無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年(nian)7月13日訊(xun) 所有元素(su)中約有2/3為金屬(shu)元素(su)，且其總量占了整個地球質量的(de)25%。我們主要以(yi)金屬(shu)合(he)金的(de)型(xing)式加以(yi)利用—因(yin)為它們的(de)不同性(xing)(xing)能與特性(xing)(xing)；例(li)如強度，延性(xing)(xing)，韌性(xing)(xing)，耐蝕性(xing)(xing)能，耐熱(re)性(xing)(xing)能，熱(re)膨脹，熱(re)導與電導特性(xing)(xing)等。 金屬(shu)的(de)(de)(de)強度來自于(yu)原(yuan)(yuan)子(zi)間的(de)(de)(de)強鍵(jian)結力，這種鍵(jian)結力是由于(yu)原(yuan)(yuan)子(zi)間陽(yang)離(li)子(zi)共享外層電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)結果(guo)，亦即所(suo)有(you)(you)陽(yang)離(li)子(zi)的(de)(de)(de)周邊環繞著(zhu)電(dian)子(zi)云（價(jia)(jia)電(dian)子(zi)）。因為這些價(jia)(jia)電(dian)子(zi)被(bei)所(suo)有(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)共享，所(suo)以它們并不屬(shu)于(yu)特定的(de)(de)(de)任何原(yuan)(yuan)子(zi)；此和離(li)子(zi)鍵(jian)或共價(jia)(jia)鍵(jian)不同，離(li)子(zi)鍵(jian)或共價(jia)(jia)鍵(jian)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)僅為一個或兩個原(yuan)(yuan)子(zi)共用(yong)。因此，金屬(shu)鍵(jian)結強而均勻，即使加入非(fei)金屬(shu)元素(su)，這些合金仍(reng)然具有(you)(you)金屬(shu)性質(zhi)。 大多數的金屬不會(hui)以純金屬的形(xing)式(shi)使用，而會(hui)加入(ru)某些(xie)其它合金元(yuan)素改善其性質(zhi)并使用于特定(ding)的場(chang)所。在某金屬中(zhong)為(wei)形(xing)成合金所加入(ru)的第(di)二種(zhong)元(yuan)素（例如鐵中(zhong)加入(ru)鉻(ge)）的量會(hui)強烈的改變(bian)合金的性質(zhi)。 純鐵太軟無法作為構造用材料，但添(tian)加少量(liang)的(de)其它(ta)元素(su)（例如碳(tan)，錳或硅）時可(ke)以大(da)幅度提升(sheng)其機械強度；這是因為原子大(da)小不(bu)同的(de)其它(ta)元素(su)會破壞(huai)金屬結晶(jing)格(ge)子的(de)有(you)序排(pai)列而(er)預(yu)防原子間的(de)滑移。 合金(jin)(jin)元(yuan)素可以阻礙滑移面。如果在鐵中(zhong)加鉻（鐵-鉻合金(jin)(jin)）會產(chan)生另一(yi)效益，這(zhe)種新(xin)合金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕性能(neng)會比純鐵要好得多。已有上(shang)百種的(de)(de)含鉻合金(jin)(jin)；每(mei)一(yi)種都(dou)有其性質與特性，并適用于特定的(de)(de)環境。 一般含鉻不銹鋼合金的(de)最(zui)主要特性為含足量的(de)鉻使其具有耐蝕性能，抗氧化性能和(he)/或耐熱性能。 所(suo)有這些合金都含(han)鉻，錳(meng)，硅，碳(tan)，氮，硫，和磷(lin)，且可(ke)能含(han)鎳(nie)，鉬，鈦，鈮，鋯，銅，鎢(wu)，釩(fan)，硒(xi)，以及其它微(wei)量元素。 不銹鋼為耐蝕合(he)金的(de)一大族系，至少含10.50%的(de)鉻(ge)（依(yi)歐規EN10088標準）并可能含其它合(he)金元(yuan)素(su)(su)；可以(yi)分(fen)為五類：馬氏(shi)體(ti)(ti)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)，奧氏(shi)體(ti)(ti)，奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)(su)體(ti)(ti)（所謂的(de)雙相鋼），和析出硬化型。馬氏體不銹鋼：Fe-Cr-C-（Ni-Mo）合(he)金 這些(xie)合金(jin)的鉻(ge)含量(liang)范圍從11.50%至(zhi)18.00%；有較其它不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)對(dui)較高的碳含量(liang)（0.15-1.20%）并可能含鉬。此鋼(gang)種可以利用(yong)熱(re)處理硬化(hua)而得到所(suo)需的強度與(yu)硬度，為磁(ci)性體。一般應用(yong)于刀片(pian)，手術器(qi)具，軸類等。 鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)碳含量(liang)較低（≤0.08%）而鉻含量(liang)在10.5-30.00%間。雖然(ran)某些鐵素體不(bu)銹鋼(gang)也含直至(zhi)4%的(de)鉬，但鉻仍為主(zhu)要(yao)(yao)的(de)合金元(yuan)素。此鋼(gang)種(zhong)無(wu)法(fa)通過熱處理硬化；也是磁性(xing)體。當韌性(xing)不(bu)那么重要(yao)(yao)而主(zhu)要(yao)(yao)需求(qiu)為耐蝕性(xing)能時，就可以選擇(ze)這種(zhong)鋼(gang)種(zhong)--尤其(qi)是氯化物環境下(xia)的(de)應力腐蝕裂紋。一般(ban)應用(yong)于汽(qi)車排氣系統（11.00%鉻），汽(qi)車零配件(jian)（17.00%鉻-1.50%鉬），熱水槽（18%鉻-2.00%鉬-鈦(tai)）。奧氏體不(bu)銹鋼：Fe-Cr-Ni-（Mo）合金 奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)碳含(han)量通常較低（≤0.08%），而鉻(ge)含(han)量的(de)范(fan)圍在(zai)16.00-28.00%間(jian)且鎳(nie)含(han)量范(fan)圍為3.50-32.00%。這種成分(fen)可(ke)以使合金(jin)在(zai)低溫至合金(jin)熔(rong)點溫度范(fan)圍內都可(ke)保(bao)持(chi)奧氏體組織。此(ci)合金(jin)無(wu)法(fa)以熱(re)處(chu)理硬(ying)化(hua)。這種不銹(xiu)鋼(gang)的(de)關鍵性(xing)質為其優異的(de)耐蝕性(xing)能，延性(xing)和韌性(xing)。一般適用場所為食品(pin)制程設備，化(hua)學工業設備，家用五金(jin)，和建筑用材。雙相奧氏體(ti)-鐵素體(ti)不銹鋼(gang)：Fe-Cr-Ni-（Mo）-N合金 雙相不銹鋼的碳(tan)含(han)量很(hen)低（≤0.03%），而鉻(ge)含(han)量在21.00-26.00%間，鎳含(han)量則為3.50-8.00%且(qie)可(ke)能含(han)直至4.50%的鉬。