有关

黄素氧化酶，醛氧化酶.固氮酶等所必需鼠发育必需

构材料，如：多糖、蛋白质等。

(2 )运载作用。人对某些元素和物质的吸收、输送以及它们在体内的

传递等物质和能量的代谢过程往往不是简单的扩散或渗透过程，而需要有载体。

金属离子或它们所形成的一些配合物在这个过程中担负重要作用。如含有Fe2+ 的血红蛋白对02和CO2的运载作用等。

(3 )组成金属酶或作为酶的激活剂。人体内约有四分之一的酶的活性

与金属离子有关。有的金属离子参与酶的固定组成，称为金属酶。有一些酶必需有金属离子存在时才能被激活以发挥它的催化功能，这些酶称为金属激活酶。

(4 )调节体液的物理、化学特性。体液主要是由水和溶解于其中的电

解质所组成。生物体的大部分生命活动是在体液中进行的。为保证体内正常的生理、生化活动和功能，需要维持体液中水、电解质平衡和酸碱平衡等。存在于体液中的Na+，K+，Cl-等发挥了重要作用。

(5) “信使”作用。生物体需要不断地协调机体内各种生物过程，这

就要求有各种传递信息的系统。细胞间的沟通即信号的传递需要有接受器。化学信号的接受器是蛋白质。Ca2+作为细胞中功能最多的信使，它的主要受体是一

种由很多氨基酸组成的单肽链蛋白质，称钙媒介蛋白质(分子量为16700 )。氨

基酸中的竣基可与Ca2+结合。钙媒介蛋白质与Ca2+结合而被激活，活化后的媒介蛋白质可调节多种酶的活力。因此Ca2+起到传递某种生命信息的作用。也有细胞内信使，Ca2+也是细胞内信使。

有些元素可同时在几个方面发挥作用。例如Ca2+就有多方面的生物

功能。下面仅就Ca，P , Na , K等的主要生物功能作简要介绍。

钙是骨骼和牙齿的主要成分。调控人体正常肌肉收缩和心肌收缩，同

时起细胞信使作用，如图10-3所示。例如，血液中 Ca2+过多，会造成神经

传导和肌肉反应的减弱，使人对任何刺激都无反应，但血液中 Ca2+太少，又会造

成神经和肌肉的超应激性，在这种极度兴奋的情况下，微小的刺激，比如一个响声、咳嗽，就

可能使人陷入痉挛性抽搐。

磷，骨骼和牙齿中除了含 Ca 夕卜，磷也是一种重要的元素。体内90 %

的磷是以磷酸根p°;的形式存在，如牙釉质中的主要成分是羟基磷灰石

牙釉质是由不溶性物质所组成，称为羟基磷灰石它从牙齿上溶解下来称为去矿化，而形成时称为再矿化。在口腔中存在着这样一种平衡:

Ca5(PO4)3 OHCs) 尹企冗产(辺 + 3POJ- Caq) + 0H 飞河再矿化

健康的牙齿也同样存在这样的平衡。然而，当糖吸附在牙齿上并且发酵

时，产生的H+与0H —结合成H20以及而扰乱平衡，会引起更多的

C 如(OH)2&°几溶解，结果使牙齿腐蚀。氟化物通过取代羟基磷灰石中的 0H C 如㈣曲 ■和少量氟磷灰石

，氯磷灰石

等。

—有助于防止牙齿腐蚀，由此产生的CM（P0 心能抗酸腐蚀。

磷酸可以和有机化合物中的羟基（糖羟基、醇羟基），形成磷酸脂。如ATP

就是三磷酸腺苷，磷脂就是存在细胞膜。ATP水解时放出高能量，如ATP的水解与细胞里的一个放热反应（如肌肉收缩或大分子的合成）相配合，则ATP的水解就可为其他反应提供必要的能量。磷的化学规律控制着核糖、核酸以及氨基酸、蛋白质的化学规律，从而控制着生命的化学进化。身体中磷的主要作用见图

10-4所示。由于磷的分布很广，因此人们日常食品中很少缺少这种元素。

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垂藝（D卷1^^

常的51井

K+，Na+和CI —在体内的作用是错综复杂而又相互关联的。K+和

Na+常以KCI和NaCI的形式存在。K+，Na+，Cl —的首要作用是控制细胞、组织液和血液内的电解质平衡。这种平衡对保持体液的正常流通和控制体内的酸碱平衡都是必要的。Na+和K+ （与Ca2+和Mg2+ —起）有助于使神经和肌肉保持适当的应激水平。NaCI和KCI的作用还在于使蛋白质大分子保持在溶液之中，并使血液的粘性或稠度调节适当。胃里开始消化某些食物的酸和其他胃液、胰液及胆汁里的助消化的化合物，是由血液里的钠盐和钾盐形成的。另外，视网

