合金元素和热处理工艺对耐候钢耐蚀性的影响
金属材料学思考题答案2
金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。
2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。
③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。
S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。
4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。
金属耐腐蚀合金化原理
第五章耐腐蚀金属材料§5-1金属耐腐蚀合金化原理工业上所用的金属材料中，纯金属并不多，应用较多的因此是铁、铜、镍、钛、铝、镁等各种金属的合金。
本节讨论如何通过合金化和热处理等途径，从成分和组织上使合金具有高的耐蚀性，并表明其作用原理。
一、提高金属的热力学稳定性以热力学稳定性高的元素进行合金化，向不耐蚀的合金中进进热力学稳定性高的合金元素进行合金化，可在合金表层形成由贵金属组元组成的连续保卫层，提高其耐蚀性。
例如，铜中加金，镍中加铜，铬中加镍等。
然而其应用是有限的。
因为，一方面要虚耗大量的贵金属，经济上珍贵；另一方面，由于合金组元在固态中的溶解度是有限的，许多合金要获得具有多组元的单一固溶体是对照困难的。
二、落低阴极活性在阴极操纵的金属腐蚀中，可用进一步加强阴极极化的方式来落低腐蚀速度。
如金属在酸中的活性溶解就能够用落低阴极活性的方法减少腐蚀。
具体方法是：1．减小金属或合金中的活性阴极面积金属或合金在酸中腐蚀时，阴极析氢过程优先在氢超电压低的阴极相或夹杂物上进行。
假如减少合金中的阴极相或夹杂物，减小了活性阴极面积，增加了阴极极化电流密度，增加阴极极化程度，阻碍阴极过程的进行，提高耐蚀性。
例如，当铝中铁含量减少时，其在盐酸中的耐蚀性提高，如P128图1。
这是由于铁能形成阴极相。
关于阴极操纵的腐蚀过程，采纳固溶处理获得单相固溶体组织，可提高耐蚀性。
反之，退火或时效处理落低其耐蚀性。
2．进进氢超电压高的元素进进氢超电压高的元素，可提高阴极析氢超电压，显著落低合金在酸中的腐蚀速度。
但它只适用于不产生钝化的析氢腐蚀。
如金属在非氧化性或氧化性低的酸中的活性溶解过程。
例如，在锌中含有铁、铜等电位较高的金属杂质时，进进氢超电压高的镉、汞，可使锌在酸中腐蚀速度显著落低。
又如，在含有较多杂质铁的工业纯镁中，添加0.5-1%锰可大大落低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度，这是由于锰比铁高得多的析氢超电压之故。
三、落低合金的阳极活性用合金化的方法落低合金的阳极活性，尤其是用提高合金钝性的方法阻碍阳极过程的进行，可提高合金的耐蚀性，它是一种最有效、应用最广泛的措施。
Cr铬元素对钢材性能的影响
Cr 铬元素对钢材性能的影响Cr 铬元素对钢材拥有很多有价值的性能：高硬度、高强度、折服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大，高的抗氧化性，耐蚀性，还可以提升电阻和导磁率等等。
·增添钢的淬透性（经淬火回火后拥有较好的综协力学性能）·提升钢的耐磨性·有二次硬化的作用，可提升碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆·增添钢的热强性·提升碳素钢轧制状态的强度和硬度，提升钢的高温机械性能·降低伸长率和断面缩短率·不易脱碳（含铬的弹簧钢热办理）·优秀的回火稳固性·提升合金的抗氧化性、电阻和强度（电热合金中）·增添基体组织的珠光体含量，提升灰铁铸件的强度（一般含量控制在 0.3%一下）·会形成平定而硬的碳化物·增进钢的硬化能和渗碳作用。
·使钢在高温畤仍具高强度。
·增高钢之淬火温度。
·阻挡石墨化·铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。
