二、氮对金属的作用
氮在不锈钢中的作用
氮在不锈钢中的作用不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的金属材料，其主要成分为铁、铬和一些其他元素，其中氮是不锈钢中常见的合金元素之一。
氮在不锈钢中起着重要的作用，能够改善不锈钢的性能和性质。
氮可以提高不锈钢的强度和硬度。
在不锈钢中加入适量的氮元素能够形成氮化物，这些氮化物具有较高的硬度和强度。
氮化物的存在能够增加不锈钢的抗拉强度和硬度，提高其机械性能。
此外，氮元素还能够使不锈钢具有更高的耐磨性，延长其使用寿命。
氮能够改善不锈钢的耐腐蚀性能。
氮元素能够与铬元素形成氮化铬，增加不锈钢的耐蚀能力。
氮化铬能够阻止氧气和其他腐蚀性介质进一步侵蚀不锈钢表面，形成一层致密的氧化膜，从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。
此外，氮元素还能够提高不锈钢的耐高温腐蚀性能，使其在高温环境下不易发生氧化和腐蚀。
氮还可以改善不锈钢的加工性能。
在不锈钢中适量添加氮元素能够改善其热处理硬化性能，提高材料的可加工性。
氮元素能够在不锈钢晶界形成强固溶体，改善晶界的稳定性和强度，从而减少晶界的脆性，增加不锈钢的塑性和可锻性。
这样一来，不锈钢在加工过程中不易发生断裂和变形，提高了其加工性能和加工效率。
氮还能够提高不锈钢的抗疲劳性能。
疲劳是一种材料在交变载荷下逐渐破坏的现象，对于不锈钢而言也是一个重要的考验。
氮元素能够形成固溶体和化合物，改善晶体的应力分布和晶界的稳定性，从而提高不锈钢的抗疲劳性能。
添加适量的氮元素能够减少不锈钢在疲劳加载下的应力集中和晶界的脆化，延长其使用寿命。
总结起来，氮在不锈钢中的作用是多方面的。
它能够提高不锈钢的强度和硬度，改善其耐腐蚀性能，提高加工性能和抗疲劳性能。
因此，在不锈钢的生产和应用中，合理添加和控制氮元素的含量，能够有效改善不锈钢的性能和性质，提高其在各个领域的应用价值。
氮元素对土壤重金属的作用
氮元素对土壤重金属的作用介绍在农业生产过程中，土壤中的重金属污染已成为一个严重问题。
重金属的积累会对农作物的生长产生负面影响，并潜在地威胁到人类的健康。
而氮元素在土壤重金属作用中起着重要的作用。
本文将深入探讨氮元素对土壤重金属的作用机制以及相关的生态效应。
重金属污染对土壤生态系统的影响重金属的污染来源多样，包括工业废水、农药使用、废弃物排放等。
这些重金属被释放到土壤中后，会在一定程度上改变土壤生态系统的结构和功能。
1. 阻碍土壤微生物的活动重金属对土壤微生物的生长和代谢活动具有抑制作用。
微生物是土壤中的重要组成部分，对土壤中有机物的分解、养分的循环起着重要的作用。
重金属污染会导致土壤微生物群落的结构变化，降低微生物多样性，进而影响土壤的生物学功能。
2. 累积在作物体内重金属通过土壤水分和土壤微生物进入到植物体内，并在植物根部和各个组织中积累。
这种累积会导致作物产量的减少，并且可能导致食物链中的重金属传递。
3. 影响土壤酸碱性某些重金属元素具有酸性或碱性特性，当土壤中重金属含量过高时，会改变土壤的pH值，破坏土壤的酸碱平衡。
这将进一步影响土壤中其他养分的有效性和植物根系的吸收功能。
氮元素对土壤重金属的作用机制氮元素在土壤重金属作用中发挥着重要的调控作用。
它可以通过多种方式影响重金属的迁移、转化和积累。
1. 影响土壤重金属的迁移氮元素的存在可以影响土壤中重金属的迁移性。
研究表明，氮元素对土壤重金属的形态转化和迁移有着重要的影响，可以减缓或促进重金属的迁移速率。
这是由于氮元素对土壤胶体絮凝和重金属吸附行为起到调控作用。
2. 影响土壤重金属的还原还氧过程氮元素对土壤中的还原还氧过程也有调控作用，尤其是对于某些有毒重金属元素。
氮元素可以影响土壤中还原性微生物的活动，加速有毒重金属离子的还原过程，减少其在土壤中的毒性。