膜对光脉冲反应的生理过程，也依赖于Na+，k+和Cl —有适当的浓度。显然,

人体的许多重要机能对这三种离子都有依赖关系，如下图所示。体内任何一种

钢材中各元素对性能性的影响

钢材中各元素对性能性的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，

使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18 镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶

化学元素对钢材性能的影响

化学元素对钢材性能的影响钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸铁。钢结构所用的钢材主要为碳素钢中的低碳钢和普通低合金钢。碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99％，碳及杂质元素约占l％。低合金结构钢中，除上述元素外还加入少量合金元素，后者总量通常不超过3％。碳及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影响。 1)基本元素 ①铁(Fe)：铁是钢材中最基本的元素，钢中铁元素含量一般超过97％。对于碳素钢而言，其铁素体的晶粒越细，钢的性能越好。 ②碳(C)：碳是形成钢材强度的主要成分，是仅次于铁的主要元素。碳的含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。按碳的含量区分，小于0．25％的为低碳钢，大于0．25％而小于0．6％的为中碳钢，大于0．6％的为高碳钢。钢结构用钢的含碳量一般不大于0．22％，焊接结构为了有良好的可焊性，含碳量应不大于0．2％。所以，建筑钢结构用的钢材基本上都是低碳钢。 2)有益元素 ①锰(Nn)：锰能显著提高钢材的强度而不过多地降低塑性和冲击韧性。锰有脱氧作用，是弱脱氧剂。锰还能消除硫对钢材的热脆影响。碳素钢中锰是有益的杂质，在低合金钢中它是合金元素。我国碳素钢中锰的含量在0．3％～0．8％，低合金钢在1．0％～1．7％。但锰会使钢材的可焊性降低，故应限制其含量。 ②硅(si)：硅有比锰更强的脱氧作用，是强脱氧剂。硅能使钢材的粒度变细，适量控制可提高强度而不显著影响塑性、韧性、冷弯性及可焊性。硅的含量在碳素镇静钢中为0．12％一0．3％，低合金钢中为0．2％～0．55％，过量时则会恶化可焊性及抗锈蚀性。 ③钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)：钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢材强度，又能保持良好的塑性、韧性。 ④铝(灿)、铬(cr)、镍(Ni)：铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅能进一步减少钢材中的有害氧化物，而且能细化晶粒。低合金钢的C，D及E级都规定铝含量不低于0．015％，以保证必要的低温韧性。铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。 3)有害元素 ①硫(s)：硫属于杂质，能生成易于熔化的硫化铁，当热加工及焊接使温度达800～1 000℃时，可能出现裂纹，称为热脆。硫还能降低钢的冲击韧性，同时影响疲劳性能与抗锈

各种化学元素在钢中的作用

本文出自一本很不好买的书，相当全面，偶然整理，希望对大家学习有帮助 —————————————————————— 有几位选手把我给气乐了，话说这段文章来自我爷爷的手抄本（不过现在老人家现在改复印了，挺时髦的），原书我没看到过所以不知道书名（我们有时候还是比较喜欢上世纪的老版书，比较严谨，实验室王老有本金相可是他老人家的宝贝，轻易不示人）。话说我码字是自娱自乐，目标受众也是学材料的同门，你们一帮连论文都没写过的大神忽然跳出来跟我这指责不尊重知识产权，真是好笑。想讨论问题，我欢迎，想骂人，出门左转菜市场。 —————————————————————— 为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。磷，硫，氮等在某些情况下也起到合金的作用。 (1)铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。（2）镍（Ni）镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。据统计，每增加1%的镍约可提高强度29.4Pa。随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。含镍3.5%的钢可在-100℃时使用，含镍9%的钢则可在-196℃时工作。镍不增加钢对蠕变的抗力，因此一般不作为热强钢的强化元素。镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减而显著变化，利用这一特性，可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。

化学丨常见化学元素的性质特征或结构特征

常见化学元素的性质特征或结构特征一、氢元素 1.核外电子数等于电子层数的原子； 2.没有中子的原子； 3.失去一个电子即为质子的原子； 4.得一个电子就与氦原子核外电子排布相同的原子； 5.质量最轻的原子；相对原子质量最小的原子；形成单质最难液化的元素； 6.原子半径最小的原子； 7.形成的单质为相同条件下相对密度最小的元素； 8.形成的单质为最理想的气体燃料； 9.形成酸不可缺少的元素；二、氧元素 1.核外电子数是电子层数4倍的原子； 2.最外层电子数是次外层电子数3倍的原子； 3.得到两个电子就与氖原子核外电子排布相同的原子； 4.得到与次外层电子数相同的电子即达到8电子稳定结构的原子； 5.地壳中含量最多的元素； 6.形成的单质是空气中第二多的元素； 7.形成的单质中有一种同素异形体是大气平流层中能吸收太阳光紫外线的元素； 8.能与氢元素形成三核10电子分子（H2O）的元素； 9.能与氢元素形成液态四核18电子分子（H2O2）的元素； 10.在所有化合物中，过氧化氢（H2O2）中含氧质量分数最高；