這種不銹鋼含(han)50%的鐵素(su)體和50%的奧氏體，其(qi)物理性(xing)質也反(fan)應(ying)了這些組織(zhi)。此合金為磁性(xing)體，且(qie)其(qi)抗拉強(qiang)度(du)和降伏強(qiang)度(du)大于奧氏體不銹鋼。一般應(ying)用于海水(shui)環境，石化工業，海水(shui)淡化廠，熱交換器&制紙工業。析出硬化不銹鋼（PH）：Fe-Cr-Ni-（Mo-Al-Cu-Nb）-N合金 高(gao)強(qiang)度，中等耐蝕性能和良好(hao)的(de)制造(zao)性為(wei)(wei)(wei)此不(bu)銹鋼族系的(de)主(zhu)要優勢(shi)；這種不(bu)銹鋼在(zai)經(jing)過低溫熱(re)處理（500-800C）后會(hui)有非常高(gao)的(de)強(qiang)度，因(yin)為(wei)(wei)(wei)可用(yong)低溫熱(re)處理，因(yin)此會(hui)減少零(ling)件變形，而可以應用(yong)于高(gao)精度的(de)構件。析出硬化(hua)不(bu)銹鋼的(de)初始顯微組織為(wei)(wei)(wei)奧氏體或馬氏體。在(zai)析出硬化(hua)處理前，可以通(tong)過熱(re)處理使奧氏體轉換成馬氏體。析出硬化(hua)處理的(de)馬氏體回火(huo)時會(hui)從晶格中析出硬質的(de)金屬間(jian)化(hua)合物。 一(yi)般應用(yong)于(yu)航天航空和某些高科技工業上。 碳(tan)為一種非金(jin)屬元素(su)，在所有鐵基材(cai)料中(zhong)(zhong)其(qi)為一個重要的合金(jin)元素(su)。碳(tan)總會在金(jin)屬合金(jin)中(zhong)(zhong)存在，例如，所有的不銹鋼和耐熱(re)鋼。碳(tan)為強(qiang)(qiang)奧氏體(ti)穩定元素(su)并可提升鋼的強(qiang)(qiang)度。 奧(ao)氏(shi)體(ti)，鐵素體(ti)，和雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)低碳含量（低碳等級的(de)鋼種一般在0.005-0.03%間）可以使(shi)其保(bao)有需(xu)要的(de)性質和機械特性。 馬氏(shi)體不銹鋼(gang)中(zhong)刻意加入(ru)的碳是為通過形(xing)成馬氏(shi)體組織而獲得高強(qiang)度與高硬度。 馬(ma)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的碳(tan)為刻(ke)意加入(ru)的合金元素，其量(liang)在0.15%到1.2%間，使其可(ke)以經由淬火和回火熱處理而得到馬(ma)氏體(ti)(ti)組織。 碳(tan)(tan)對耐(nai)蝕(shi)性(xing)能的(de)(de)(de)主要影(ying)響由其在(zai)合(he)金中存在(zai)的(de)(de)(de)方式而定(ding)。如果它和鉻(ge)(ge)(ge)結合(he)而形成碳(tan)(tan)化鉻(ge)(ge)(ge)，則會因為消耗(hao)了部分(fen)合(he)金固溶體中的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)，減少了可以確保(bao)耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)而對耐(nai)蝕(shi)性(xing)能有(you)害。碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)這種不(bu)利影(ying)響會因為熱(re)加工后(hou)，退(tui)火或重(zhong)新加熱(re)（例如焊接）后(hou)冷卻(que)速度(du)太慢而引發(fa)；其結果就是析出(chu)(chu)了含鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化物。碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)析出(chu)(chu)發(fa)生在(zai)晶界，我(wo)們稱之為敏(min)化。我(wo)們已經驗證了，伴(ban)隨(sui)著(zhu)碳(tan)(tan)化鉻(ge)(ge)(ge)析出(chu)(chu)造(zao)成的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)耗(hao)損(sun)會降(jiang)低耐(nai)蝕(shi)性(xing)能并造(zao)成局部腐蝕(shi)的(de)(de)(de)敏(min)感性(xing)，亦即沿著(zhu)晶界網狀(zhuang)碳(tan)(tan)化鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)晶界腐蝕(shi)。3.1發現(xian)，歷(li)史和(he)來源 1797年，法國化學(xue)教授Louis-Nicolas Vauquelin 在烏(wu)拉爾鉛礦的鉻酸鉛（PbCrO4）中發現了氧(yang)化鉻；1798年，他還原此氧(yang)化物而(er)分離出金屬鉻，并以希臘字chroma后綴命名為chromium。 主(zhu)要(yao)的礦物(wu)為(wei)鉻(ge)鐵礦，一(yi)般成(cheng)分為(wei)（Mg，Fe2+）（Cr，Al，Fe3+）2O4的尖晶石；可以簡(jian)化成(cheng)Cr2O3，FeO。 鉻(ge)為地殼中含量(liang)(liang)第十(shi)三(san)多的(de)元(yuan)素，平均含量(liang)(liang)為400ppm。2002年全世(shi)界共生產了(le)一千四百萬噸的(de)鉻(ge)鐵礦(kuang)；南非占(zhan)了(le)46%，Kasakhstan和(he)印度占(zhan)了(le)36%，巴西和(he)芬(fen)蘭等又(you)占(zhan)了(le)14%。依目前的(de)消耗量(liang)(liang)來看，已確認的(de)儲(chu)量(liang)(liang)可(ke)以提供未來數世(shi)紀的(de)使用，而那些沒有開采經濟效益的(de)量(liang)(liang)也至少還有兩(liang)倍。 鉻為(wei)銀灰色的(de)過渡金屬，原子量為(wei)51.996，原子序(xu)為(wei)24，熔點為(wei)1875℃，而(er)密度為(wei)7.190kg/dm3，屬周期表的(de)VI族(zu)元素，為(wei)體心立方（BCC）晶體結構。 大約85%的鉻都使用(yong)在(zai)冶金(jin)工(gong)業上；例(li)如不銹鋼，低合(he)(he)金(jin)鋼，高(gao)(gao)強(qiang)度(du)合(he)(he)金(jin)鋼，工(gong)具(ju)鋼和高(gao)(gao)性能合(he)(he)金(jin)（鉻鈷(gu)鎢（或(huo)鉬(mu)）合(he)(he)金(jin)，鎳鉻錳鈮鉭（或(huo)鈦）合(he)(he)金(jin)，鎳鉻鉬(mu)合(he)(he)金(jin)，鈷(gu)鉻合(he)(he)金(jin)，以及某些(xie)馬(ma)氏體時效鋼（析出(chu)硬化型高(gao)(gao)強(qiang)度(du)合(he)(he)金(jin)鋼））。 由于它的強度和(he)耐蝕性能，鉻也常被應用在電鍍和(he)金(jin)屬表面處理。