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1 腐蝕的分類及特點(diǎn)
1.1 點(diǎn)蝕
點(diǎn)蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點(diǎn)蝕有大有小，一般情況下，點(diǎn)蝕的深度要比其直徑大的多。點(diǎn)蝕經(jīng)唱法生在表面有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬上.
由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性，當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子（如Cl－）時(shí)，這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上，從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時(shí)，金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁┏鰴C(jī)體金屬，使其呈活化狀態(tài)，而鈍化膜處仍為鈍態(tài)，這樣就形成了活性—鈍性腐蝕電池，由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，所以腐蝕往深處發(fā)展，金屬表面很快就被腐蝕成小孔，這種現(xiàn)象被稱為點(diǎn)蝕.
在石油、化工的腐蝕失效類型統(tǒng)計(jì)中，點(diǎn)蝕約占20%～25%。流動(dòng)不暢的含活性陰離子的介質(zhì)中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件，促使點(diǎn)蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點(diǎn)蝕.
PH值降低、溫度升高都會(huì)增加點(diǎn)蝕的傾向。氧化性金屬離子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促進(jìn)點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。但某些含氧陰離子（如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等）能防止點(diǎn)蝕.
點(diǎn)蝕雖然失重不大，但由于陽極面積很小，所以腐蝕速率很快，嚴(yán)重時(shí)可造成設(shè)備穿孔，使大量的油、水、氣泄漏，有時(shí)甚至造成火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，危險(xiǎn)性很大。點(diǎn)蝕會(huì)使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇，在很多情況下點(diǎn)蝕是這些類型腐蝕的起源.
1.2 縫隙腐蝕
在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動(dòng)受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕?？p隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn)，從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重障礙，甚至發(fā)生破壞事故。對鈦及鈦合金來說，縫隙腐蝕是zui應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)中，氧氣濃度增加，縫隙腐蝕量增加；PH值減小，陽極溶解速度增加，縫隙腐蝕量也增加；活性陰離子的濃度增加，縫隙腐蝕敏感性升高。但是，某些含氧陰離子的增加會(huì)減小縫隙腐蝕量.
1.3 應(yīng)力腐蝕
材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力（包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力，以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等）下，所出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開裂現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕開裂.
應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產(chǎn)生細(xì)長的裂縫，且裂縫擴(kuò)展很快，能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例zui高，可達(dá)50%.
應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個(gè)基本條件：一是材料對介質(zhì)具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來自工作應(yīng)力，也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在應(yīng)力腐蝕開裂事故中，由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上，而由工作應(yīng)力引起的則不足20%.
應(yīng)力腐蝕過程一般可分為三個(gè)階段。*階段為孕育期，在這一階段內(nèi)，因腐蝕過程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果，使裂紋生核；第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時(shí)期，當(dāng)裂紋生核后，在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下，裂紋擴(kuò)展；第三階段中，由于拉應(yīng)力的局部集中，裂紋急劇生長導(dǎo)致零件的破壞.
在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時(shí)，并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕，甚至腐蝕產(chǎn)物極少，有時(shí)肉眼也難以發(fā)現(xiàn)，因此，應(yīng)力腐蝕是一種非常危險(xiǎn)的破壞.
一般來說，介質(zhì)中氯化物濃度的增加，會(huì)縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時(shí)間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50℃～300℃之間.
防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和消除拉應(yīng)力兩方面來采取措施。主要是：一要盡量避免使用對應(yīng)力腐蝕敏感的材料；二在設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)要力求合理，盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì)；三在加工制造設(shè)備時(shí)，要注意消除殘余應(yīng)力.

