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金属元素,是指具有金属通性的元素,其价层电子数较少,在化学反应中易丢失电子。迄今为止,自然界存在及人工合成的金属元素已达90多种,位于元素周期表的左方及左下方,包括s区(s-blockelement)(除H外),d区(d-blockelement),ds区(ds-blockelement)和f区(f-blockelement)的所有元素及p区(p-blockelement)左下角的10种元素。
在自然界中,只有少数金属元素例如金、银、汞、铂系金属等存在游离形式,另外天外来客——陨石还带来少量的铜和铁等金属单质。其他绝大多数金属元素以化合态存在于各种矿物中,一般s区和d区ⅢB~Ⅲ族的金属元素多以氧化物类型矿物形式存在,而p区,ds区和d区Ⅲ族金属元素易形成硫化物并共生在一起。此外,s区金属元素也以卤化物形式大量存在于海水,盐岩矿中。
金属元素在元素周期表里的排布:
主族(除H)为碱金属元素,第二主族为碱土金属元素。第三副族到第二副族为过渡金属,过渡金属一般密度较大,熔沸点较高,有较好的导电、导热、延展性和耐腐蚀性。过渡金属的化合物及其溶液大多带有颜色。
硅(Si)
1、提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
2、硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
3、耐腐蚀性。硅的质量分数为15%-20%的高硅铸铁,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。
4、磁钢中的主要合金元素(含量在0.40%范围内时,改善热裂倾向,含量高时,易形成柱状晶,增加热裂倾向)。
5、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性缺点:使钢的焊接性能恶化。
锰(Mn)
1、在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性。
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。
3、稍稍改善钢的低温韧性。
4、在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素。
5、锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
6、锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
氮(N)
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮。
1、钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出,并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合,生成SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮化物多时,会使钢的塑性和韧性降低。
2、氮属于扩大奥氏体区元素,在钢中可部分代替镍的作用,是铬锰氮不锈钢中的合金元素,在低碳不锈钢中,可代替碳的作用,提高钢的强度。