3.4鉻(ge)在(zai)不銹鋼中(zhong)的角色 不(bu)銹鋼(gang)與其它耐蝕(shi)材(cai)料的(de)(de)主要差異在其鉻含(han)量；鉻的(de)(de)高反(fan)應(ying)(ying)性(xing)（氧化性(xing)）為(wei)其在不(bu)銹鋼(gang)中作(zuo)為(wei)耐蝕(shi)合金元(yuan)素(su)的(de)(de)作(zuo)用基礎(chu)；這些金屬合金對腐蝕(shi)劑(ji)化學反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)抵(di)抗性(xing)能是通過形成一個牢固且不(bu)溶解(jie)的(de)(de)表(biao)面(mian)反(fan)應(ying)(ying)產(chan)物而(er)保(bao)護其下方金屬不(bu)會發生均勻或局(ju)部的(de)(de)侵蝕(shi)來實(shi)現的(de)(de)。這些保(bao)護膜稱為(wei)鈍性(xing)層或鈍性(xing)膜，為(wei)非常薄的(de)(de)表(biao)面(mian)層，尺寸為(wei)1.0-2.0nm；此(ci)薄膜可(ke)以大幅度的(de)(de)降低腐蝕(shi)速率，其結構類(lei)似(si)于鉻鐵礦。 為使表面鈍(dun)化并穩(wen)定，Fe-Cr合金的(de)鉻含量(liang)至少需(xu)為11%，在此含量(liang)以上就可發(fa)生鈍(dun)化，含量(liang)不足則不會產生鈍(dun)化。鐵鉻合金的(de)鉻含量(liang)越高，抗腐蝕(shi)性能越好；明顯的(de)變化點為11%鉻和17%鉻。 1751年，瑞典礦(kuang)物(wu)(wu)學家(jia)和化(hua)學家(jia)Axel Fredrik Cronstedt 發現紅(hong)砷(shen)鎳(nie)(nie)礦(kuang)（砷(shen)化(hua)鎳(nie)(nie)）中的(de)(de)不純物(wu)(wu)質鎳(nie)(nie)。他報(bao)導這是新發現的(de)(de)元素并命名為(wei)(wei)(wei)Nickel。鎳(nie)(nie)為(wei)(wei)(wei)地殼中存量第(di)二十四的(de)(de)元素，平均含量為(wei)(wei)(wei)80ppm。有兩種主要礦(kuang)物(wu)(wu)；一為(wei)(wei)(wei)黃鐵礦(kuang)（主要成分為(wei)(wei)(wei)硫(liu)化(hua)鐵）中的(de)(de)硫(liu)化(hua)鎳(nie)(nie)，分布于加(jia)(jia)拿(na)大(da)(da)，俄羅斯，新蘇格蘭(lan)和南(nan)非；另一為(wei)(wei)(wei)含鎳(nie)(nie)鐵釩土(tu)，例如(ru)硅(gui)鎂鎳(nie)(nie)礦(kuang)（東南(nan)亞，澳大(da)(da)利亞和加(jia)(jia)勒(le)比海）。有記錄的(de)(de)最高礦(kuang)產量為(wei)(wei)(wei)2001年的(de)(de)126萬噸。主要的(de)(de)生(sheng)產國為(wei)(wei)(wei)俄羅斯（20%），加(jia)(jia)拿(na)大(da)(da)（15%），澳大(da)(da)利亞（15%）和新蘇格蘭(lan)（10%）. 鎳為銀白色的過渡金屬，原(yuan)子量58.69，原(yuan)子序為28，熔點(dian)1453C而(er)密度為8.902kg/dm3；屬周期(qi)表(biao)中的VIII族(zu)元素；為面心立方結構（FCC）；在直至353℃（居里(li)點(dian)）為鐵磁性。 所有產制的鎳約65%都使用在不銹鋼上(shang)，而十年前為45%。高性能(neng)合(he)金(jin)（鎳基(ji)，鈷基(ji)和鐵鎳基(ji)合(he)金(jin)）為冶(ye)金(jin)應用上(shang)的另一(yi)個(ge)逐漸(jian)增(zeng)加(jia)的區(qu)塊。 不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)鎳對鈍化(hua)層不會有(you)直接的(de)(de)影響，但卻(que)有(you)正面效應，特別是(shi)(shi)在硫(liu)酸環境里。鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)，即Fe-Cr-Ni（Mo）合(he)金，有(you)很寬廣的(de)(de)機械性質范圍，這(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)(shi)其它合(he)金系統無(wu)法(fa)比擬的(de)(de)；例如，即使高強度等(deng)級的(de)(de)這(zhe)(zhe)(zhe)類合(he)金仍然有(you)很好的(de)(de)延性和韌性，且這(zhe)(zhe)(zhe)些性質也(ye)可以保持至低溫。 ;在沒(mei)有鈍(dun)化(hua)層的保護下，或鈍(dun)化(hua)層被局(ju)部(bu)或全部(bu)破損時，鎳(nie)對促進鎳(nie)基合(he)金的耐蝕性會(hui)較鐵基合(he)金效果(guo)好；例如高鎳(nie)合(he)金中孔蝕速度較為(wei)和緩。 鐵(tie)鎳(nie)合(he)金的主要特性(xing)(xing)可(ke)以用兩種現(xian)象來說明(ming)；一為(wei)接近(jin)INVAR成分（36%Ni）時(shi)非常低(di)的膨脹率(lv)—自發(fa)的體積磁收縮(suo)，其二為(wei)80%Ni左右時(shi)非常高的電透性(xing)(xing)（electrical permeability）—由于各向異性(xing)(xing)的消失。 鎳為高(gao)溫超合金的基礎元素，因為其(qi)可促(cu)進(jin)生成牢固(gu)的氧化(hua)物且可析出Ni3Al的硬化(hua)相。 鎳(nie)為中等強(qiang)化(hua)合金元素(su)，且(qie)因此(ci)可以大量添加而不會使強(qiang)度增加過度；在低合金鋼中，鎳(nie)似乎對韌性轉變溫度有(you)較其它(ta)置換合金元素(su)更(geng)全面(mian)的(de)正面(mian)效益。 雖然(ran)這個金屬(shu)在遠古(gu)文(wen)化(hua)(hua)中就已經出現，但(dan)直至1778年(nian)前還未被正(zheng)式確(que)認；1778年(nian)，瑞(rui)典化(hua)(hua)學家和藥劑學家Carl Wilhelm Scheele 以(yi)濃硝酸侵蝕粉末狀(zhuang)的輝鉬礦（MoS3）并蒸發殘留物而得到氧化(hua)(hua)鉬。 初始，此元素(su)是(shi)從被認(ren)為是(shi)鉛礦的(de)(de)礦物中萃取而(er)得，故因此而(er)被命名為希臘文(wen)modubdos—希臘文(wen)的(de)(de)鉛。 依Scheele's的思路，另一個瑞典化(hua)學(xue)(xue)家與礦物學(xue)(xue)者Peter Jacob Hjelm 在(zai)1782年以(yi)還原(yuan)氧化(hua)鉬(mu)(mu)（MoO3）而分離(li)出金屬鉬(mu)(mu)；但直至(zhi)1895年，法國化(hua)學(xue)(xue)家及諾貝爾獎得(de)主Henrich Moissan 才(cai)在(zai)電爐(lu)中(zhong)以(yi)碳還原(yuan)氧化(hua)鉬(mu)(mu)而得(de)到第一個化(hua)學(xue)(xue)純(chun)度級的金屬鉬(mu)(mu)，因此后(hou)才(cai)得(de)以(yi)進行科學(xue)(xue)和冶金學(xue)(xue)上的研究。 直至商業(ye)性的提純(chun)量可(ke)行前，在整個(ge)19世紀(ji)鉬都只(zhi)是實驗室中的金屬。 1891年，法國(guo)武(wu)器制造商Schneider S.A，在克魯索（Le Creusot）的(de)(de)盔甲(jia)生產(chan)中(zhong)加入鉬作為合(he)金元素(su)。