11.能与氢元素形成原子个数比为1:1或1:2型共价液态化合物的元素； 12.能与钠元素形成阴、阳离子个数比均为1:2的两种离子化合物的元素；三、碳元素 1.核外电子数是电子层数3倍的原子； 2.最外层电子数是次外层电子数2倍的原子； 3.最外层电子数是核外电子总数2/3的原子； 4.形成化合物种类最多的元素； 5.形成的单质中有一种同素异形体是自然界中硬度最大的物质； 6.能与硼、氮、硅等形成高熔点、高硬度材料的元素； 7.能与氢元素形成正四面体构型10电子分子（CH4）的元素； 8.能与氢元素形成直线型四核分子（C2H2）的元素； 9.能与氧元素形成直线型三核分子（CO2）的元素。四、氮元素 1.空气中含量最多的元素； 2.形成蛋白质和核酸不可缺少的元素； 3.能与氢元素形成三角锥形四核10电子分子（NH3）的元素； 4.形成的气态氢化物（NH3）能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的元素； 5.能与氢、氧三种元素形成酸、碱、盐的元素； 6.非金属性较强，但形成的单质常用作保护气的元素。五、硫元素 1.最外层电子数是倒数第三层电子数3倍的原子；

化学元素对金属材料性能的影响

化学元素对金属材料性能的影响 C：碳含量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差,焊接性能越坏。钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 Cr: 铬能提高钢的淬透性及耐磨性，改善钢的抗氧化作用，提高钢的抗腐蚀能力。在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 Mo: 钼可显著提高钢的淬透性，提高热强性，防止回火脆性，提高剩磁和矫顽力。钼能使钢的晶粒细化，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 V: 钒能细化钢的晶力组织，提高钢的强度、韧性及耐磨性。当它在高温溶入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它以碳化物形态存在时，会降低钢的淬透性。钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 Ni: 镍能提高钢的强度和韧性，提高淬透性，含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力。镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 Ti: 钛能细化钢的晶粒组织从而提高钢的强度及韧性。在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象。钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，

C、Mn、Si、S、P、Cr、Mo元素在钢中的作用和热处理时的影响

1、铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；含量超过12%时。使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。还增加钢的热强性，铬为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。 (1) 对钢的显做组织及热处理的作用 A、铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城。铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等．铬与铁可形成金属间化合物σ相(FeCr) B、铬使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少 C、减缓奥氏体的分解速度，显著提高钢的淬透性．但亦增加钢的回火脆性倾向 (2)对钢的力学性能的作用 A、提高钢的强度和硬度．时加入其他合金元素时，效果较显著 B、显著提高钢的脆性转变温度 C、在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降 (3)对钢的物理、化学及工艺性能的作用 A、提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较高的表面光洁度 B、降低钢的电导率，降低电阻温度系数 C、提高钢的矫顽力和剩余磁感．广泛用于制造永磁钢 D、铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铭时，显著提高钢的耐腐蚀性能（特别是硝酸）。若有铬的碳化物析出时，使钢的耐腐蚀性能下降 E、提高钢的抗氧化性能 F、铬钢中易形成树枝状偏析，降低钢的塑性 G、由于铬使钢的热导率下降，热加工时要缓慢升温，锻、轧后要缓冷 (4)在钢中的应用 A、合金结构钢中主要利用铬提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性 B、弹簧钢中利用铬和共他合金元素一起提供的综合性能 C、轴承钢中主要利用铬的特殊碳化物对耐磨性的贡献及研磨后表面光沽度高的优点 D、工具钢和高速钢中主要利用铬提高耐磨性的作用，并具有一定的回火稳定性和韧性 E、不锈钢、耐热钢中铬常与锰、氮、镍等联合便用，当需形成奥氏体钢时，稳定铁素体的铬与稳定奥氏体的锰、镍之间须有一定比例，如Cr18Ni9等 F、我国铬资源较少．应尽量节省铬的使用 2、钼(Mo) 钼在钢中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。在渗碳钢中钼除具有上述作用外，还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的

常见化学元素化合价

化学元素的化合价助记口诀一价氢氯钠钾银，二价氧钙钡镁锌，三铝四硅五价磷，二三铁，二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见。正一钾钠银氢铵正二钙镁钡和锌三铝四硅氧负二一二铜二三铁二四碳氟氯负一磷正五氢氧根-1 硝酸根-1 硫酸根-2 碳酸根-2 一价氢氯（负）钾钠银二价氧（负）钡钙镁锌三铝四硅五价磷二三铁，二四碳二四六硫都齐全（-2、+4、+6）铜汞二价最常见莫忘单质价为零最常见的有：氢正一，氧负二