1.4 腐蝕疲勞
腐蝕疲勞是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質(zhì)而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低，稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應(yīng)力值低于屈服點(diǎn)，在一定的臨界循環(huán)應(yīng)力值（疲勞極限或稱疲勞壽命）以上時(shí)，才會(huì)發(fā)生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應(yīng)力條件下就發(fā)生破斷，因而它是很危險(xiǎn)的.
影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應(yīng)力交變速度、介質(zhì)溫度、介質(zhì)成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環(huán)速度、降低介質(zhì)的PH值或升高介質(zhì)的溫度，都會(huì)使腐蝕疲勞強(qiáng)度下降。材料表面的損傷或較低的粗糙度所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，會(huì)使疲勞極限下降，從而也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度.
1.5 晶間腐蝕
晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中，沿著材料的晶粒間界受到腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。受這種腐蝕的設(shè)備或零件，有時(shí)從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結(jié)合力被破壞，材料幾乎喪失了強(qiáng)度，嚴(yán)重者會(huì)失去金屬聲音，輕輕敲擊便成為粉末.
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在石油、化工設(shè)備腐蝕失效事故中，晶間腐蝕約占4%～9%，主要發(fā)生在用軋材焊接的容器及熱交換器上.
一般認(rèn)為，晶界合金元素的貧化是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。通過提高材料的純度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量穩(wěn)定化元素（鈦、鈮），以控制晶界上析出的碳化物及采用適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫群瓦m當(dāng)?shù)募庸すに?，可防止晶間腐蝕的產(chǎn)生.
1.6 均勻腐蝕
均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個(gè)金屬表面上幾乎以相同速度進(jìn)行的腐蝕。在應(yīng)用耐蝕材料時(shí)，應(yīng)以抗均勻腐蝕作為主要的耐蝕性能依據(jù)，在特殊情況下才考慮某些抗局部腐蝕的性能.
1.7 磨損腐蝕（沖蝕）
由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程叫磨損腐蝕。磨損腐蝕可發(fā)生在高速流動(dòng)的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。有的過流部件，如高壓減壓閥中的閥瓣（頭）和閥座、離心泵的葉輪、風(fēng)機(jī)中的葉片等，在這些部位腐蝕介質(zhì)的相對流動(dòng)速度很高，使鈍化型耐蝕金屬材料表面的鈍化膜，因受到過分的機(jī)械沖刷作用而不易恢復(fù)，腐蝕率會(huì)明顯加劇，如果腐蝕介質(zhì)中存在著固相顆粒，會(huì)大大加劇磨損腐蝕.
1.8 氫脆
金屬材料特別是鈦材一旦吸氫，就會(huì)析出脆性氫化物，使機(jī)械強(qiáng)度劣化。在腐蝕介質(zhì)中，金屬因腐蝕反應(yīng)析出的氫及制造過程中吸收的氫，是金屬中氫的主要來源。金屬的表面狀態(tài)對吸氫有明顯的影響，研究表明，鈦材的研磨表面吸氫量zui多，其次為原始表面，而真空退火和酸洗表面zui難吸氫。鈦材在大氣中氧化處理能有效防止吸氫.
2 泵閥常用耐蝕材料

序號
 
牌  號
 
代  號
 
適  用  介  質(zhì)
 