1900年，兩個美國(guo)的(de)(de)工程師F.W.Taylor 和P.White在巴(ba)黎(li)的(de)(de)世界博覽會上展示了鉬基高速鋼(gang)；同時，法國(guo)的(de)(de)Marie 和美國(guo)的(de)(de)J.A.Mathews 也以鉬制作永久磁鐵。 鉬(mu)為地殼中(zhong)存(cun)量第38的(de)元素；平(ping)均(jun)含量為15ppm。主要的(de)輝鉬(mu)礦(kuang)分(fen)布在(zai)(zai)美(mei)國，智利，中(zhong)國，加(jia)拿大和前(qian)蘇(su)聯；其(qi)它部(bu)分(fen)則在(zai)(zai)墨(mo)西哥，秘魯，伊朗(lang)和蒙古。全(quan)球的(de)年產量約為14萬噸，其(qi)中(zhong)27%在(zai)(zai)美(mei)國，20%在(zai)(zai)中(zhong)國，25%在(zai)(zai)智利，8%在(zai)(zai)加(jia)拿大。 鉬為(wei)(wei)(wei)銀(yin)白(bai)色的過渡金屬，原(yuan)子量為(wei)(wei)(wei)95.94，原(yuan)子序為(wei)(wei)(wei)42，熔點2610℃，而(er)密度為(wei)(wei)(wei)10.22kg/dm3；為(wei)(wei)(wei)周期表中(zhong)的VI族元素(su)；體(ti)(ti)心立方(fang)晶體(ti)(ti)（BCC）結構(gou)。5.3鉬在冶(ye)金(jin)上(shang)的應用 鉬的(de)高(gao)(gao)熔點對提高(gao)(gao)鋼(gang)和其它金屬(shu)合(he)金的(de)高(gao)(gao)溫強度非常重要；也因(yin)為抗蝕性能而被加入金屬(shu)合(he)金中。 雖然低合(he)金(jin)(jin)鋼，不銹鋼與鑄鐵占據了最(zui)大的(de)市場份額；但鉬仍然被應(ying)用(yong)于高性能合(he)金(jin)(jin)中，例(li)如(ru)哈氏合(he)金(jin)(jin)（Hastelloys）和英高鎳(nie)合(he)金(jin)(jin)（Inconel）。鉬也(ye)被用(yong)作(zuo)電加熱爐的(de)電極，猶(you)如(ru)電器的(de)燈絲；也(ye)在(zai)石油精煉中作(zuo)為催化(hua)劑使用(yong)。5.4鉬在(zai)不銹(xiu)鋼中(zhong)的角色 不銹鋼(gang)中(zhong)使用(yong)的(de)鉬可(ke)直至(zhi)8%，一般在(zai)2-4%間；即使這種相(xiang)對較(jiao)小的(de)百分(fen)比量對改善Fe-Cr合金(jin)和Fe-Cr-Ni在(zai)氯離子環境中(zhong)的(de)抗孔(kong)蝕性能仍(reng)然有重大(da)的(de)效(xiao)益。鉬可(ke)以減少需要確保鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)強度（即在(zai)較(jiao)低的(de)氧化(hua)(hua)(hua)氣氛下，仍(reng)能形(xing)成很(hen)好的(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)）并(bing)可(ke)降(jiang)低已(yi)形(xing)成之鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)剝落傾(qing)向。 增加(jia)鉻(ge)與鉬含(han)量(liang)主(zhu)要在(zai)增加(jia)抗(kang)局(ju)部腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)（孔(kong)蝕(shi)與隙(xi)縫腐(fu)蝕(shi)）且對鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼特(te)別有(you)效。在(zai)奧氏(shi)體(ti)和(he)雙相合金中，氮對抗(kang)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能(neng)也有(you)用。為了量(liang)化(hua)這些影(ying)響，制定了一個經驗指數-抗(kang)孔(kong)蝕(shi)指數（PRE）用以表示不(bu)銹(xiu)鋼的抗(kang)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能(neng)。鐵(tie)素體(ti)鋼的公式(shi)如下： 濃(nong)度為重量百分比(bi)，而奧氏體和(he)雙相鋼則(ze)為：PRE（N）=%Cr+3.3（%Mo）+K*（%N） 經驗顯示PRE值和抗孔(kong)蝕(shi)性能間有(you)很好(hao)的(de)對應關系。安定化元素的(de)添加(jia)，例(li)如鈦和鈮，以及某(mou)些不純物（例(li)如硫）也(ye)對孔(kong)蝕(shi)會(hui)有(you)明顯的(de)影(ying)響。 為(wei)了適用于高(gao)溫和熱循(xun)環的(de)(de)環境，已經(jing)發展出某些合(he)金設計與(yu)材料選(xuan)擇(ze)的(de)(de)技術導引(yin)。腐(fu)蝕的(de)(de)關(guan)鍵一(yi)般(ban)為(wei)氧化(hua)且會(hui)隨(sui)著溫度的(de)(de)增加而更為(wei)嚴重(zhong)；高(gao)溫腐(fu)蝕問題(ti)可能會(hui)因為(wei)其它因素而變(bian)得(de)更為(wei)復雜(za)，例如局部(bu)應(ying)力(li)氧化(hua)裂紋(wen)，與(yu)含硫氣體的(de)(de)反(fan)應(ying)及(ji)氫侵蝕。 對(dui)使用于高溫(wen)的合金(jin)調查顯(xian)示(shi)，鉻(ge)和(he)鉬是(shi)最常(chang)使用的合金(jin)元(yuan)素(su)；鉻(ge)對(dui)增加強度并(bing)改善抗氧(yang)化性(xing)能(neng)是(shi)有效的，而(er)鉬可以(yi)增加高溫(wen)強度。我們認為這種影響來自于鉻(ge)和(he)氧(yang)的親和(he)力并(bing)因此(ci)可在含鉻(ge)鋼表(biao)面形(xing)成一層保(bao)護(hu)膜。 鉻和鉬改(gai)善強度與抗氧化性(xing)的功(gong)效對使用(yong)于高溫場的含鉻-鉬鋼(gang)構造材料非常明(ming)顯。表(biao)1為經常使用(yong)于高溫的代(dai)表(biao)性(xing)合(he)金鋼(gang)。