常见元素及原子团的化合价表

化学式的写法 1、各种物质的化学式都是通过实验方法测定出来的，一种纯净物只能由一个化学式来表示，不能主观臆造 2、单质的化学式的写法（1）金属单质、固体非金属单质、稀有气体单质用元素符号表示。如金属单质：Fe （铁）、Na （钠）；固体非金属：S （硫）、P （磷）等；稀有气体：He （氦）、Ne （氖）等（2）氧气等多原子分子构成的单质，在元素符号的右下角添上下标，表示一个分子含有多少个该原子。如：O 2（氧气）、O 3（臭氧），Cl 2（氯气） 3、化合物的化学式的写法——根据化合价来写化学式（1）一般是正价的元素（或原子团）写在左边，负价元素（或原子团）写在右边（2）在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属呈负价；在化合物中，氧元素一般呈-2价，氢元素一般呈+1价（3）化合物中，各种元素化合价的代数和为零注意：（1）标注某元素的化合价时，务必要写在该元素符号的正上方，先标电性，后标数目如：+2表示在氧化铜中铜元素呈+2价（2）某些元素具有可变价态，它们表示在与其他元素化合形成化合物时，会出现多种可能特别：Fe 在命名时，+3价就是铁，而在+2价时要被称为亚铁 9、初中一般常见的原子团及化合价 10、化学式反映了物质的组成 1、化学式（formular ），就是用元素符号和数字的组合来表示纯净物组成的式子。提出的依据：任何纯净物都有固定的组成，不同的物质组成不同 2、化学式所表示的含义（一般包括宏观和微观角度）微观上：表示某物质；表示该物质由哪些元素组成的宏观上：表示该物质的一个分子或者一个原子；由分子构成的物质，还可以表示一个分子的构成情况 +2 CuO

钢铁中的元素及作用

各种元素在钢铁中的作用钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。各种元素在钢铁中有什么作用碳（Carbon) 存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳，也成为高碳钢。铬（Chromium) 增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈锰（Manganese）重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。钼（Molybdenum）碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。镍（Nickle）保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。硅（Silicon）有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。钨（Tungsten）增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。钒（Vanadium）增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420V A含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒按钢的用途分类一、结构钢（1)建筑及工程用结构钢简称建造用钢，它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。（2)机械制造用结构钢--是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等根据含碳量和用途的不同﹐这类钢大致又分为三类﹕ 1. 小于0.25％C为低碳钢﹐其中尤以含碳低于0.10%的08F﹐08Al等﹐由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐……等﹐20G则是制造普通锅炉的主要材料﹐此外﹐低碳钢也广泛地作为渗碳钢﹐用于机械制造业﹐ 2. 0.25～0.60％C为中碳钢﹐多在调质状态下使用﹐制作机械制造工业的零件。调质多少22~34HRC,能得到综合机械性能,也便于切削. 3. 大于0.6％C为高碳钢﹐多用于制造弹簧﹑齿轮﹑轧辊等﹐根据含锰量的不同﹐又可

初中化学常见元素表

初中化学基础知识总结和常用口诀一、物质的学名、俗名及化学式 ⑴金刚石、石墨：C ⑵水银、汞：Hg (3)生石灰、氧化钙：CaO (4)干冰（固体二氧化碳）：CO2 (5)盐酸、氢氯酸：HCl (6)亚硫酸：H2SO3 (7)氢硫酸：H2S (8)熟石灰、消石灰：Ca(OH)2 (9)苛性钠、火碱、烧碱：NaOH (10)纯碱：Na2CO3 碳酸钠晶体、纯碱晶体：Na2CO3·10H2O (11)碳酸氢钠、酸式碳酸钠：NaHCO3 (也叫小苏打） (12)胆矾、蓝矾、硫酸铜晶体：CuSO4·5H2O (13)铜绿、孔雀石：Cu2(OH)2CO3（分解生成三种氧化物的物质） (14)甲醇：CH3OH 有毒、失明、死亡 (15)酒精、乙醇：C2H5OH (16)醋酸、乙酸（16.6℃冰醋酸）CH3COOH（CH3COO- 醋酸根离子）具有酸的通性 (17)氨气：NH3 （碱性气体） (18)氨水、一水合氨：NH3·H2O（为常见的碱，具有碱的通性，是一种不含金属离子的碱） (19)亚硝酸钠：NaNO2 （工业用盐、有毒）