1
 
1Cr18Ni9（Ti）
 
304、18-8、B
 
有機(jī)酸、低溫低濃度各種酸堿鹽
 

2
 
00Cr18Ni9
 
304L
 
有機(jī)酸、低溫低濃度各種酸堿鹽，抗晶間腐蝕
 

3
 
0Cr18Ni12Mo2（Ti）
 
316、M
 
稀硫酸、磷酸、有機(jī)酸，耐蝕性比304好
 

4
 
00Cr18Ni12Mo2Ti
 
316L
 
稀硫酸、磷酸、有機(jī)酸，耐蝕性比304好，抗晶間腐蝕
 

5
 
0Cr20Ni25Mo5Cu2
 
904
 
有機(jī)酸（醋酸、甲酸等）、磷酸、低溫稀硫酸和鹽酸
 

6
 
00Cr20Ni25Mo5Cu2
 
904L
 
有機(jī)酸（醋酸、甲酸等）、磷酸、低溫稀硫酸和鹽酸，抗晶間腐蝕
 

7
 
0Cr30Ni42Mo3Cu2
 
804（因可合金）
 
高溫高濃度燒堿和鹽及高溫40%～50%硫酸
 

8
 
0Cr20Ni42Mo3Cu2
 
824（因可合金）
 
高溫高濃度燒堿和鹽及高溫40%～50%硫酸
 

9
 
0Cr24Ni20Mo2Cu3
 
K合金
 
≤60℃各種濃度的硫酸
 

10
 
0Cr26Ni5Mo2Cu3
 
CD-4MCu
 
稀硫酸、磷酸（可時(shí)效硬化耐磨）
 

11
 
00Cr25Ni6Mo2
 
MM-4
 
硝酸磷肥鋼
 

12
 
0Cr18Ni5Mo5
 
NH55
 
海水
 

13
 
0Cr21Ni32Mo2Cu3
 
20號合金
 
稀硫酸（t≤130℃，濃度40%左右）
 

14
 
00Cr10Ni20Mo1.5Si6Cu
 
SS920
 
濃硫酸（t≤130℃，濃度93%～98%）
 

15
 
0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Ni
 
941
 
全濃度常溫硫酸，特別適用100℃以下中等濃度（50%左右）硫酸
 

16
 
0Cr30Ni6Mo2Mn1.5
 
PD合金
 
稀硫酸（濃度1%～1.5%，溫度＜80℃）
 

17
 
0Cr27Ni31Mo4.5Cu2
 
28號合金（ZS28）
 
鹽酸料漿
 

18
 
0Cr13Ni7Si4
 
S-05鋼
 
中濃中溫硫酸
 

19
 
0Cr17Ni17Si5
 
S-05鋼（日本）
 
高濃高溫硫酸
 

20
 
00Cr14Ni14Si4
 
C4
 
全濃度硝酸，特別適用濃硝酸，是目前濃硝酸用鋼綜合性能的鑄材
 

21
 
00Ni65Cu28Fe2.5Mn1.5
 
蒙耐爾合金
 
非氧化性介質(zhì)，氫氟酸、氫氧化鈉溶液，高溫?zé)龎A等
 

22
 
0Ni60Mo22Fe20
 
哈氏合金A
 
硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸、蟻酸等
 

23
 
0Ni65Mo28Fe5V
 
哈氏合金B(yǎng)
 
硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸、蟻酸等
 

24
 
0Ni60Mo18Fe8Cr17Cu2.5Mn
 
哈氏合金C
 
冷硝酸、次氯酸、氫氟酸等
 

25
 
STNiCr202
 
鎳鑄鐵
 
高溫高濃度燒堿
 

26
 
STSi15
 
高硅耐蝕鑄鐵（G）
 
硝酸、鉻酸、硫酸等（不含HCl）
 

27
 
ZGCr28
 
高鉻鑄鐵（E）
 
濃硝酸
 

28
 
TA2
 
工業(yè)純鈦
 
氧化性腐蝕介質(zhì)
 

29
 
TiAl6V4
 
TC4
 
氧化性腐蝕介質(zhì)
 

30
 
TiMo32
 
鈦32鉬合金
 
氧化性及還原性腐蝕介質(zhì)等
 

31
 
TiPd0.2
 
鈦鈀合金
 
氧化性腐蝕介質(zhì)，抗縫隙腐蝕能力強(qiáng)，對還原性酸有一定的耐蝕能力
 

32
 
TiMo0.3Ni0.8
 
鈦鉬鎳合金
 
與TiPd0.2相近，價(jià)格較TiPd0.2低
 

33
 
TiTa5
 
鈦鉭合金
 

熱濃硝酸及合成樹脂等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)
 

3 常見世界各國標(biāo)準(zhǔn)代號或牌號表

標(biāo)準(zhǔn)代號或牌號
 
國家（地區(qū)）或標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)
 
標(biāo)準(zhǔn)代號或牌號
 
國家（地區(qū)）或標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)
 

GB
 
中國國家標(biāo)準(zhǔn)
 
AWS
 
美國焊接學(xué)會(huì)
 

JB
 
中國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)
 
BS
 
英國
 

H/HG/HGJ
 
中國化工部標(biāo)準(zhǔn)
 
COPANT
 
泛美技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)
 

YB
 
中國冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)
 
CSA
 
加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)
 

ZB
 
中國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
 
DIN
 
德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)
 

TQ
 
機(jī)械電子工業(yè)部通用機(jī)械行業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)
 
ECISS
 
歐洲鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)
 

ACI
 
美國合金鑄造學(xué)會(huì)
 
FED
 
美國
 

AECMA
 
歐洲航天設(shè)備制造商協(xié)會(huì)
 
GOST
 
（前）蘇聯(lián)
 

AFNOR
 
法國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)
 
IS
 
印度
 

AIR
 
法國航空部標(biāo)準(zhǔn)化局
 
ISO
 
標(biāo)準(zhǔn)化組織
 

AISI
 
美國鋼鐵學(xué)會(huì)
 
JIS
 
日本
 

AMS
 
美國航天航空材料技術(shù)規(guī)范
 
MIL
 
美國軍用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)
 