表中(zhong)的鋼(gang)種(zhong)從0.5%鉻-0.5%鉬(mu)鋼(gang)開始并逐漸增加鉻含(han)量(liang)直至9.0%。許多高(gao)(gao)溫鋼(gang)或耐(nai)熱鋼(gang)有更高(gao)(gao)的鉻含(han)量(liang)，但它們(men)被視(shi)為(wei)高(gao)(gao)合(he)金鋼(gang)，例如不(bu)銹鋼(gang)，故不(bu)包含(han)于此表中(zhong)。 必須銘記在心的一點(dian)是，雖(sui)然增加(jia)鉻(ge)和鉬含(han)量(liang)可以(yi)增加(jia)強度(du)與抗氧(yang)化(hua)性(xing)能，但同(tong)時它也會促進(jin)硬化(hua)能。 使(shi)用于(yu)(yu)高(gao)溫的(de)其中一(yi)種(zhong)重(zhong)要場所(suo)為石化(hua)工(gong)業的(de)精煉和轉(zhuan)化(hua)設備；許多精煉廠的(de)反(fan)應器(qi)(qi)都在(zai)高(gao)溫下作(zuo)業且對耐久性有嚴格的(de)需求。在(zai)觸(chu)(chu)媒(mei)轉(zhuan)化(hua)器(qi)(qi)會碰到(dao)兩個問題-操作(zuo)溫度與壓(ya)力。觸(chu)(chu)媒(mei)轉(zhuan)化(hua)器(qi)(qi)的(de)操作(zuo)溫度在(zai)450-570℃間而在(zai)接觸(chu)(chu)含氫混合氣(qi)體時的(de)壓(ya)力將大于(yu)(yu)15bar。 工(gong)具鋼被(bei)使用于工(gong)程工(gong)具（沖床(chuang)，沖模(mo)，切削工(gong)具，沖壓工(gong)具，成型(xing)機具，攻絲和開槽(cao)工(gong)具）。通常可以分為兩類材質：1）高(gao)碳含(han)量的純碳鋼，碳含(han)量在0.80%-1.50%間(jian)。2）合金(jin)工具鋼，添加(jia)某些合金(jin)元素（鉻，鉬，釩，鎢和鈷）以(yi)提供更高的強度，韌性，抗腐蝕性和耐熱性能。 鉻可以改善抗腐蝕(shi)和耐熱性(xing)能，在熱處理(li)期間可以增加硬化深度(du)，并(bing)可提(ti)升高溫強度(du)。高速鋼的(de)鉻（直(zhi)至(zhi)12.00%Cr）對硬化機制扮演了一個(ge)非常(chang)重要的(de)角色(se)且是不可替代的(de)。 在(zai)工(gong)具(ju)鋼中加(jia)鉬（約0.50-8.00%）可(ke)使(shi)其更具(ju)抗高溫性(xing)(xing)。鉬也可(ke)以增加(jia)硬化性(xing)(xing)能并改善疲勞性(xing)(xing)能和耐磨耗(hao)性(xing)(xing)能。 鈮是在1801年(nian)時，由Charles Hatchett 在1750年(nian)從美國(guo)康(kang)乃狄克首(shou)長John Wintrop寄(ji)回(hui)英格(ge)蘭的(de)(de)鈳(ke)鐵(tie)礦（columbite）中(zhong)發現(xian)的(de)(de)，并命(ming)名此新元素(su)(su)為(wei)columbium。現(xian)有的(de)(de)名稱(cheng)來自于德(de)國(guo)的(de)(de)科學家Heinrich Rose，他在1846年(nian)從鉭（Ta）中(zhong)分離出鈮并確定(ding)為(wei)新的(de)(de)元素(su)(su)且命(ming)名為(wei)“Niobe”，意思是“鉭的(de)(de)女兒”—因為(wei)周期表中(zhong)的(de)(de)鉭和(he)鈮密切(qie)相關（屬同族系(xi)元素(su)(su)）。 鈮(ni)(ni)的(de)最早應用報告為(wei)1925年-在工具鋼中以鈮(ni)(ni)取代鎢(wu)；不(bu)論如何，直至1930年代開始，鈮(ni)(ni)對工業并不(bu)重要(yao)。鈮(ni)(ni)可預防某些不(bu)銹鋼的(de)晶界腐蝕且這也是鈮(ni)(ni)在工業上的(de)第一個應用的(de)目(mu)的(de)。 1950年(nian)代，隨著太空競(jing)賽的(de)開始，由(you)于鈮為輕(qing)質的(de)難熔金屬，人們對此金屬的(de)關注便大大的(de)增(zeng)加(jia)(jia)了。發(fa)現小量添加(jia)(jia)便會明顯改善碳(tan)鋼(gang)的(de)使(shi)用性能，并因此而發(fa)展出(chu)微合(he)金化的(de)觀念。 燒綠(lv)石（Pyrochlore）為(wei)含鈮的最豐(feng)富礦(kuang)物相；最重要的燒綠(lv)石為(wei)bariopyrochlore（巴西Araxa地(di)區(qu)富碳(tan)酸(suan)巖的殘(can)余物質）（Nb2O5/66%，BaO/14%，H2O/8%）與St.Honore Quebec地(di)區(qu)初生碳(tan)酸(suan)巖中(zhong)的燒綠(lv)石（Nb2O5/68%，CaO/14%，Na2O/5.8%）。鈮鐵礦(kuang)的成分為(wei)FeNb2O6，來自(zi)于花崗巖的風化。鈮為(wei)地(di)殼中(zhong)含量(liang)第(di)33的元素，平均為(wei)25ppm。 蘊(yun)藏(zang)量約(yue)(yue)有(you)4億6千萬噸，足以供給目前全球安(an)全的使(shi)用約(yue)(yue)500年。 鈮(ni)為白色(se)光澤的過渡金屬，原子量為92.906，原子序為41，熔點為2468℃，而密(mi)度為8.57kg/dm3；周期(qi)表中的V族元素，體心(xin)立方（BCC）晶體結構。6.3鈮(ni)在冶(ye)金上(shang)的應用 目(mu)前鈮(ni)(ni)的最重要應用(yong)為(wei)微(wei)合(he)(he)金(jin)化合(he)(he)金(jin)鋼的添加(jia)元(yuan)素，用(yong)以(yi)提升金(jin)屬組織(zhi)的強度。第二則為(wei)飛機(ji)引擎(qing)的超合(he)(he)金(jin)熱(re)機(ji)零部件。鈮(ni)(ni)也被(bei)用(yong)于不銹鋼中(zhong)（奧(ao)氏體(ti)(ti)與鐵(tie)素體(ti)(ti)）作為(wei)安定化元(yuan)素以(yi)改善(shan)抗蠕變性能（鐵(tie)素體(ti)(ti)），并可(ke)用(yong)以(yi)制作超導體(ti)(ti)（鈮(ni)(ni)-鈦合(he)(he)金(jin)）-以(yi)發展現代(dai)磁鐵(tie)。6.4鈮在(zai)不(bu)銹鋼中(zhong)的角色 微合金鋼(gang)的強(qiang)化機理在(zai)于(yu)析出細而散布的碳化鈮（NbC）。 在不銹鋼中，就(jiu)我們關注(zhu)的(de)耐蝕(shi)(shi)性來(lai)看，添加鈮的(de)安定化鋼種可以預(yu)防(fang)熱(re)影響區的(de)晶界腐(fu)蝕(shi)(shi)是大家都知道的(de)。為(wei)預(yu)防(fang)這(zhe)種腐(fu)蝕(shi)(shi)問題，鈮的(de)加入(ru)量依碳和(he)氮（鐵素體級）含量而定。 為完全穩定所需加入的(de)理論鈮量，依化學計量式(shi)如下： 為(wei)改善鐵素(su)體不銹鋼(gang)的熱疲勞性能，加鈮為(wei)最有效的方法之一。 鈦(tai)(tai)是1791年(nian)被英(ying)國的(de)(de)(de)William Gregor 在(zai)(zai)Creed Cornwall 發現(xian)(xian)并分離出來的(de)(de)(de)；他(ta)在(zai)(zai)碎屑鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)(kuang)（menachanite）（礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)名MENACCAN）中確認了這種新元(yuan)素的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)。數年(nian)以(yi)后(hou)，1795年(nian)的(de)(de)(de)柏林，德(de)國化學家(jia)M.H.Klaproth在(zai)(zai)金紅石礦(kuang)(kuang)（TiO2）中再次(ci)發現(xian)(xian)了這種元(yuan)素；無論如何，純鈦(tai)(tai)直(zhi)至1910年(nian)才由(you)Mattew A.Hunter在(zai)(zai)700-800C的(de)(de)(de)鋼反應器中以(yi)混(hun)合四氯化鈦(tai)(tai)和(he)鈉而(er)制取。