·含铬钢的部件经研磨简单获取较高的表面加工质量。
·过高的铬含量会使铸件脆性增添，缩短量增大。
在球铁中强烈反球化。
·明显提升钢的脆性转变温度·铬能促使钢的回火脆性。
(1)铬是合金钢的元素Cr 加入钢中能明显改良钢的抗氧化作用，增添钢的抗腐化能力。
铬能明显增添钢的淬透性，但也能增添钢的回火脆性偏向。
铬含量较高的钢，淬火后在 400～500℃回火时，也会发生二次硬化现象。
但应当指出，这类二次硬化作用是因为大批剩余奥氏体在回火后冷却时的转变或分解而造成的。
(2)铬对力学性能的影响铬加入纯铁和钢中，在必定含铬量时都能提升强度和硬度。
如在铁铬合金中，随铬含量的增添，合金的抗拉强度和硬度也明显地上涨。
铬含量在 10%之内时，断面缩短率（Ψ）和伸长率（δ）也略有提升；铬含量超 10%，断面缩短率（Ψ）和伸长率（δ）则明显降落；至铬含量达到 55%时，它们的值便近于零。
简述碳、硅、锰、磷、硫五元素对钢材的性能的影响
简述碳、硅、锰、磷、硫五元素对钢材的性能的影响摘要：钢材在现代生产建设中应用较为广泛，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，而化学元素对钢材的组织和性能有重要的影响，下面以碳、硅、锰、磷、硫这五大元素为例简述化学元素对钢材的性能的影响，进而改善钢材的性能使之适用于更广泛的场所。
关键词：韧性；强度；塑性；焊接性能1.定义1.1碳（C）：是一种主要呈四价的非金属元素，无臭无味的固体。
化学符号为C，在常温下具有稳定性，不易反应、极低的对人体的毒性，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取，化学符号为C，位于元素周期表的第二周期IVA族。
1.2硅（Si）：是一种四价的非金属元素，硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。
主要以合金的形式使用，也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中，或用作半导体材料和光生电池的元件。
化学符号是Si，旧称矽。
原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素。
1.3锰（Mn）：是一种多价金属元素，质硬而脆，单质是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属。
纯净的金属锰是比铁稍软的金属，含少量杂质的锰坚而脆，潮湿处会氧化。
元素符号Mn，原子序数25。
1.4磷（P）：是一种氮族多价非金属元素，广泛存在于它的各种化合物中，元素符号P，是第15号化学元素，处于元素周期表的第三周期、第ⅤA族。
1.5硫（S）：是一种多价的非金属元素，无味无嗅不溶于水，通常单质硫是黄色的晶体，又称作硫磺。
硫元素在自然界中通常以硫化物、硫酸盐或单质的形式存在。
对人体而言，单质硫通常是无毒无害的，而其他含硫化合物可能有一定毒性，如硫化物毒性一般比较大。
化学符号S，原子序数16，硫是氧族元素（ⅥA族）之一，在元素周期表中位于第三周期。
2.对钢材的性能的影响2.1碳（C）：碳含量对钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等存在不⼩的影响。
铬Cr元素对钢铁性能的影响
铬Cr元素对钢铁性能的影响1.能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．2.铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有：a．增进钢的硬化能和渗碳作用。
b．使钢在高温畤仍具高强度。
c．能增加耐磨耗性。
d．增高钢之淬火温度。
f．能增进钢的抗腐蚀性。
3.铬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。