ANSI
 
美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)
 
NBS
 
美國國家標(biāo)準(zhǔn)局
 

API
 
美國石油學(xué)會(huì)
 
NF
 
法國
 

AS
 
澳大利亞
 
SABS
 
南非標(biāo)準(zhǔn)局
 

ASME
 
美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)
 
SAE
 
美國汽車工程師協(xié)會(huì)
 

ASTM
 
美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)
 
UNI
 
意大利全國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)
 

4 常見金屬材料的力學(xué)性能名稱、代號、單位和涵義

指    標(biāo)
 
單位
 
涵    義    說    明
 

名    稱
 
符號
 

彈性指標(biāo)
 
彈性

模量
 
E
 
N/mm2
 
金屬在彈性范圍內(nèi)，外力和變形成比例地增長，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系時(shí)（符合虎克定理），這個(gè)比例系數(shù)就稱為彈性模量，根據(jù)應(yīng)力，應(yīng)變的性質(zhì)通常又分為：彈性模量和切變模量，彈性模量的大小，相當(dāng)于引起物體單位變形時(shí)所需應(yīng)力之大小，是衡量材料剛度的指標(biāo)，彈性模量愈大，剛度也愈大。
 

切變

模量
 
G
 
N/mm2
 

彈性

極限
 
σe
 
N/mm2
 
    這是表示金屬zui大彈性的指標(biāo)，即在彈性變形階段，試樣不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的zui大應(yīng)力
 

強(qiáng)度性能指標(biāo)
 
抗拉

強(qiáng)度
 
σb
 
N/mm2
 
指外力是拉力時(shí)的強(qiáng)度極限，它是衡量金屬材料強(qiáng)度的主要性能指標(biāo)
 

抗彎

強(qiáng)度
 
σbb或

σw
 
N/mm2
 
指外力是彎曲力時(shí)的強(qiáng)度極限
 

抗壓

強(qiáng)度
 
σbc或

σy
 
N/mm2
 
    指外力是壓力時(shí)的強(qiáng)度極限，壓縮試驗(yàn)主要適用于低塑性材料，如鑄鐵、塑料等
 

抗剪強(qiáng)度
 
τ
 
N/mm2
 
指外力是剪切力時(shí)的強(qiáng)度極限
 

抗扭

強(qiáng)度
 
τb
 
N/mm2
 
    指外力是扭轉(zhuǎn)力時(shí)的強(qiáng)度極限
 

屈服點(diǎn)
 
σs
 
N/mm2
 
金屬承受載荷時(shí)，當(dāng)載荷不再增加，但金屬本身的變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力叫屈服點(diǎn)
 

屈服

強(qiáng)度
 
σ0.2
 
N/mm2
 
    金屬發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)，為便于測量，通常按其產(chǎn)生*殘余變形量等于試樣原長0.2%時(shí)的應(yīng)力，作為屈服強(qiáng)度
 

持久

強(qiáng)度
 

σb

/h
 

N/mm2
 

    指金屬在一定的高溫條件下，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力，一般所指的持久強(qiáng)度，是指在一定溫度下，試樣經(jīng)十萬小時(shí)后的破斷強(qiáng)度
 

蠕變

極限
 

σ%

/h
 

N/mm2
 

    金屬在高溫環(huán)境下，即使所受應(yīng)力小于屈服點(diǎn)，也會(huì)隨著時(shí)間的增長而緩慢地產(chǎn)生*變形，這種現(xiàn)象叫做蠕變，在一定的溫度下經(jīng)一定的時(shí)間，金屬的蠕變速度仍不超過規(guī)定的數(shù)值，此時(shí)所能承受的zui大應(yīng)力，稱為蠕變極限
 

硬度性能指標(biāo)
 

布氏

硬度
 

HBS

HBW
 

N/mm2
 

    用淬硬小鋼球或硬質(zhì)合金球壓入金屬表面，以其壓痕面積除加壓在鋼球上的載荷，所得之商，即為金屬的布氏硬度數(shù)值。使用鋼球測定硬度≤450HBS；使用硬質(zhì)合金球測定硬度＞450HBW
 

洛氏硬度
 

C級
 

HRC
 

無量鋼
 

    用1471N載荷，將頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭，壓入金屬表面，取其壓痕的深度來計(jì)算硬度的大小，即為金屬的HRC硬度，HRC用來測量HB=230~700的金屬材料，主要用于測定淬火鋼及較硬的金屬材料
 