1950年(nian)代，鈦(tai)(tai)開始作為(wei)結構用材料。此元(yuan)素以(yi)Titans（太陽神(shen)）后(hou)綴(zhui)命名，Titans為(wei)希臘神(shen)話(hua)故事中天神(shen)Uranus和(he)地神(shen)Gaia的(de)(de)(de)兒子。鈦(tai)(tai)以(yi)氧(yang)化物(wu)(wu)或硅酸鹽的(de)(de)(de)形式存(cun)在(zai)(zai)于金紅石（rutile）和(he)銳鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)（anatase，TiO2），鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)(kuang)（ilmanite，FeTiO3），鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)（perovskite，（Ca，Fe）TiO3）中。鈦(tai)(tai)為(wei)地殼(ke)中存(cun)量第(di)九多的(de)(de)(de)元(yuan)素，平均含量為(wei)6000ppm。 鈦(tai)礦(kuang)的(de)礦(kuang)脈一般(ban)存(cun)在(zai)于地表(biao)；2000年時，澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)，加拿大(da)，印度，挪威(wei)和(he)南非為(wei)主(zhu)要(yao)的(de)生(sheng)產(chan)國(guo)，共生(sheng)產(chan)了2百(bai)萬噸(dun)的(de)富鈦(tai)礦(kuang)。地殼砂層中含的(de)鈦(tai)和(he)鋯(gao)量估計也有540百(bai)萬噸(dun)。海綿(mian)鈦(tai)為(wei)尚未完全開發的(de)鈦(tai)礦(kuang)。2000年時，加拿大(da)，日本，哈薩克(ke)斯(si)坦，俄羅(luo)斯(si)，烏(wu)克(ke)蘭和(he)美國(guo)已經開始開采海綿(mian)鈦(tai)。鈦(tai)金屬可用熔(rong)融海綿(mian)鈦(tai)制取。 鈦為硬質銀(yin)灰(hui)色金屬，原子(zi)量為47.867，原子(zi)序為22，熔點為1668C，而(er)密度為4.54kg/dm3；為周期表中IV族的元(yuan)素，六方密排（HCP）結構(gou)。 每(mei)年所生產的鈦(tai)(tai)，僅僅約5%用(yong)于(yu)制作鈦(tai)(tai)金(jin)屬(shu)。鈦(tai)(tai)金(jin)屬(shu)合(he)金(jin)被使用(yong)于(yu)航(hang)(hang)天(tian)航(hang)(hang)空，航(hang)(hang)海，化(hua)(hua)工和其它需要高強度/重(zhong)量比以(yi)及在(zai)中(zhong)性或氧化(hua)(hua)性環(huan)境下需要耐蝕性的場所。鈦(tai)(tai)通常用(yong)于(yu)不(bu)銹鋼（奧氏體(ti)與鐵素體(ti)）中(zhong)作為安(an)定化(hua)(hua)元素。鈦(tai)(tai)也是微合(he)金(jin)化(hua)(hua)鋼的有效(xiao)微量元素，以(yi)形成氮(dan)化(hua)(hua)物（TiN）和碳(tan)化(hua)(hua)物（TiC）而影響其組織。 鈦(tai)為一(yi)種高反(fan)應性的(de)元(yuan)素，其會在(zai)含氮液相(xiang)中析出穩(wen)定(ding)的(de)TiN；同時(shi)存在(zai)碳和氮時(shi)，會先在(zai)液相(xiang)中形成TiN，而后在(zai)固(gu)相(xiang)中TiC再以TiN為核心持續析出。最常用的(de)不銹鋼穩(wen)定(ding)化元(yuan)素即為鈦(tai)，為完全穩(wen)定(ding)所需鈦(tai)的(de)化學計(ji)量(liang)式如(ru)下： 不(bu)(bu)論(lun)如何(he)，鈦(tai)的(de)需求(qiu)必須大于此值，因為鈦(tai)會和硫反(fan)應形成(cheng)穩定(ding)(ding)的(de)硫化鈦(tai)（Ti2S）。實作(zuo)上，為了完全穩定(ding)(ding)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼所需的(de)鈦(tai)一般須滿(man)足(zu)下式： 鈦(tai)也可(ke)以改善抗孔蝕(shi)(shi)性(xing)能，因為(wei)鈦(tai)可(ke)以形(xing)成穩定的(de)Ti2S而(er)預防了會成為(wei)孔蝕(shi)(shi)源(yuan)的(de)MnS的(de)形(xing)成。在低(di)合金鋼中(zhong)，鈦(tai)和碳 氮和氧的(de)親(qin)和力很強；雖然固溶的(de)鈦(tai)會增加鋼材的(de)硬化能，但因其為(wei)強碳化物(wu)形(xing)成元素(su)，故在鋼中(zhong)一般會形(xing)成不(bu)溶的(de)碳化物(wu)反而(er)降低(di)了硬化能。雙(shuang)相鋼的(de)穩定化元素：鈦和鈮 在(zai)Fe-Cr-（Mo）合(he)(he)金和(he)Fe-Cr-Ni-（Mo）合(he)(he)金中(zhong)加入穩(wen)定(ding)化元(yuan)素可(ke)以(yi)預防晶界腐蝕的敏感性—在(zai)某一溫度(du)駐(zhu)留一定(ding)時間可(ke)能析(xi)出(chu)碳(tan)化鉻(ge)(ge)(ge)。這(zhe)些(xie)穩(wen)定(ding)化元(yuan)素的作用是先(xian)和(he)Fe-Cr-Ni-（Mo）中(zhong)的碳(tan)或(huo)(huo)Fe-Cr-（Mo）中(zhong)的碳(tan)與氮結合(he)(he)形成碳(tan)化物(wu)或(huo)(huo)氮化物(wu)而避(bi)免了碳(tan)化鉻(ge)(ge)(ge)或(huo)(huo)氮化鉻(ge)(ge)(ge)的析(xi)出(chu)；這(zhe)可(ke)以(yi)讓(rang)鉻(ge)(ge)(ge)仍(reng)然固溶在(zai)合(he)(he)金中(zhong)而保留鉻(ge)(ge)(ge)對(dui)合(he)(he)金的耐蝕作用。以(yi)鈦和(he)鈮作為(wei)雙穩(wen)定(ding)化元(yuan)素可(ke)以(yi)使焊件有最好的機械性能；這(zhe)可(ke)能是因為(wei)其有較好的晶粒尺(chi)寸控制與析(xi)出(chu)物(wu)的形態及(ji)特性。最適當的雙穩(wen)定(ding)元(yuan)素量(liang)如下述： 雙穩定化的優(you)勢如(ru)下：液相(xiang)中析出(chu)的TiN為晶(jing)粒(li)成(cheng)長的核基(ji)，因(yin)此可以產生(sheng)細晶(jing)粒(li)的等軸晶(jing)而改善焊(han)接件的機(ji)械性質。 雙穩定化所需的(de)鈮含量較低，因此可以進一步降低可能在晶界形(xing)成的(de)低熔點相。 1771年，瑞典化學(xue)家(jia)Carl Wilhelm Scheele確認了錳(meng)為一(yi)種(zhong)新發現(xian)的元素，而(er)另一(yi)個瑞典化學(xue)家(jia)Johann-Gottieb Gahn以還原氧化錳(meng)（MnO2）分(fen)離(li)出(chu)錳(meng)。從19世紀開始，英(ying)國(guo)和法國(guo)的冶金學(xue)家(jia)開始思考錳(meng)在(zai)煉鋼中(zhong)的應用(yong)。 