（1）铬可提高钢的强度和硬度。
（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和抗氧化性（4）阻止石墨化（5）提高淬透性。
缺点：①铬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.铬的有益作用：具有许多有价值的性能：高硬度、高强度、屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大，高的抗氧化性，耐蚀性，还能提高电阻和导磁率等等。
1）Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。
由于它能使组织细化而又均分布，所以塑性、韧性也好，这对工具钢尤有价值。
2）Cr的碳化物也较难溶解，在短时间加热下有阻碍晶粒长大作用，长时间渗碳还会粗晶。
所以可减小过热敏感效应。
3）Cr可使A 体分解速度减缓，降低淬火时的临界冷却速度，因而有助于M体形成和提高M体的稳定性，所以Cr钢均有优良的淬透性，且淬火变形较小。
注意：Cr是铁素体形成元素，缩小γ区，所以在没A体化元素存在时，高Cr钢呈铁素体组织。
4）Cr与W或Mo结合，能使淬火钢中残余奥氏体增加，而有助于获得需要粉碎程度的碳化物相。
5）Cr能大大提高结构钢的强度和塑性，这种影响在Cr与Ni结合的钢中尤其显著。
如12CrNi3N等。
6）Cr≥12%时，有好的耐蚀性，再加8～9%的Ni，耐蚀性更会大大提高。
Cr提高耐蚀能力的作用随含碳量增加而会有所降低，因为Cr 与C结合后不起作用。
热处理对复合板焊接接头中316L不锈钢焊缝组织及耐蚀性的影响初探
热处理对复合板焊接接头中316L不锈钢焊缝组织及耐蚀性的影响初探对Q345碳钢/316不锈钢复合板进行焊接，并对焊接接头进行了不同工艺的热处理；通过组织观察、晶间腐蚀试验和应力腐蚀试验研究了热处理工艺对316L 不锈钢焊缝组织和耐蚀性的影响。
结果表明：316L不锈钢焊缝组织均为奥氏体+条状铁素体；随热处理次数增加，奥氏体晶界变宽，二次热处理后在316L不锈钢焊缝奥氏体晶界处有明显Cr23C6 析出，并形成了贫铬区，容易发生晶间腐蚀和应力腐蚀，降低了316L不锈钢焊接接头的耐蚀性。
标签：奥氏体不锈钢；焊接接头；热处理；晶间腐蚀；应力腐蚀由碳钢与奥氏体不锈钢构成的复合材料（复合管/板）有效结合了不锈钢的耐蚀性和碳钢的低成本优势，被广泛应用于核电站设备、蒸汽发电厂及石油化工行业中。
焊接是该复合材料常用的加工方式。
由于焊接接头的成分、组织，应力状态相对于母材发生了明显改变，因此其耐蚀性也明显降低，而焊接接头的耐蚀性决定了复合材料的耐蚀性和设备的使用寿命。
通常情况下，复合材料焊接后，要对焊缝进行一次去应力热处理；此外，如存在焊接缺陷，要对焊缝进行补焊修复及与二次热处理（处理工艺与去应力热处理工艺相同）。
如果热处理工艺选择不当，极易使奥氏体不锈钢产生敏化，導致晶间腐蚀及应力腐蚀开裂，从而严重降低了材料的耐蚀性，给设备的安全使用带来隐患。
因此，研究热处理工艺对焊接接头组织成分和耐蚀性的影响是十分必要的。
1、组织观察与腐蚀性能评价为了检验不锈钢的晶间腐蚀敏感性，根据GB/T4334-2008标准中的硫酸硫酸铜方法对不同方式热处理后316L 不锈钢焊缝进行了晶间腐蚀试验。
晶间腐蚀试验中，采用5mm 压头对腐蚀试样进行180°弯曲。
按照GB/T20972.3-2008标准，对不同方式热处理后316L不锈钢焊缝进行应力腐蚀试验。
应力腐蚀试验中采取4点弯梁试验方法，试样尺寸为120mm×20mm×3mm，试验时间为720h。
氮化处理对不锈钢材料耐蚀性能的影响及机制研究
氮化处理对不锈钢材料耐蚀性能的影响及机制研究不锈钢作为一种耐腐蚀性能较好的材料，广泛应用于工业领域。
然而，在某些特殊环境下，不锈钢仍然会受到腐蚀的影响，对其表面进行氮化处理是一种提高不锈钢耐蚀性能的有效方式。
本文将探讨氮化处理对不锈钢材料耐蚀性能的影响以及其机制研究。
首先，氮化处理可以改善不锈钢的化学稳定性。