*
 

HRA
 

    指用588.4N載荷和頂角為120°的圓錐形金剛石的壓頭所測定出來的硬度，一般用來測定硬度很高或硬而薄的金屬材料，如碳化物、硬質(zhì)合金或表面處理過的零件
 

B級
 

HRB
 

    指用980.7N載荷和直徑為1.59mm（即1/16in）的淬硬鋼球所測得的硬度。主要用于測定HB=60~230這一類較軟的金屬材料，如退火鋼、銅、鋁等
 

維氏

硬度
 

HV
 

N/mm2
 

用49.03~980.7N以內(nèi)的載荷，將頂角為136°的金剛石四方角錐體壓頭壓入金屬的表面，以其壓痕面積除載荷所得之商，即為維氏硬度值，HV只適用于測定很?。?.3~0.5mm）的金屬材料，或厚度為0.03~0.05mm的零件表面硬化層的硬度，測定的數(shù)值比較準(zhǔn)確
 

肖氏

硬度
 

HSC

HSD
 

H

（回跳高度）
 

    利用一定重量（2.5g）的鋼球或金剛石球，自一定的高度（一般為254mm）落下撞擊金屬后，球又回跳到某一高度h，此高度為肖氏硬度值，其優(yōu)點(diǎn)是在金屬表面上不留下傷痕，缺點(diǎn)是測定值不夠準(zhǔn)確
 

塑性指標(biāo)
 

伸長率

L0=5d

L0=10d
 

δ

δ5

δ10
 

%
 

金屬受外力作用被拉斷以后，在標(biāo)距內(nèi)總伸長長度同原來標(biāo)距長度相比的百分?jǐn)?shù)，稱為伸長率。根據(jù)試樣長度的不同，通常用符號δ5或δ10來表示；δ5是試樣標(biāo)距長度為其直徑5倍時(shí)的伸長率，δ10是試樣標(biāo)距長度為其直徑10倍時(shí)的伸長率
 

斷面

收縮率
 

ψ
 

%
 

    金屬受外力作用被拉斷以后，其橫截面的縮小量與原來橫截面積相比的百分?jǐn)?shù)，稱為斷面收縮率。δ、ψ的數(shù)值愈高，表明這種材料的塑性愈好，易于進(jìn)行壓力加工

韌性指標(biāo)
 

沖擊

韌度
 

aKU

aKV
 

J/m2

kJ/m2
 

沖擊韌度是評定金屬材料于動(dòng)載荷下承受沖擊抗力的力學(xué)性能指標(biāo)，通常都是以大能量的一次沖擊值作為標(biāo)準(zhǔn)的。試驗(yàn)結(jié)果，以沖斷試樣上所消耗的功與斷口處橫截面積之比值大小來衡量。由于aK值的大小不僅取決于材料本身，還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗(yàn)溫度的不同而變化，因而aK值只是一個(gè)相對指標(biāo)
 

沖擊

吸收功
 

AKU AKV
 

J
 

疲勞性能指標(biāo)
 

疲勞

極限
 

σ-1

σ-1n
 

N/mm2
 

金屬材料在交變負(fù)荷的作用下，經(jīng)過無限次應(yīng)力循環(huán)而不致引起斷裂的zui大循環(huán)應(yīng)力，稱為疲勞極限。σ-1—表示光滑試樣的對稱彎曲疲勞極限，σ-1n—表示缺口試樣的對稱彎曲疲勞極限

按我國國家標(biāo)準(zhǔn)，一般鋼鐵材料采用107循環(huán)次數(shù)而不斷裂的zui大應(yīng)力來確定其疲勞極限，對于有色金屬材料，則規(guī)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在108或更多周次，才能確定其疲勞極限
 

斷裂韌度性能指標(biāo)
 

平面應(yīng)變斷裂韌度
 

K1c
 

N/mm1.5
 

斷裂韌度是衡量金屬材料在裂紋存在的情況下抵抗脆性開裂能力的指標(biāo)，它是現(xiàn)代斷裂力學(xué)在分析高強(qiáng)度材料使用過程中，發(fā)生一系列技術(shù)事故的基礎(chǔ)上而提出的一個(gè)新的重要的力學(xué)性能指標(biāo)。根據(jù)材料的斷裂韌度和用無損探傷方法確定的內(nèi)部缺陷存在的情況，可以預(yù)知零件在工作過程中有無脆性斷裂的危險(xiǎn)，從而采取合金化與熱處理等措施，以滿足使用性能的要求。