常用元素化合价歌：一价氢、锂、钠、钾、银，二价氧、镁、钙、钡、锌，铜、汞一、二，铁二、三，碳、锡、铅在二、四寻，硫为负二和四、六，负三到五氮和磷，卤素负一、一、三、五、七，三价记住硼、铝、金。正一氢钠钾和银，正二镁钙钡和锌；铝价正三氧负二，以上价数要记真。铜正一二铁二三，最高四价硅和碳；硫显负二正四六，负三正五磷和氮；氯价最常显负一，还有正价一五七；锰显正价二四六，最高正价也是七。多看看书,多背化学方程式挺容易的化学不难慢慢就记住啦呵呵刚看见个顺口溜也许可以帮到你,其实也不用刻意地去记,我觉得元素化合价常用口诀表（金属显正价，非金属显负价）一价钾钠氯氢银，二价氧钙钡镁锌，三铝四硅、五价磷，二三铁、二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见，单质价数都为零。

各化学元素对钢材的影响

各化学元素对钢材的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

组成生物体的化学元素教案

组成生物体的化学元素教案【教学目的】 1．组成生物体的化学元素主要有20多种，包括大量元素和微量元素。 2．组成生物体的主要化学元素的重要作用。 3．生物界与非生物界的统一性和差异性。【教学重点】组成生物体的化学元素的种类（大量元素及微量元素）和重要作用。【教学难点】生物界与非生物界的统一性和差异性。【教学用具】玉米和人体的主要化学元素的种类和含量对比表图片。【教学方法】教师讲述与学生讨论相结合的方式。【教学安排】 10分钟【教学过程】引言在绪论的学习中我们已经知道了生物体有6个基本特征。首先我们一起来回忆一下这六个特征？分别是共同的物质基础、细胞、新陈代谢、生长、繁殖和遗传、应激性。对于地球上已知的大约800多万种生物来说，无论它们个体的大小、形态、结构和生理功能如何，它们的生命活动都有共同的物质基础。而这些物质主要是指组成生物体的化学元素和化合物。这一节课我们来了解组成生物体的化学元素。一、组成生物体的化学元素组成生物体的化学元素种类有许多，它们的含量也各不相同，下面我们以玉米和人体为例（如左图），来说明组成生物体的化学元素的种类和含量。思考题：组成玉米和人体的各种化学元素在含量有什么共同点和不同点？

共同点：在这些元素中，C、O、H、N 这4种元素的含量最多。不同点：（1）组成生物体的化学元素虽然大体相同，但是，在不同的生物体内，各种化学元素的含量相差很大。例如：元素O在玉米体内占44.43 %，而在人体内只占14.62 %；元素N在玉米体内占6.24 %，而在人体内只占9.33 %。（2）在同种生物体内，各种化学元素的含最相差也很大。例如：人体内，C占55.99%，而S只占0.78%，Zn更少，只占0.01%。图中所列的化学元素并不是组成生物体的所有化学元素，在生物体的细胞内至少可以找到62种元素，其中常见的约有29种，其中重要的有24种。所以，一般情况下可以说组成生物体的化学元素主要有20多种。从图中我们可以知道，组成玉米和人体的基本元素是C。C、H、O、N、P、S这6种元素是组成原生质的主要元素，大约共占原生质总量的97%。由于不同生物的元素种类大体相同，常见的有20多种，而不同生物的同种元素的含量不同，同种生物不同元素含量不同。因此，根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量，我们将这些主要的生物元素分为两大类： 1.大量元素：指含量占生物体总量万分之一以上的元素。例如C、H、O，N、P、S、K、Ca、 Mg等。其中，C、0、N、H是组成生物体的基本元素。 2.微量元素：通常是指生物进行生命活动所必需，但需要量却很少的一些元素。例如Fe、 Mn、Zn、Cu、B、Mo等。强调：微量元素在生物体内的含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。例如：微量元素B（硼）能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，当柱头和花柱中积累了大量B时，有利于受精作用的顺利进行。在缺少B时，花药和花系萎缩，花粉发育不良，也就是我们常说的“花而不实”。二、组成生物体的化学元素的重要作用主要有两方面的重要作用：一是化学元素进一步组成多种多样的化合物，是生物体生命活动的物质基础。如蛋白质、核酸、糖类、脂肪等生命活动的基本物质。例如具有生物催化作用的酶蛋白，具有免疫作用的抗体蛋白，就是由C、H、O、N等元素组成的。所有的生物的遗传物质--核酸就是由C、H、O、N、P等元素组成的。二是能够影响生物体的生命活动。举例：Mg：叶绿素的组成元素，植物缺镁，患“黄叶病”。 B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺少B时，“花而不实”。 Fｅ：血红蛋白的组成元素，缺Fe患“缺铁性贫血”。Ｉ：甲状腺素的组成元素，当缺乏时会造成甲状腺合成减少，引起甲状腺肿胀，俗称“大脖子病”。