3. 调节土壤酸碱平衡氮元素的施用可以调节土壤的酸碱平衡，并改善重金属胁迫下的土壤环境。
酸性土壤中重金属的形态活性高，而碱性土壤可以降低重金属胁迫的程度。
ni在金属中的作用
ni在金属中的作用金属是一类具有特殊性质的物质，其在人类社会中有着广泛的应用。
而金属中的元素氮(Ni)作为一种重要的合金元素，对金属的性能和特性有着重要的影响。
本文将从多个方面介绍氮在金属中的作用。
氮在金属中的存在可以显著改变金属的力学性能。
以钢铁为例，当氮元素存在于钢中时，它可以增加钢材的强度和硬度。
这是因为氮原子在晶格中占据了一定的空位，阻碍了晶体的滑移，从而提高了钢材的抗拉强度。
此外，氮元素还可以形成硬质的氮化物，如氮化铁、氮化钨等，进一步提高了金属的硬度和耐磨性。
氮在金属中的存在对金属的耐蚀性能也有重要影响。
氮元素可以与金属形成稳定的氮化物，使金属表面形成致密的氮化物膜层，从而阻止了金属与外界介质的直接接触，提高了金属的耐蚀性能。
例如，不锈钢中加入适量的氮元素可以显著提高其耐蚀性，使其在恶劣环境下依然能够保持良好的表面状态。
氮还可以改善金属的加工性能。
在金属的热加工过程中，氮元素可以与碳元素结合形成碳氮化物，稳定了晶界，阻止了晶界的移动，从而抑制了晶粒的长大，细化了晶粒尺寸，提高了金属的塑性和韧性。
因此，适量的氮元素可以显著提高金属的加工性能，使其更容易进行成型和加工。
氮元素还可以改善金属的热处理性能。
热处理是金属加工中的重要工艺，通过控制金属的加热和冷却过程，可以改变金属的组织结构和性能。
氮元素可以与金属中的其他元素形成稳定的氮化物相，使金属的晶体结构发生改变，进而改变了金属的硬度、强度、韧性等性能。
例如，当不锈钢中的氮元素含量适当时，可以在热处理过程中形成氮化物相，显著提高材料的硬度和强度。
氮在金属中的存在对金属的性能和特性有着重要的影响。
它可以提高金属的力学性能、耐蚀性能、加工性能和热处理性能。
因此，在金属材料的设计和应用中，需要充分考虑氮元素的添加和控制，以实现所需的性能和特性。
3.2焊接区内的气体及对其金属的作用
2(OH－) === (O2－) + 2[H] +[O]
结果，焊缝在渗氢的同时也增氧。
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氢在金属中的溶解（4）
综上所述，氢是通过熔渣向金属过渡，其溶 解度取决于气相中的氢和水蒸气的分压、含氧量、 熔渣碱度（图1－24）、氟化物含量等。 如果金属内有第一类元 素，则能增加氢的溶解度
（图1－27）。
氧是表面活性元素，可 以减少氢的吸附。
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焊缝金属中氢的扩散（1）
在焊缝金属凝固时，来不及逸出的氢以原子和 分子两种形式残留氢在焊缝中：
(1) 扩散氢：以H和H＋形式存在与焊缝中形成间隙 固溶体，可以在金属晶格内自由移动，占焊缝氢含 量的80%以上。 (2) 残余氢：当扩散氢移动到金属内部缺陷的部位 时，氢原子转换成氢分子，因体积增大，滞留在这 些部位。 随着放置时间的延长或加热，焊缝中的扩散氢减少， 残余氢增加，总的氢量减少。
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控制氢的措施（1）
主要是以控制氢的来源为主。 （1）限制焊接材料中的含氢（水）量：尽量少用或不用含吸附水、结晶 水、化合水的焊接材料，如有机物、天然云母等。 （2）清理焊丝和工件表面杂质：一些金属氧化物常含结晶水，如 FeO·H2O, Al(OH)3, Mg(OH)2，在焊接高温下，释放出的结晶水会增加 焊缝含氢量。
college 手工焊条产生的气体来源（2）