斷裂韌度是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)，它是在裂紋試樣上測得的，主要適用于高強(qiáng)度材料或服役條件有可能促使零件脆斷的場合的普通強(qiáng)度材料。對一般機(jī)械零件，當(dāng)斷面尺寸不是太大，破壞形式主要是韌性斷裂時(shí)，仍可沿用傳統(tǒng)的五大力學(xué)性能指標(biāo)，無須提出斷裂韌度的指標(biāo)
 
        

鋼鐵材料中主要元素及其對組織和性能的影響

元素符號
 
對組織的影響
 
對  性  能  的  影  響
 

Al
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別為36%及0.6%，不形成碳化物，但與氮及氧親和力*
 
主要用來脫氧和細(xì)化晶粒。在滲碳鋼中促使形成堅(jiān)硬耐蝕的滲碳層。含量高時(shí)，賦予鋼高溫抗氧化及耐氧化性介質(zhì)、H2S氣體的腐蝕作用。固溶強(qiáng)化作用大。在耐熱合金中，與鎳形成γ′相（Ni3Al），從而提高其熱強(qiáng)性。有促使石墨化傾向，對淬透性影響不顯著
 

As
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，作用與磷相似，在鋼中偏析嚴(yán)重
 
含量不超過0.2%時(shí)，對鋼的一般力學(xué)性能影響不大，但增加回火脆性敏感性
 

B
 
縮小γ相區(qū)，但因形成Fe2B，不形成γ相圈。在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別為0.008%及0.02%
 
    微量硼在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期，提高鋼的淬透性。但隨鋼中碳含量的增加，此種作用逐漸減弱以至*消失
 

C
 
擴(kuò)大γ相區(qū)，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別為0.02%及2.1%
 
    隨含量的增加，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，但降低其塑性和韌性
 

Co
 
無限固溶于γ鐵，在α鐵中的溶解度為76%。非碳化物形成元素
 
有固溶強(qiáng)化作用，賦予鋼紅硬性，改善鋼的高溫性能和抗氧化及耐蝕的能力，為超硬高速鋼及高溫合金的重要合金化元素。提高鋼的MS點(diǎn)，降低鋼的淬透性
 

Cr
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的zui大溶解度為12.5%，中等碳化物形成元素，隨鉻含量的增加，可形成（Fe，Cr）3C，（Cr ，F(xiàn)e）7C3，（Cr ，F(xiàn)e）23C6等碳化物
 
    增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳鋼的耐磨性。含量超過12%時(shí)，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用，并增加鋼的熱強(qiáng)性。為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金化元素。含量高時(shí)，易發(fā)生σ和475℃脆性
 

Cu
 
    擴(kuò)大γ相區(qū)，但不無限固溶；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約2%或8.5%。在724℃及700℃時(shí)，在α鐵中的溶解度劇降至0.68%及0.52%
 
    當(dāng)含量超過0.75%時(shí)，經(jīng)固溶處理和時(shí)效后可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。含量低時(shí)，其作用與鎳相似，但較弱。含量較高時(shí)，對熱變形加工不利，如超過0.30%，在氧化氣氛中加熱，由于選擇性氧化作用，在表面將形成一富銅層，在高溫熔化并侵蝕鋼表面層的晶粒邊界，在熱變形加工時(shí)導(dǎo)致高溫銅脆現(xiàn)象。如鋼中同時(shí)含有超過銅含量1/3的鎳，則可避免此種銅脆的發(fā)生，如用于鑄鋼件則無上述弊病。在低碳低合金鋼中，特別與磷同時(shí)存在時(shí)，可提高鋼的抗大氣腐蝕性能。Cu2%～3%在奧氏體不銹鋼中可提高其對硫酸、磷酸及鹽酸等的抗腐蝕性及對應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性
 

H
 
擴(kuò)大γ相區(qū)，在奧氏體中的溶解度遠(yuǎn)大于在鐵素體中的溶解度；而在鐵素體中的溶解度也隨溫度的下降而劇減
 
    氫易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)等不允許有的缺陷，也是導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)中發(fā)生冷裂的重要因素。因此，應(yīng)采取一切可能的措施降低鋼中的氫含量
 