錳(meng)(meng)是(shi)地殼中存(cun)量(liang)第(di)12的元素，平均含(han)量(liang)為(wei)1100ppm。主要(yao)的錳(meng)(meng)礦(kuang)分布在南非，中國，澳大(da)利亞，加(jia)蓬，巴西，烏克蘭，印度，哈(ha)薩克和墨西哥。錳(meng)(meng)礦(kuang)的世界年產量(liang)約為(wei)2千萬(wan)噸(dun)，而存(cun)儲量(liang)預估為(wei)6億(yi)噸(dun)；也有大(da)量(liang)的錳(meng)(meng)礦(kuang)存(cun)在于(yu)深海(hai)海(hai)床的多金屬礦(kuang)核(he)（polymetallic nodules）中；預估有2億(yi)-3億(yi)噸(dun)的量(liang)。 錳為灰白色的(de)(de)金屬，原(yuan)子量為54.938，原(yuan)子序為25。熔點為1245C，而密度為7.43kg/dm3；屬于周期(qi)表中的(de)(de)VII族元素(su)，為復雜的(de)(de)立方(fang)晶體(ti)(ti)結構。 錳(meng)為煉鋼的(de)必(bi)要元(yuan)素(su)，有兩個理(li)由：和(he)硫結(jie)合(he)的(de)能力與強脫氧力。全世(shi)界約有30%的(de)錳(meng)作為硫化(hua)物形(xing)成元(yuan)素(su)和(he)脫氧劑(ji)；其它的(de)70%則作為合(he)金(jin)元(yuan)素(su)之用。 ;少(shao)量(liang)錳(meng)被作為非鐵合金的合金元素，主要為鋁合金工業。 錳有穩定鋼(gang)中(zhong)奧氏體(ti)組織的(de)作用(yong)而被使用(yong)于(yu)“200系(xi)列“的(de)不銹鋼(gang)，含量在4-15.5%間(jian)。 錳(meng)(meng)的性質可使其作(zuo)(zuo)為鋼的合金元素(su)與脫氧劑。當我們在熔(rong)融的鋼液中加(jia)入錳(meng)(meng)時，其會和(he)氧結合而(er)形(xing)成氧化(hua)錳(meng)(meng)（MnO）。錳(meng)(meng)也會先(xian)跟硫作(zuo)(zuo)用而(er)形(xing)成硫化(hua)錳(meng)(meng)（MnS）。 除了會(hui)與氧和硫結合外(wai)，錳也會(hui)影響鋼的性質，會(hui)增加鋼的硬化(hua)能；大量添(tian)加錳時，約12-15%，可使鋼在室溫下(xia)成為奧氏體(ti)組(zu)織（Hadfield's steel）。 所有種類的(de)鋼都經常含作為(wei)合金元素(su)的(de)錳（碳鋼和不銹鋼）以利于脫氧(yang)并預防(fang)會引(yin)發裂紋(wen)的(de)硫化鐵(tie)的(de)形成。 1823年，瑞典(dian)的(de)醫學(xue)教(jiao)授Jons-Jacob Berzelius 在含氣態的(de)四氟化(hua)硅(gui)氣氛中(zhong)加熱鉀時(shi)發現了(le)無定形的(de)硅(gui)。1854年，法國化(hua)學(xue)教(jiao)授Henri-Etienne Sainted-Claire Deville制(zhi)備(bei)了(le)結晶形態的(de)硅(gui)—硅(gui)元素(su)(su)的(de)第(di)二(er)種同素(su)(su)異構體(ti)(ti)。 自(zi)然(ran)界中未發(fa)現(xian)自(zi)由(you)硅，但有簡單的氧(yang)化物和(he)硅酸鹽(yan)。硅是地殼(ke)中含(han)量第二多(duo)的元素，平均含(han)量約為27%。 世界工業用含高比例氧化(hua)硅(gui)的砂或砂礫產量—常被稱(cheng)之為“硅(gui)石(shi)”，“硅(gui)砂”和“石(shi)英砂”—每年約1億(yi)1千萬噸。 硅為(wei)暗灰色的(de)非(fei)金屬(shu)元素，其(qi)原子量為(wei)28.085，原子序(xu)為(wei)14，熔點為(wei)1414C，而密度為(wei)2.33kg/dm3；屬(shu)于周期表中的(de)IV元素，鉆石晶體結構。 硅為(wei)一種類金屬(shu)元素(su)（非金屬(shu)元素(su)），可在高溫(wen)中還原二氧化(hua)硅（SiO2）制取。 在鐵(tie)系金(jin)屬和非鐵(tie)金(jin)屬中(zhong)(zhong)，硅都是一個非常重要的(de)合金(jin)元素。被廣泛的(de)使用(yong)為煉鋼(gang)(gang)(gang)（碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)不銹鋼(gang)(gang)(gang)）中(zhong)(zhong)的(de)脫氧劑。在耐熱鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)可以改善高(gao)溫抗氧化(hua)性(xing)能。在鑄鐵(tie)中(zhong)(zhong)，可作為石墨促進元素—因(yin)為其(qi)可解離并減(jian)少碳(tan)化(hua)物(wu)；并可使電磁鋼(gang)(gang)(gang)具有某些特殊(shu)的(de)磁力性(xing)質。 和(he)銅(tong)并合使用于已知的(de)硅黃銅(tong)（銅(tong)-鋅(xin)合金）和(he)硅青銅(tong)。含(han)5%以上硅的(de)硅鋁合金也被用于鑄件(jian)的(de)生產(chan)。9.4硅在不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的角色 含量(liang)少時，硅(gui)可給(gei)予鋼材溫和(he)的(de)(de)硬(ying)化能；含鉬不銹鋼中常(chang)常(chang)會加入少量(liang)的(de)(de)硅(gui)和(he)銅以改善抗硫酸腐蝕性(xing)能。 通常在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼中加(jia)入硅以改善(shan)抗氧化性(xing)能并穩定鐵素(su)體。在(zai)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼中，高硅含量不(bu)僅可以改善(shan)抗氧化性(xing)能且也(ye)可以改善(shan)高溫的(de)抗碳化性(xing)能。 氮(dan)似乎是在1772年被Daniel Rutherford發現(xian)的(de)；氮(dan)這(zhe)個(ge)字眼是由兩個(ge)希臘(la)字組成的(de)：nitro-意思是硝(xiao)石和genes-意思是生產；這(zhe)是因為氮(dan)的(de)最重要(yao)使用即在于硝(xiao)石的(de)生產--一種(zhong)稱之為硝(xiao)酸鉀的(de)化合(he)物(wu)，即眾(zhong)所周(zhou)知(zhi)的(de)肥料（fertiiser）。 氮(dan)(dan)為一(yi)種惰性氣體(ti)，原子(zi)量(liang)為14，原子(zi)序為7；為地(di)球大氣體(ti)積的78%，質(zhi)量(liang)的76%。每一(yi)個(ge)分(fen)子(zi)的氮(dan)(dan)由兩(liang)個(ge)強力鍵(jian)結的原子(zi)構成。在每一(yi)個(ge)氮(dan)(dan)分(fen)子(zi)中，兩(liang)個(ge)原子(zi)間都有三條鍵(jian)結線(xian)連結兩(liang)個(ge)原子(zi)。 