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（2）碳酸盐和高价氧化物的分解
药皮中的CaCO3、MgCO3等，加热到一 定温度开始分解
MCO3 = MO + CO2
lg pCO2
A B T
一般碳酸盐在300℃开始分解，600℃以 上剧烈分解。所以含碳酸盐的焊条烘烤温度 不能超过300℃。
氮元素对土壤重金属的作用
氮元素对土壤重金属的作用一、前言氮元素是植物生长必需的元素之一，它对植物的生长发育起着重要的作用。
同时，氮元素也对土壤中的重金属元素有着不可忽视的影响。
本文将从以下几个方面详细介绍氮元素对土壤重金属的作用。
二、氮元素对土壤重金属污染的影响1. 氮元素对土壤pH值的影响氮元素在土壤中会产生酸碱反应，从而影响土壤pH值。
在酸性环境下，铜、锌等重金属离子会更容易被吸附到土壤颗粒表面上，从而减少其毒性。
但是，在碱性环境下，铜、锌等重金属离子会更容易释放出来，并且更容易进入植物体内。
2. 氮元素对植物吸收重金属的影响氮元素可以调节植物根系表面电荷密度和根毛数量等因素，从而影响植物吸收重金属的能力。
研究表明，在缺氮条件下，植物根系表面电荷密度降低，根毛数量减少，从而减少了植物对重金属的吸收能力。
3. 氮元素对土壤微生物的影响氮元素是微生物生长发育所必需的元素之一，它可以促进土壤微生物的繁殖和代谢活动。
研究表明，在缺氮条件下，土壤微生物数量和活性降低，从而减少了对重金属的转化和去除能力。
三、氮元素与重金属污染治理1. 利用植物修复技术植物修复技术是一种利用植物吸收、转化、积累或分解有害物质的方法。
在重金属污染土壤中，通过选择适合的植物种类和种植方式，可以利用植物吸收重金属离子，并将其富集在地上部分或根系中。
同时，在加入适量氮肥的情况下，可以促进植物生长发育，并提高其对重金属离子的吸收能力。
2. 利用微生物修复技术微生物修复技术是一种利用微生物代谢活动将有害物质转化为无害物质的方法。
在重金属污染土壤中，通过添加适当的微生物菌剂，可以促进土壤微生物的代谢活动，从而加速重金属离子的转化和去除。
同时，在加入适量氮肥的情况下，可以提高土壤微生物数量和活性，从而增强其对重金属离子的转化和去除能力。
四、结论综上所述，氮元素对土壤重金属污染具有复杂的影响机制。
在治理重金属污染方面，可以通过利用植物修复技术和微生物修复技术来减轻其对环境造成的危害。
氮气在各行业的用途
氮气在各行业中的应用1）冶金、金属加工行业用于退火保护气、烧结保护气、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。
广泛应用于金属热处理、粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝网、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。
这些行业有的需要纯度大于99.5%的氮气，有的则要求纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。
金属生产和加工制造业钢、铁、铜、铝制品退火、炭化，高温炉窑保护，金属部件的低温装配和等离子切割等。
金属热处理在光亮退火、光亮淬火等热处理工艺过程中，为工业炉提供保护气与安全气，以防止产品的氧化。
光亮淬火、光亮退火、渗氮、氮碳共渗、软碳化等热处理的氮气源,焊接及粉末冶金烧结过程中的保护气等氮气在金属热处理应用中，用于合金钢、高碳钢退火保护气氛、金属粉末烧结保护气氛、氮化处理、洗炉及吹扫用气等，杜尔气体为此提供的高品质氮气，纯度大于99.9995% ，露点低于-65 ℃。
以氮气味基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能、安全、不污染环境和充分利用自然资源的一种新科技、新工艺。