Mn
 
    擴(kuò)大γ相區(qū)，形成無限固溶體。對鐵素體及奧氏體均有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用。為弱碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體替代部分鐵原子，形成合金滲碳體
 
與硫形成熔點(diǎn)較高的MnS，可防止因FeS而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過冷度，細(xì)化珠光體組織以改善其機(jī)械性能，為低合金鋼的重要合金化元素之一，并為無鎳及少鎳奧氏體鋼的主要奧氏體化元素。提高鋼的淬透性的作用強(qiáng)，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向
 

Mo
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈，在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約4%及37.5%。強(qiáng)碳化物形成元素
 
阻抑奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的能力zui強(qiáng)，從而提高鋼的淬透性，并為貝氏體高強(qiáng)度鋼的重要合金化元素之一。含量約0.5%時(shí)，能降低或抑止其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。在較高回火溫度下，形成彌漫分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。提高鋼的熱強(qiáng)性和蠕變強(qiáng)度，含Mo2%～3%能增加耐蝕鋼抗有機(jī)酸及還原性介質(zhì)腐蝕的能力
 

N
 
擴(kuò)大γ相區(qū)，但由于形成氮化鐵而不能無限固溶；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約0.1%及2.8%。不形成碳化物，氮與鋼中其他合金元素形成氮化物，如TiN，VN，AlN等
 
    有固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用，但均不太顯著。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高溫強(qiáng)度，從而增加鋼的蠕變強(qiáng)度。在奧氏體鋼中，可以取代一部分鎳。與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用；對鋼抗腐蝕性能的影響不顯著，但鋼表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性能，也顯著改善其抗蝕性。在低碳鋼中，殘余氮會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆性
 

Nb
 
    縮小γ相區(qū)，但由于拉氏相NbFe2的形成而不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約為1.8%及2.0%。強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素
 
    部分元素進(jìn)入固溶體，固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)。固溶于奧氏體時(shí)，顯著提高鋼的淬透性；但以碳化物及氧化物微細(xì)顆粒形態(tài)存在時(shí)，卻細(xì)化晶粒并降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。微量鈮可以在不影響鋼的塑性或韌性的情況下，提高鋼的強(qiáng)度。由于細(xì)化晶粒的作用，提高鋼的沖擊韌性并降低其脆性轉(zhuǎn)折溫度。當(dāng)含量大于碳含量的8倍時(shí)，幾乎可以固定鋼中所有的碳，使鋼具有很好的抗氫性能；在奧氏體鋼中，可以防止氧化介質(zhì)對鋼的晶間腐蝕。由于固定鋼中的碳和沉淀硬化作用，可以提高熱強(qiáng)鋼的高溫性能，如蠕變強(qiáng)度等
 

Ni
 
    擴(kuò)大γ相區(qū)，形成無限固溶體，在α鐵中的zui大溶解度約10%。不形成碳化物
 
    固溶強(qiáng)化及提高淬透性的作用中等。細(xì)化鐵素體晶粒，在強(qiáng)度相同的條件下，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。為主要奧氏體形成元素并改善鋼的耐蝕性能。與鉻、鉬等聯(lián)合使用，提高鋼的熱強(qiáng)性和耐蝕性，為熱強(qiáng)鋼及奧氏體不銹耐酸鋼的主要合金元素之一
 

O
 
縮小γ相區(qū)，但由于氧化鐵的形成，不形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約為0.03%及0.003%
 
固溶于鋼中的數(shù)量極少，所以對鋼性能的影響并不顯著。超過溶解度部分的氧以各種夾雜的形式存在，對鋼塑性及韌性不利
 

P
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別為2.8%及0.25%。不形成碳化物，但含量高時(shí)易形成Fe3P
 
    固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用*；與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。與硫錳聯(lián)合使用，增加鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴(yán)重。增加鋼的回火脆性及冷脆敏感性
 