不锈钢的主要成分是铁、铬和镍等金属元素，其中铬是不锈钢材料最重要的元素，其具有良好的耐蚀性能。
通过氮化处理，可以在不锈钢表面形成富氮的硬质化合物层，这种硬质化合物层可以增加不锈钢表面的硬度和抗磨损性能。
与此同时，氮化层能够极大地减少金属的溶解性和离子迁移速率，从而降低了金属表面的化学反应和腐蚀速率。
其次，氮化处理还能改善不锈钢材料的电化学性能。
不锈钢的耐蚀性能主要体现在其在氯化物和硫酸等腐蚀介质中的抗腐蚀能力。
经过氮化处理后，不锈钢的阳极极化曲线和阴极极化曲线相对于未处理的材料发生了显著变化，表明氮化处理可以提高不锈钢的阳极和阴极响应。
研究表明，氮化处理可以显著增加阳极极化曲线的斜率，从而使得不锈钢材料的阳极保护能力得到提高。
此外，氮化处理还可以增加不锈钢的阴极保护能力，使其更难发生电化学腐蚀。
最后，从机制研究的角度来看，氮化处理对不锈钢材料耐蚀性能的影响主要与氮化层的结构和组成有关。
氮化层通常具有高度结晶性和均匀的组织结构，这种结构使得氮化层具有良好的耐腐蚀性能。
此外，氮化层中的硬质化合物，如Fe3N和Cr2N等，具有高硬度和良好的摩擦性能，可以抵抗外界腐蚀介质的侵蚀。
此外，氮化层中的氮元素还可以钝化不锈钢表面，形成保护性的氧化钝化层，进一步增强不锈钢材料的耐蚀性能。
综上所述，氮化处理可以显著提高不锈钢材料的耐蚀性能。
其主要机制包括改善不锈钢的化学稳定性、优化其电化学性能以及氮化层的结构和组成等方面。
对氮化处理对不锈钢材料耐蚀性能的深入研究，有助于进一步拓展不锈钢材料的应用领域，并提高其在特定环境下的腐蚀抗性。
热处理工艺对铝合金材料的弹性模量和耐疲劳性的改善
热处理工艺对铝合金材料的弹性模量和耐疲劳性的改善热处理工艺是指将材料加热至其晶界扩散速度增加的温度范围内，然后迅速冷却或保温，以改善材料的组织结构和性能。
对于铝合金材料来说，热处理工艺可以显著改善其弹性模量和耐疲劳性。
本文将详细讨论热处理对铝合金材料的这两个方面的影响。
首先，热处理工艺可以改善铝合金材料的组织结构，从而提高其弹性模量。
通常，铝合金材料的弹性模量较低，而经过适当的热处理后，其晶界的迁移和扩散现象将发生。
这种迁移和扩散过程产生了新的晶界和晶粒，将原来的粗大晶粒变得更为细小和均匀。
这种细小和均匀的晶粒结构可以提高材料的强度和刚度，从而显著提高其弹性模量。
其次，热处理工艺还可以改善铝合金材料的耐疲劳性。
铝合金材料在循环载荷作用下容易产生裂纹和断裂，从而降低其疲劳寿命。
通过热处理工艺，可以通过控制晶界迁移和扩散的速度和温度来改变材料的晶界行为，从而显著提高其耐疲劳性能。
特别是采用时效处理，通过在较低温度下保温，可以形成弥散的细小析出物，这种析出物可以提高材料的强度并延缓裂纹的扩展速率，从而显著提高铝合金材料的疲劳寿命。
除了以上两个方面的改善，热处理工艺还可以改善铝合金材料的其他性能。
例如，热处理可以改善材料的耐腐蚀性能、硬度、耐磨性等。
这些改善性能的机制主要是通过改变材料的组织结构和晶界行为。
通过选择合适的热处理工艺参数，可以获得最佳的改善效果。
总结起来，热处理工艺对铝合金材料的弹性模量和耐疲劳性有着显著的改善作用。
通过热处理，可以改变材料的组织结构和晶界行为，从而提高材料的强度、硬度和耐疲劳性能。
这些改善性能的机制主要是通过控制晶界迁移和扩散的速度和温度来实现的。
因此，在生产和应用中，合理选择适当的热处理工艺是提高铝合金材料性能的重要手段之一。
此外，热处理工艺还可以影响铝合金材料的宏观和微观组织结构，从而对其力学性能产生深远的影响。
热处理一般包括退火、固溶处理、时效等步骤，每个步骤都有不同的目的和效果。
热处理工艺对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响