初中化学常见的元素符号

常见的元素符号：氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙。锰钡碘H He Li Be B , C N O F Ne , Na Mg Al Si P , S Cl Ar K Ca 。Mn Ba I 金属活动性顺序：钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢铜汞银铂金 K Ca Na Mg Al， Zn Fe Sn Pb（H），Cu Hg Ag Pt Au 常见元素的化合价：金正，非负，单质零，氢+1，氧-2，正负总价和为零。钾钠银氢+1价，钙镁钡锌+2价；氟氯溴碘-1价，通常氧是-2价；铜+1，+2铝+3；铁有+2，+3 硅+4； 2，4，6硫 2，4碳；氮磷-3，+5最常见；2，4，6，7锰变价；单质中元素零价要记清。化学式：单质：氢气H2氧气O2氮气N2氯气Cl2氖气Ne碳 C 铜Cu铁Fe 化合物：氧化物：一氧化碳CO二氧化碳CO2五氧化二磷P2O5二氧化硫SO2二氧化锰MnO2三氧化二铁Fe2O3四氧化三铁Fe3O4 氧化亚铁FeO氧化镁MgO氧化钙CaO三氧化二铝Al2O3 氧化汞HgO氧化铜CuO 酸：盐酸HCl硫酸H2SO4硝酸HNO3碳酸H2CO3磷酸H3PO4碱：氢氧化钠NaOH氢氧化钙Ca(OH)2氢氧化钡Ba(OH)2氢氧化钾KOH 氢氧化铁（红褐色）Fe(OH)3氢氧化铜（蓝色）Cu(OH)2 盐：氯化钠NaCl氯化镁MgCl2氯化铝AlCl3 氯化钾 KCl氯化铁FeCl3氯化亚铁FeCl2氯化锌ZnCl2 氯化钡BaCl2氯化铜CuCl2氯化银AgCl（盐酸盐）碳酸钙CaCO3碳酸钠Na2CO3碳酸钾K2CO3碳酸钡BaCO3 硫酸亚铁FeSO4硫酸铁Fe2(SO4)3硫酸钠Na2SO4硫酸镁MgSO4 硫酸铝Al2(SO4)3硫酸铜CuSO4硫酸锌ZnSO4硫酸钡BaSO4 硝酸银AgNO3硝酸汞Hg(NO3)2硝酸锌Zn(NO3)2硝酸钡Ba(NO3)2 -1硝酸、氢氧根，-2碳酸、硫酸根，-3记住磷酸根，+1价的是铵根。

各元素对钢材的影响

（ a ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．（ b ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．（ c ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．（ d ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．（ e）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．（ f）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销钉,螺母等标准件.冷镦工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对钢材的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能. 力学性能要求 1．屈服强度σs及变形抗力尺可能的小，这样可使单位变形力相应减小，以延长模具寿命。 2．钢材的冷变形性能要好，即材料应有较好的塑性，较低的硬度，能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。3．钢材的加工硬化敏感性尽可能的低，这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。二、化学成份要求冷镦钢 1．碳（C）碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低。实践证明，含碳量每提高0.1%，其屈服强度σs约提高27.4Mpa；抗拉强度σb提高58.8~78.4Mpa；而伸长率δ则降低4.3%，断面收缩率ψ降低7.3%。由此可见，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。在生产实际中，冷镦，冷挤用钢的含碳量大于0.25%时，要求钢材在拉拔前要进行球化退火。对于变形程度为65%~80%的冷镦件，不经过中间退火而进行三次镦锻变形时，其含碳量不应超过0.4%。2．锰（Mn）锰在钢的冶炼中与氧化铁作用（Mn+FeO→MnO+Fe）,主要是为钢脱氧而加入。锰在钢中硫化铁作用（Mn+FeS→MnS+Fe）,能减少硫对钢的有害作用。所形成的硫化锰，可改善钢的切削性能。锰使钢的抗拉强度σb和屈服强度σs有所提高，塑性有所降低，对于钢的冷塑性变形是不利的。但是锰对变形力的影响仅为碳的1/4左右。所以，除特殊要求外，碳钢的含锰量，不宜超过0.9%。3．硅（Si）硅是钢在冶炼时脱氧剂的残余物。当钢中含硅量增加0.1%时，抗拉强度σb提高13.7Mpa。经验表明，含硅量超过0.17%且含碳量较高时，对钢材的塑性降低有很大的影响。在钢中适当增加硅的含量，对钢材的综合力学性能，特别是弹性极限有利，还可增加钢的耐蚀性。但是钢中含硅量超过0.15%时，使钢急剧形成非金属夹杂物。高硅钢即使退火，也不会软化，降低钢的冷塑性变形性能。因此，除了产品有高强度性能要求外，冷镦钢总是尽量要求减少硅的含量。 4．硫（S）硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹，硫的存在还促使钢产生热脆和生锈，因此，含硫量应小于0.055%。优质钢应小于0.04%，由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能、冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08~0.12%，以有利于攻螺纹。但一般没有专为螺