氮（碳(tan)同）的原(yuan)子相(xiang)對于鐵(tie)(tie)，鉻(ge)或鎳原(yuan)子而(er)言(yan)很小(xiao)，故足(zu)以插入α合金(jin)和(he)?合金(jin)晶(jing)格(ge)中(zhong)(zhong)而(er)成為插入型溶質原(yuan)子。因(yin)為奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)可以利(li)用的晶(jing)格(ge)間隙較大故氮在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的溶解度大于鐵(tie)(tie)素體(ti)；1100C時，氮在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的溶解度為2.4%，而(er)在(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)僅為0.1%。氮對碳(tan)化物(wu)，氮化物(wu)和(he)碳(tan)氮化物(wu)等金(jin)屬間化合物(wu)的析出動能有很大的影響。 在(zai)奧氏體與雙相不銹鋼(gang)中，氮(dan)可以(yi)增加孔(kong)蝕或晶界腐蝕等局部腐蝕的抗腐蝕性(xing)能；這是由于(yu)氮(dan)化(hua)物(wu)Cr2N的析出取代了碳化(hua)物(wu)Cr23C6的析出。 低(di)碳級(ji)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)含(han)碳量(liang)最大(da)為0.03%以(yi)盡量(liang)降低(di)焊(han)接(jie)或熱處理期間敏化的(de)(de)危險。低(di)碳等(deng)級(ji)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)降伏強度(du)低(di)于標準級(ji)的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼；為了克服這(zhe)個問題(ti)，已(yi)經開發出了在低(di)碳級(ji)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong)加氮（直(zhi)至0.2%）的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。固(gu)溶(rong)態的(de)(de)氮至少(shao)可以(yi)使(shi)強度(du)提升(sheng)至相同等(deng)級(ji)的(de)(de)標準不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)水平(ping)。11.1發(fa)現，歷(li)史和(he)來源(yuan) 鈷是在(zai)1735年(nian)由(you)瑞典(dian)化學(xue)家George Brandt 發現(xian)的(de)，此元素為(wei)地(di)殼中(zhong)存量第30的(de)元素，平均含量為(wei)20ppm；主要的(de)礦床在(zai)扎(zha)伊爾和(he)贊比(bi)亞 ，其(qi)它的(de)礦床在(zai)加(jia)拿大，澳大利(li)亞和(he)墨西哥。 鈷是銀(yin)白色(se)的過度金(jin)屬，原(yuan)子(zi)(zi)量為(wei)58.933，原(yuan)子(zi)(zi)序為(wei)27，而(er)熔點為(wei)1495℃，密(mi)度為(wei)8.92kg/dm3；為(wei)周(zhou)期表中的VIII族元(yuan)素，六方密(mi)格子(zi)(zi)（HCP）晶體(ti)(ti)結構。 在鐵，鎳(nie)和其它金屬中以(yi)鈷作為合金元素可使合金具有特殊的磁力性質。鈷為超合金的最重(zhong)要(yao)組成，主要(yao)使用于(yu)：*硬焊(han)面(mian)合金耗材（焊(han)材）。11.4鈷(gu)-鉻合金(jin)中鈷(gu)的角色 鈷-鉻合金(jin)都被使用于苛刻的環境且對工業和生物材(cai)料的生產有(you)很大的貢獻。 典(dian)型的(de)鈷-鉻(ge)合金(jin)化性見表2。鈷-鉻(ge)合金(jin)非常適用于抗高(gao)溫蠕(ru)變(bian)和疲(pi)勞性能的(de)場所(suo)；因此(ci)，當熱疲(pi)勞為重點關注性能時，鈷-鉻(ge)合金(jin)便是很好的(de)候(hou)選材(cai)料。 鈷(gu)-鉻-鉬合(he)金(jin)被視為人工(gong)整(zheng)形(xing)外科植入物的(de)一個重要材料，特(te)別是人工(gong)臀或膝。在此合(he)金(jin)中加氮（約0.15%）可(ke)以提(ti)高(gao)強度(du)而不降低(di)韌(ren)性(xing)和(he)耐蝕性(xing)，且不致(zhi)影(ying)響生物共容性(xing)。這些合(he)金(jin)結合(he)了通常(chang)無法共存的(de)高(gao)機械性(xing)能和(he)很優異的(de)耐蝕性(xing)能。 表(biao)2 各種不同鈷-鉻合(he)金的化學成分
*以冷加工和時效處理可使其(qi)拉(la)伸強度在(zai)1000MPa-2500MPa之間。 表(biao)3.鈷-鉻-鉬合(he)金的抗疲勞性能
在(zai)約100℃，10%的(de)醋酸、氯(lv)化銨、硫酸氨、氯(lv)化鐵、蟻酸、硝酸、磷酸或氯(lv)化鈉(na)溶液中的(de)抗孔蝕(shi)(shi)性能(neng)和均勻腐蝕(shi)(shi)性能(neng)（<0.05mm/年(nian)）是(shi)優異(yi)的(de)。 雖然它(ta)(ta)的(de)生(sheng)產成(cheng)本較鋼高(gao)(gao)，但(dan)由于(yu)它(ta)(ta)們明顯的(de)高(gao)(gao)機械承載(zai)和(he)抗化學(xue)侵蝕能力，所以(yi)當我們認為安全因素是主要考慮時，就可以(yi)選用這些合金；例如(ru)航(hang)天航(hang)空用彈(dan)簧和(he)緊(jin)固(gu)件，醫學(xue)工程，外科(ke)植入物；高(gao)(gao)拋光(guang)件，包(bao)括大(da)腿鋼骨(gu)和(he)膝cordyles。 鈷(gu)合(he)(he)(he)金(jin)已被(bei)應(ying)用于極端苛刻條件下(xia)的(de)耐(nai)磨耗構件上。結合(he)(he)(he)碳(tan)和(he)鉻，及其它更多的(de)難熔元(yuan)素可得到(dao)硬度范圍從(cong)HRC30-70的(de)高(gao)硬度富碳(tan)化物材料(liao)。Co6 為(wei)最普遍的(de)鈷(gu)耐(nai)磨耗合(he)(he)(he)金(jin)；它的(de)抗(kang)滑(hua)動(dong)磨耗和(he)磨蝕能力來自于下(xia)述元(yuan)素所(suo)形成的(de)高(gao)體積分率碳(tan)化物： 鈷基體(ti)很(hen)容易因(yin)為加工而硬化(hua)，連同高體(ti)積(ji)分率的(de)碳(tan)化(hua)物，而具(ju)有很(hen)優異的(de)耐磨(mo)耗性能和耐腐蝕性能。 鈷(gu)對高速(su)鋼(gang)(gang)是一(yi)個很(hen)有(you)價值的合金(jin)元(yuan)素；它可以提升鐵素體的軟(ruan)化溫(wen)度而(er)使得鈷(gu)合金(jin)工具鋼(gang)(gang)在(zai)高溫(wen)下作業而(er)仍然保有(you)良好的切(qie)削能(neng)力。
譯自“Alloying Elements in Stainless Steel and Other Chromium-Containing Alloys”