业已表明，几乎所有的热处理工艺，包括淬火、退火，渗碳、碳氮共渗、软氮化及复碳等工艺都可以采用氮基气气氛来完成，所处理的金属零件在质量上可与传统的吸热式气氛处理相媲美。
铝加工业铝制品、铝型材加工，铝薄轧制等气体保护。
粉末冶金粉末烧结，磁性材料烧结中的氮气保护。
合成纤维充氮压料，拉丝防氧化。
充氮无铅锡焊为回流焊和波峰焊配套。
冶金工业：连铸、连轧、钢材退火的保护气；转炉顶底复合吹氮炼钢，转炉炼钢的密封，高炉炉顶的密封，高炉炼铁煤粉喷吹用气等。
金属深加工氮气在钢铁中的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、连续铸造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99% 以上，杜尔气体为此提供的用气解决方案，氮气纯度可达99.9995% 。
中高压电缆生成需要用氮气惰性气体交联采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料，通过三层共挤完成导体屏蔽层――绝缘层―― 绝缘屏蔽层的挤出后，连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程。
热处理的氮气 纯化作用
热处理的氮气纯化作用
热处理中使用氮气的纯化作用主要有以下几个方面：
1. 防止氧化：高温下金属容易在氧气的存在下发生氧化反应，使用纯化的氮气可以有效地降低氧气的浓度，减少金属表面的氧化反应，防止材料的氧化破坏。
2. 清洗表面：氮气具有较强的喷射力，可以用来清洗金属表面的杂质和污染物，使表面更加洁净。
在热处理过程中，金属表面的杂质对热处理结果有一定的影响，使用纯化的氮气可以将这些杂质清除掉，提高金属材料的纯度。
3. 防止氢脆：某些金属在高温下容易发生氢脆现象，即在含有氢气的环境中，金属容易断裂。
使用纯化的氮气可以将氢气浓度降低到较低的水平，减少氢脆风险。
4. 降低杂质含量：氮气可以通过吹扫的方式将金属内部的杂质排除，帮助提高金属的纯度。
此外，热处理过程中产生的一些有害气体和挥发物，如一氧化碳、硫化物等，也可以通过纯化的氮气吹扫除去，减少对环境的污染。
总而言之，热处理中使用纯化的氮气可以起到清洁表面、防止氧化、降低杂质含量和防止氢脆等作用，提高金属材料的质量和性能。
熔焊原理第三章
焊接冶金特点
四、焊接参数对焊接冶金的影响
焊接参数：是指在焊接时,为保证焊接质量,而选定的 焊接电源、焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输 入等参数的总称 1、熔合比的影响 在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比 改变焊缝金属的熔合比就可以改变焊缝金属的化学 成分。因此，焊接时必须严格控制焊接工艺条件以 使熔合比稳定合理。 在焊接异种钢时，要根据熔合比选择焊接材料。
氮除了对焊缝的性能有害的作用之外，也 有有利的影响。
气相对金属的作用
气相对金属的作用
3、控制氮的措施
（1）加强机械保护 ：主要措施 （2）选用合理的焊接工艺参数 电弧电压增加，焊缝含氮量增大，故应尽量采用 短弧焊。采用直流反极性接法，减少了氮离子向熔 滴溶解的机会，因而减少了焊缝的含氮量 （3）控制焊丝金属的成分 增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝的含氮量 焊丝中加入一定数量与氮亲和力大的合金元素，如 Ti、Zr、Al或稀土元素等，可形成稳定氮化物进入 熔渣，起到脱氮的作用
（1）限制焊接材料中的含氢量 焊接材料在使用前应按规定的温度和时间进行烘焙， 存放焊接材料时应采取有必要的防潮措施 对保护气体采用脱水或干燥措施