合金元素在钢中的主要作用

简述几种常见合金元素在钢中的主要作用为了改善和提高钢的某些性能和使之获得某些特殊性能而有意在冶炼过程中加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有铬，镍，钼，钨，钒，钛，铌，锆，钴，硅，锰，铝，铜，硼，稀土等。磷，硫，氮等在某些情况下也起到合金的作用。 (1)铬(Cr) 铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度，降低伸长率和断面收缩率。当铬含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铬钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。铬在调质结构中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。（2）镍（Ni）镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。一般地讲，对不需调质处理而在轧钢、正火或退火状态使用的低碳钢，一定的含镍量能提高钢的强度而不显著降低其韧性。据统计，每增加1%的镍约可提高强度。随着镍含量的增加，钢的屈服程度比抗拉强度提高的快，因此含镍钢的比可较普通碳素钢高。镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。对于中碳钢，由于镍降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于镍降低共析点的含碳量，因而和相同的碳含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较相同碳含量的碳素钢高。反之，若使钢的强度相同，含镍钢的碳含量可以适当降低，因而能使钢的韧性和塑性有所提。镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义。含镍%的钢可在-100℃时使用，含镍9%的钢则可在 -196℃时工作。镍不增加钢对蠕变的抗力，因此一般不作为热强钢的强化元素。镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减而显著变化，利用这一特性，可以设计和生产具有极低或一定线胀系数的精密合金、双金属材料等。此外，镍加入钢中不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力，镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。（3）钼（Mo）

化学成分对钢材性能的影响

列表整理化学成分对钢材性能的影响钢是以铁和碳为主要成分的合金，虽然碳和其他元素所占比例甚少，但却左右着钢材的性能。 1、碳碳时各种钢中的重要元素之一，在碳素结构钢中则是铁以外的最主要元素。碳是形成钢材强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈性能等也变劣。碳素钢按碳含量区分，小于0.25%的为低碳钢，介于0.25%和0.6%之间的为中碳钢，大于0.6%的为高碳钢。含碳量超过0.3%时，钢材的抗拉强度很高，但却没有明显的屈服点，且塑性很小，含碳量超过0.2%时，钢材的焊接性能开始恶化。因此，规范推荐的钢材，含碳量均不超过0.22%，对于焊接结构则严格控制在0.2%以内。 2、硫硫是有害元素，常以硫化铁形式夹杂于钢中。当温度达800~1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，因而在进行焊接或热加工时，有可能引发热裂纹，称为热脆。此外，硫还会降低钢材的冲击韧性、疲劳强度、抗锈蚀性能和焊接性能等。非金属硫化物夹杂经热轧加工后还会在厚钢板中形成局部分层现象，在采用焊接连接的节点中，沿板厚方向承受拉力时，会发生层状撕裂破坏。因而应严格限制

钢材中的含硫量，随着钢材牌号和质量等级的提高，含硫量的限制值由0.05%依次降至0.025%，厚度方向性能钢板（抗层状撕裂钢板）的含硫量更限制在0.01以下。 3、磷磷可提高钢的强度和抗锈蚀能力，但却严重地降低钢的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能，特别是在温度较低时促使钢材变脆，称为冷脆。因此，磷的含量也要严格控制，随着钢材牌号和质量等级的提高，含磷量的限值由0.045%依次降至0.025%。但是当采用特殊的冶炼工艺时，磷可作为一种合金元素来制造含磷的低合金钢，此时其含量可达0.12%~0.13%。 4、锰锰是有益元素，在普通碳素钢中，它是一种弱脱氧剂，可提高钢材强度，消除硫对钢的热脆影响，改善钢的冷脆倾向，同时不显著降低塑性和韧性。锰还是我国低合金钢的主要合金元素，其含量为0.8%~1.8%。但锰对焊接性能不利，因此含量也不宜过多。 5、硅硅是有益元素，在普通碳素钢中，它是一种强脱氧剂，常与锰共同除氧，生产镇静钢。适量的硅，可以细化晶粒，提高钢的强度，而对塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能无显著不良影响。硅的含量在一般镇静钢中为0.12%~0.3%，

合金元素在钢中的作用

了合金化而加入的合金元素,最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒,钛,铌、硼、铝等。现分别说明它们在钢中的作用。 1、硅在钢中的作用: (1)提高钢中固溶体的强度与冷加工硬化程度使钢的韧性与塑性降低。 (2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限与屈强比,这就是一般弹簧钢。(3)耐腐蚀性。硅的质量分数为15％一20％的高硅铸铁,就是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。缺点:(4)使钢的焊接性能恶化。 2、锰在钢中的作用 (1)锰提高钢的淬透性。 (2)锰对提高低碳与中碳珠光体钢的强度有显著的作用。 (3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。锰钢的主要缺点就是,①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服:⑧当锰的质量分数超过1％时,会使钢的焊接性能变坏,④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。 3、铬在钢中的作用 (1)铬可提高钢的强度与硬度。 (2)铬可提高钢的高温机械性能。 (3)使钢具有良好的抗腐蚀性与抗氧化性 (4)阻止石墨化 (5)提高淬透性。缺点:①铬就是显著提高钢的脆性转变温度②铬能促进钢的回火脆性。4、镍在钢中的作用 (1)可提高钢的强度而不显著降低其韧性。 (2)镍可降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。 (3)改善钢的加工性与可焊性。 (4)镍可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且能抗碱与大气的腐蚀。