Pb
 
    基本上不溶于鋼中
 
含量在0.2%左右并以極微小的顆粒存在時(shí)，能在不顯著影響其他性能的前提下，改善鋼的被切削性
 

RE
 
    包括元素周期表ⅢB族中鑭系元素及釔和鈧，共17個(gè)元素。它們都縮小γ相區(qū)，除鑭外，都由于中間化合物的形成而不形成γ相圈；它們在鐵中的溶解度都很低，如鈰和釹的溶解度都不超過0.5%。它們在鋼中，半數(shù)以上進(jìn)入碳化物中，小部分進(jìn)入夾雜物中，其余部分存在于固溶體中。它們和氧、硫、磷、氮、氫的親和力很強(qiáng)，和砷、銻、鉛、鉍、錫等也都能形成熔點(diǎn)較高的化合物
 
    有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)的作用。還改善夾雜物的形態(tài)和分布，改善鋼的鑄態(tài)組織，從而提高鋼的質(zhì)量。0.2%的稀土加入量可以提高鋼的抗氧化性、高溫強(qiáng)度及蠕變強(qiáng)度；也可以較大幅度地提高不銹耐酸鋼的耐蝕性
 

S
 
    縮小γ相區(qū)，因有FeS的形成，未能形成γ相圈。在鐵中溶解度很小，主要以硫化物的形式存在
 
提高硫和錳的含量，可以改善鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴(yán)重，惡化鋼的質(zhì)量。如以熔點(diǎn)較低的FeS的形式存在時(shí)，將導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。為了防止因硫?qū)е碌臒岽鄳?yīng)有足夠的錳，使形成熔點(diǎn)較高的MnS。硫含量偏高，焊接時(shí)由于SO2的產(chǎn)生，將在焊縫金屬內(nèi)形成氣孔和疏松
 

Si
 
縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的溶解度分別為18.5%及2.15%。不形成碳化物
 
為常用的脫氧劑。對鐵素體的固溶強(qiáng)化作用僅次于磷，提高鋼的電阻率，降低磁滯損耗，對磁導(dǎo)率也有所改善，為硅鋼片的主要合金化元素。提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼的綜合力學(xué)性能，特別是彈性極限有利。還可增強(qiáng)鋼在自然條件下的耐蝕性。為彈簧鋼和低合金高強(qiáng)度鋼中常用的合金元素。含量較高時(shí)，對鋼的焊接性不利，因焊接時(shí)飛濺較嚴(yán)重，有損焊縫質(zhì)量，并易導(dǎo)致冷脆；對中高碳鋼回火時(shí)易產(chǎn)生石墨化
 

Ti
 
    縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵及γ鐵中的zui大溶解度分別約為7%及0.75%，系zui強(qiáng)的碳化物形成元素，與氮的親和力也*
 
固溶狀態(tài)時(shí)，固溶強(qiáng)化作用*，但同時(shí)降低固溶體的韌性。固溶于奧氏體中提高鋼淬透性的作用很強(qiáng)，但化合鈦，由于其細(xì)微顆粒形成新相的晶核從而促進(jìn)奧氏體分解，降低鋼的淬透性。提高鋼的回火穩(wěn)定性，并有二次硬化作用。含量高時(shí)析出彌散分布的拉氏相TiFe2，而產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性，如蠕變和持久強(qiáng)度。在高鎳含鋁合金中形成γ′相〔Ni3（Al，Ti）〕，彌散析出，提高合金的熱強(qiáng)性，有防止和減輕不銹耐酸鋼晶間和應(yīng)力腐蝕的作用。由于細(xì)化晶粒和固定碳，對鋼的焊接性有利
 

V
 
    縮小γ相區(qū)，形成γ相圈；在α鐵中無限固溶，在γ鐵中的zui大溶解度約1.35%。強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素
 
  固溶于奧氏體中可提高鋼的淬透性；但以化合物狀態(tài)存在的釩，由于這類化合物的細(xì)小顆粒形成新相的晶核，將降低鋼的淬透性。增加鋼的回火穩(wěn)定性并有強(qiáng)烈的二次硬化作用。有細(xì)化晶粒作用，所以對低溫沖擊韌度有利。碳化釩是金屬碳化物中zui硬zui耐磨的，可提高工具鋼的使用壽命。釩通過細(xì)小碳化物顆粒的彌散分布可以提高鋼的蠕變和持久強(qiáng)度。釩、碳含量比大于5.7時(shí)可防止或減輕介質(zhì)對不銹耐酸鋼的晶間腐蝕，并大大提高鋼抗高溫高壓氫腐蝕的能力，但對鋼高溫抗氧化不利