热处理工艺对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响曾宪光;罗宏;吴灿【摘要】To Treat 2205 duplex stainless steel by heat treatment process at different temperature,then observe the microstructure of 2205 duplex stainless steel after corrosion in the liquid of 0.33 mol/L FeCl3+0.05 mol/L HCl by a metalloscope and a scanning electron microscope; Test the microhardness and the corrosion resistance of 2205 duplex stainless steel in boiled 65% HNO3 for 24 hrs as well as the pitting potential in 3.5%NaCl liquid at 25℃. The experimental results indicated that σ phase precipitation appeared in 2205 duplex stainless steel heated at 750～900℃ for 4hrs, and the microhardness was increased. At the same time the pitting potential decreased and the corrosion rate increased with the heat treatment temperature rising.%对2205双相不锈钢采用不同温度进行热处理,然后用光学显微镜和电子扫描电镜观察其在0.33 mol/L FeCl3+0.05 mol/L HCl溶液中腐蚀后的形貌;测试其显微硬度的变化、在沸腾的65%的硝酸溶液中浸蚀24 h的腐蚀速率和在25℃的3.5%NaCl溶液中的点蚀电位.研究表明:2205双相不锈钢在750～900℃保温4 h有σ相析出,材料的显微硬度增大.同时随着热处理温度的升高,2205双相不锈钢的点蚀电位降低,腐蚀速率增大.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2009(000)004【总页数】4页(P12-15)【关键词】双相不锈钢;耐蚀性;热处理【作者】曾宪光;罗宏;吴灿【作者单位】四川理工学院材料与化学工程学院,四川643000;四川理工学院材料与化学工程学院,四川643000;材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室,四川643000;四川理工学院材料与化学工程学院,四川643000【正文语种】中文【中图分类】TG1722205双相不锈钢(相当于我国的00Cr22Ni5Mo3N钢)具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部抗应力腐蚀能力，特别是在抗氯化物导致的应力腐蚀开裂方面具有绝对的优势[1～5]。
耐候钢生产工艺
耐候钢生产工艺
选材：选择质量优良的原材料，通常是含有特定合金元素的钢材。
冶炼：采用电炉或转炉进行冶炼。
在冶炼过程中，废钢随炉料一起加入炉内，按常规工艺冶炼。
出钢后加入脱氧剂及合金，钢水经吹氩处理后，随即进行浇铸。
钢中加入稀土元素，可以使耐候钢得到净化，夹杂物含量大为减少。
稀土元素可细化晶粒，改变钢中夹杂物的状态，减少有害夹杂物的数量，降低腐蚀源点，从而提高钢的抗大气腐蚀性能。
连铸：将冶炼得到的钢水倒入连铸机中，通过特定的工艺和模具，制成具有一定尺寸的钢坯。
轧制：将钢坯送入轧机进行轧制，形成不同厚度的钢板。
轧制过程中需要严格控制轧制温度、轧制速度和压下量等参数，以获得理想的钢板性能和表面质量。
热处理：对轧制后的钢板进行热处理，以改善其力学性能和耐候性能。
热处理过程可能包括淬火、回火、正火等步骤，具体取决于所需的钢板性能。
精整：对热处理后的钢板进行精整处理，包括切割、矫直、去毛刺等步骤，以获得符合要求的耐候钢板产品。