5、钼在钢中的作用 (1)钼对铁素体有固溶强化作用。 (2)提高钢热强性 (3)抗氢侵蚀的作用。 (4)提高钢的淬透性。缺点:钼的主要不良作用就是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。6、钨在钢中的作用 (1) 提高强度 (2)提高钢的高温强度。 (3)提高钢的抗氢性能。 (4)就是使钢具有热硬性。因此钨就是高速工具钢中的主要合金元素。7、钒在钢中的作用 (1)热强性。 (2)钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。8、钛在钢中的作用 (1)钛能改善钢的热强性,提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度;(金属材料长期在高温条件下受热应力的作用而产生缓慢、连续的塑性变形的现象,叫金属的蠕变) (2)并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上,在珠光体低合金钢中,钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。因此,钛就是锅炉高温元件所用的热强钢中的重要合金元素之一。 9、铌在钢中的作用 (1)铌与碳、氮、氧都有极强的结合力,并与之形成相应的极为稳定的化合物,因而能细化晶粒,降低钢的过热敏感性与回火脆性。 (2)有极好的抗氢性能。 (3)铌能提高钢的热强性 10、硼在钢中的作用 ; (1)提高钢的淬透性。 (2)提高钢的高温强度。强化晶界的作用。 11、铝在钢中的作用

常见化学元素性质全讲课讲稿

H 核内无中子；原子半径最小；在IA族中，但属非金属；唯一能形成裸露阳离子的非金属元素。最外层电子数=电子总数=电子层数=周期数=主族序数。H2为最轻的气体。第ⅠA族中能形成共价化合物的元素；在化合物中其数目改变，质量分数变化不大；与O可生成两种液体(H2O、H2O2)。 He最外层电子数(2个)是电子层数的2倍，是最轻的稀有气体，一般不参加反应。 Li最轻的金属(密度最小的金属)。最外层电子数=电子层数的一半(1/2)=次外层电子数的一半(1/2)；次外层电子数=电子层数；周期数=主族序数的2倍。唯一不能形成过氧化物的碱金属元素。密保存于石蜡中。 Be相同质量情况下与酸反应放出H2最多的金属；最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应又能与强碱反应。最外层电子数=电子层数=次外层电子数=核外电子总数的一半(1/2)；周期数=主族序数。 B最外层电子数比次外层电子数多1。硼酸(H3BO3)可用于洗涤不小心溅在皮肤上的碱液的药品；硼砂(Na2B4O7?10H20)为制硼酸盐玻璃的材料。 C 12C作为相对原子质量的标准；气态氢化物含氢量最高；是形成化合物最多的元素；金刚石是天然矿物中最硬的物质；石墨是一种有金属光泽且能导电的混合晶体单质。次外层电子数=电子层数=最外层电子数的一半(1/2)；主族序数=周期数的2倍；最高正价=最

低负价的绝对值。CO2通入石灰水生成沉淀再消失；CO2灭火；CO2充汽水。氧化物CO、CO2；简单氢化物CH4，正四面体结构，键角109°28′；最高价含氧酸H2CO3； N氮元素是植物所需的三大元素之一；气态氢化物水溶液呈碱性且溶解度最大；气态氢化物可以与其最高价氧化物对应水化物发生化合反应；液态时可以做致冷剂；其单质化学性质较稳定，可用于填充灯泡、储存粮食和焊接金属的保护气；HNO3为实验室中常备的三大强酸之一。最外层电子数比次外层多3个；最高正价与负价绝对值之差为2。氢化物NH3；氧化物形式最多(6种)；含氧酸有HNO3，HNO2；气态氢化物水溶液唯一呈碱性；常见离子化合物NH4C1中含配位键；NH4＋正四面体结构；HNO3与金属不产生氢气。 O地壳中含量最多的元素；气态氢化物(H20)常温下呈液态；单质有两种同素异形体，它们对生物的生存均有重大意义。最外层电子数=次外层电子数的3倍=电子层数的3倍；主族序数=周期数的3倍；周期数与主族序数之和为8；最高正价与负价绝对值之差为4。外层电子是次外层的三倍；地壳含量最多；空气体积的21％；与金属生成金属氧化物；H2O2、H2O、Na2O2等化合物特殊形式；O2能助燃。 F是最活泼的非金属元素，能与稀有气体反应，无正价；其单质与水剧烈反应是唯一能放出O2的非金属；氟单质与其氢化物均有剧毒，