（2）清除焊件和焊丝表面的杂质 焊前应仔细清理：焊件坡口和焊丝表面的铁锈、 油污、吸附水以及其他含氢物质
气相对金属的作用
（3）进行冶金处理：
通过化学反应降低电弧气氛中氢的分压，从而降低氢在液 体金属中的溶解度
采用直流反极性接法减少了氮离子向熔滴溶解的机会因而减少了焊缝的含氮量3控制焊丝金属的成分增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝的含氮量焊丝中加入一定数量与氮亲和力大的合金元素如tizral或稀土元素等可形成稳定氮化物进入熔渣起到脱氮的作用气相对金属的作用四氧对金属的作用及其控制1氧的来源电弧中氧化性气体co2o2h2o等侵入的空气药皮中的高价氧化物和焊接材料与焊件表面的铁锈水分等分解产物2氧对焊缝金属的影响1影响焊缝金属的性能随着焊缝中含氧量的增加其强度塑性韧性等各项力学性能指标都下降其中冲击韧度下降最为显著气相对金属的作用气相对金属的作用2导致气孔的产生生成不溶于金属的co如熔池结晶时co气泡来不及逸出则在焊缝中形成co气孔3合金元素的烧损使钢中的有益合金元素氧化从而使焊缝的性能变坏4产生飞溅在焊接时熔滴区产生的co使熔滴爆炸产生飞溅影响焊接过程的稳定性气相对金属的作用3氧在金属中的溶解氧是以原子氧和氧化亚铁feo两种形式溶于液态铁中的温度升高氧在液态铁中的溶解度增大
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二、氮对金属的作用
氮的主要来源：焊接区周围的空气。
氮对金属的作用：
1、不与氮发生作用的金属（Cu、Ni等）
2、与金属发生作用的金属（Fe、Ti等）
（一）氮在金属中的溶解
1气体溶解过程：气体分子向气体与金属界面上运动；气体呗金属表面吸附；在金
属界面上分解为原子；原子穿过金属表面层，并向金属深处扩散。
双原子气体溶入金属液的方式：吸附—分解—溶入;分解—吸附—溶入.
2. 氮在金属中的溶解度
溶解度——在一定温度和压力条件下，气体溶入金属的饱和浓度（平衡时的含
量）。
氮在金属中的溶解度遵循平方根定律，即
K N2—氮溶解反应的平衡常数（取决温度、金属种类）
P N2—气相中分子氮(N2)的分压。
P N2↑ → 溶解度↑。
降低气相中的氮分压可降低焊缝中的含氮量。
电弧焊条件下，熔池金属的含氮量高于氮的溶解度（平衡含量）。
主要原因：电弧中有受激氮分子、原子和离子，其溶解速度快；
电弧中的N+可在阴极溶解；
电弧中形成的NO遇到低温液态金属时在界面分解为N和O，N迅速溶于金属。
（二）氮对金属焊接质量的影响
在碳钢焊缝中氮是一种有害的杂质
氮危害1、氮气孔产生：液态金属中吸收大量N，在凝固时N的溶解度急剧下降，过饱和N→气泡→结晶速度大时→形成气孔
2、焊缝脆化与时效脆化：形成Fe4N氮化物、针状较粗大，析出于晶界或
晶内→焊缝αk↓、δ↓↓、σb变化不大。
时效：
过饱和的N→随时间↑→析出细的Fe4N→αk↓、δ↓↓ （三）影响焊缝含氮量的因素与控制措施
影响因素:
1、焊接区保护
气渣联合保护效果
药皮中加入造气剂,形成气渣联合保护,可使焊缝含氮量下降到0.02%以下.
药芯焊丝的保护效果
保护效果主要取决于保护成分的含量和形状系数。
随着形状系数的增加,保护效果得到改善。
2、焊接工艺参数的影响
增加电弧电压，导致保护变化，氮与熔滴的作用时间增长，使焊缝金属含氮量增
加，故尽量采用短弧焊
I 增加导致熔滴过渡频率↑导致N与熔滴作用时间↓导致焊接速度↑导致[N]↓
所以[N]影响不大
焊丝直径增加导致熔滴尺寸↑,比表面积↓导致[N]减小
3、合金元素的影响a. C↑→[N] ↓降低N的溶解度；生成CO, CO2，降低N的分压；
C氧化引起熔池沸腾,利于N逸出 b. Al、Ti、Zr、Re↑→[N]↓对N亲和力大，可形成稳定氮化物进入熔渣。