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金屬元素
具有金屬通性的元素
基本信息
| 中文名 | 金屬元素 |
| 外文名 | metallic element |
| 所屬學(xué)科 | 化學(xué) |
| 標(biāo)準(zhǔn)物態(tài) | 除汞是液體以外，其余均為固體 |
| 定義 | 具有金屬通性的元素 |
| 具有通性 | 金屬通性 |
收起
概述
金屬元素是具有金屬通性的元素。
除Sn(錫)、Sb(銻)、Bi(鉍)等少數(shù)幾種金屬的原子最外層電子數(shù)大于或等于4以外，絕大多數(shù)金屬原子的最外層電子數(shù)均小于4，所以其原子容易失去電子而本身常以陽(yáng)離子形態(tài)存在于化合物中。它們的化合物和氫氧化物一般呈堿性。
原子結(jié)構(gòu)特征
除Sn、Sb、Bi等少數(shù)幾種金屬的原子最外層電子數(shù)大于或等于4以外，絕大多數(shù)金屬原子的最外層電子數(shù)均
小于4，主族金屬原子的外圍電子排布為ns1或ns2或np(1-4)，過(guò)渡金屬的外圍電子排布可表示為ns(1-2)(n-1)d(1-10)。主族金屬元素的原子半徑均比同周期非金屬元素(稀有氣體除外)的原子半徑大。
原子結(jié)構(gòu)
金屬元素在元素周期表里的排布：
第一主族(除H)為堿金屬元素，第二主族為堿土金屬元素。第三副族到第二副族為過(guò)渡金屬，過(guò)渡金屬一般密度較大，熔沸點(diǎn)較高，有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性和耐腐蝕性。過(guò)渡金屬的化合物及其溶液大多帶有顏色。
分類(lèi)
按儲(chǔ)量
常見(jiàn)金屬：鐵、鋁等。
稀有金屬：鋯、釩、鉬。
鋼中作用
錳Mn
1、在低含量范圍內(nèi)，對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。
2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。
3、稍稍改善鋼的低溫韌性。
6、錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高。
錳鋼的主要缺點(diǎn)是：①含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象；②錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因此錳鋼對(duì)過(guò)熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來(lái)克服；③當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1%時(shí)，會(huì)使鋼的焊接性能變壞；④錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。
鉻Cr
1、鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。
2、鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能。
3、使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。
4、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。
鎳Ni
1、可提高鋼的強(qiáng)度而不顯著降低其韌性。
2、鎳可降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，即可提高鋼的低溫韌性。
3、改善鋼的加工性和可焊性。
4、鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。
鉬Mo
2、提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度。
3、抗氫侵蝕的作用。
4、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。
缺點(diǎn)：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。
釩V
1、改善熱強(qiáng)性。
2、釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。
鈦Ti
1、鈦能改善鋼的熱強(qiáng)性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度。
2、能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對(duì)氫的穩(wěn)定性高達(dá)600℃以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。因此，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強(qiáng)鋼中的重要合金元素之一。
鈮Nb
1、鈮和碳、氮、氧都有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的極為穩(wěn)定的化合物，因而能細(xì)化晶粒，降低鋼的過(guò)熱敏感性和回火脆性。
2、有極好的抗氫性能。
3、鈮能提高鋼的熱強(qiáng)性。
硼B(yǎng)
1、提高鋼的淬透性。
2、提高鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的作用。
鋁Al
1、用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，?xì)化晶粒，抑制低碳鋼的時(shí)效，改善鋼在低溫時(shí)的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；
2、提高鋼的抗氧化性能。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究：4%AI即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6%Al可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻配合并用時(shí)，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵50%一55%、鉻30%-35%、鋁10%-15%的合金，在1400C高溫時(shí)，仍具有相當(dāng)好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，近年來(lái)，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。
缺點(diǎn)：①脫氧時(shí)如用鋁量過(guò)多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向；②當(dāng)含鋁較高時(shí)．其高溫強(qiáng)度和韌性較低。
S硫
2、在機(jī)械制造中，有時(shí)為了改善某些鋼的切削加工性能，人為將含硫量提高，以形成硫化物，起中斷基體連續(xù)性的作用。
缺點(diǎn)：硫含量的提高，增加鑄件熱裂傾向。
氫H
煉鋼過(guò)程中鋼液從爐氣中吸收氫，鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高，在緩慢凝固條件下，氫以針孔形態(tài)析出?？焖倌虝r(shí)，析出氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致脆性。
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