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化学成分对不锈钢的组织和性能的影响1、铬（Cr）：铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素。
2、碳（C）：碳具有双重作用。
碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于碳含量及其分布状态。
3、镍（Ni）：镍是稳定奥氏体元素。
镍是不锈钢中第三号常用元素，它在钢中起扩大奥氏体区、稳定奥氏体组织的作用。
铬不锈钢加入一定量的镍后，组织的性能都发生明显变化。
镍能有效地降低素体钢的脆性，改善其焊接性能，但对抗应力腐蚀性能有不利的影响，对于奥氏体钢，镍能降低钢的冷加工硬化趋势，改善冷加工性能，使钢在常温和低温下均具有很高的塑性和韧性。
4、锰和氮（Mn、N）：锰和氮可以代替镍。
锰是奥氏体形成的元素，它能抑制奥氏体的分解，使高温形成的奥氏体组织保持到室温。
锰稳定奥氏体的作用为镍的1/2，2%的锰可以代替1%的镍。
含锰钢具有冷加工硬化效应显著、耐磨性高的优点。
缺点是对晶间腐蚀很敏感，并且不能通过加钛和铌来消除晶间腐蚀。
氮也是稳定奥氏体元素，氮和锰结合能取代比较贵的镍。
氮稳定奥氏体的作用比镍大。
与碳相当。
氮代镍的比例约为0.025：1，一般认为氮可取代2.5% ~6.5%的镍。
在奥氏体中氮也使最有效的固溶强化元素之一。
氮和铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小，奥氏体钢很少见到Cr2N的析出。
因此，氮能在不降低腐蚀性能的基础上，提高不锈钢的强度，研制含氮不锈钢是近几年来不锈钢工业的趋势。
5、钛和铌（Ti、Nb）：钛和铌可以防止晶间腐蚀。
铬-镍奥氏体不锈钢在450~800 ℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，成为晶间腐蚀。
一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致。
防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。
如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：钛、锆、钒、铌、钨、钼、铬、锰。
钛和铌与碳的亲和力都比铬大，把它们加入钢中后，碳优先与它们结合生成碳化钛（TiC）和碳化铌（NbC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬。
《土木工程材料》知识点 《土木工程材料》重要知识点《土木工程材料》重要知识点关注各章习题:选择题、判断题、就是非题一、材料基本性质(1)基本概念1、密度:材料在绝对密实状态下单位体积下的质量;2、体积密度:材料在自然状态下单位体积(包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙)的质量,俗称容重;3、表观密度:单位体积(含材料实体及闭口孔隙体积)材料的干质量,也称视密度;4、堆积密度:散粒状材料单位体积(含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积)物质颗粒的质量;5、孔隙率:材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6、空隙率:散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之与)占堆积体积的百分率;7、强度:指材料抵抗外力破坏的能力(材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力) 8、比强度:指材料强度与表观密度之比,材料比强度越大,越轻质高强;9、弹性:指材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质; 10、塑性:指在外力作用下材料产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状与尺寸,这种不能恢复的变形称为塑性变形;11、韧性:指在冲击或震动荷载作用下,材料能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不破坏的性质;12、脆性:指材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏的性质;13、硬度:指材料表面抵抗其她物体压入或刻划的能力;14、耐磨性:材料表面抵抗磨损的能力;15、亲水性:当湿润角≤90°时,水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力,这种性质称为材料的亲水性;16、憎水性:当湿润角＞90°时,水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力,这种性质称为材料的憎水性;17、润湿边角:当水与材料接触时,在材料、在材料、水与空气三相交点处水与空气三相交点处,沿水表面的切线与水与固体接触面所成的夹角称为湿润边角;18、吸水性:指材料在水中吸收水分的性质; 19、吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质,以含水率表示; 20、耐水性:指材料长期在水的作用下不破坏,而且强度也不显著降低的性质;21、抗渗性:指材料抵抗压力水渗透的性质;22、抗冻性:指材料在吸水饱与状态下,能经受多次冻结与融化作用(冻融循环)而不破坏、强度又不显著降低的性质;23、导热性:当材料两侧存在温度差时,热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧,材料的这种传导热量的能力称为导热性;24、热容量:材料在温度变化时吸收与放出热量的能力。
1.2895钢材成份-回复钢材是一种常见的金属材料，广泛用于建筑、机械、汽车和航空航天等领域。
它具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等优点，使得其在现代工业中扮演着重要的角色。
本文将围绕钢材的成分进行探讨，并对其各种元素的作用进行分析和解释。
钢材的成分主要包括碳、铁和其他各种合金元素。
其中，碳是钢材最关键的成分之一。
根据其含碳量的不同，钢材可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等不同等级。
碳的存在会改变钢材的性能，增加其硬度和强度。
同时，碳还能通过形成碳化物来提高钢材的耐磨性和耐腐蚀性。
除了碳，铁是钢材中另一个重要的成分。
铁主要提供了钢材的基本结构和力学性能。
高纯度的铁能够提高钢材的延展性和变形能力，使其具有更好的可加工性。
铁还能通过与碳和其他合金元素的相互作用来影响钢材的性能。
除了碳和铁，其他合金元素也会被加入到钢材中，以满足不同需求和应用。
例如，铬被用来提高钢材的耐腐蚀性能，使其能够抵御氧化和腐蚀。
镍的添加可以提高钢材的韧性和耐冲击性。
锰则可以增加钢材的强度和硬度。
磷和硫的存在可以影响钢材的可加工性和焊接性能。
钼、钛和铌等合金元素也被广泛应用于特殊环境下的钢材制造中。
钢材中的这些合金元素的含量通常会被严格控制，以确保最终的钢材符合特定的技术要求和标准。
生产钢材的过程中，通常会采用熔炼、铸造和热处理等工艺，以保证合金元素均匀地分布在钢材中，并使其达到所需的性能。
总结起来，钢材的成分对其性能具有重要影响。
碳和铁是钢材的基本成分，而其他合金元素的加入则能够进一步改善钢材的性能。
通过合理控制合金元素的含量和选择适当的热处理工艺，钢材可以生产出不同种类和等级的产品，以满足不同的应用需求。
钢材的发展和应用将会继续推动现代工业的进步和发展。
了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒，钛，铌、硼、铝等。
现分别说明它们在钢中的作用。
1、硅在钢中的作用:(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％一20％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。
缺点：（4）使钢的焊接性能恶化。
2、锰在钢中的作用（1）锰提高钢的淬透性。
（2）锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
（3）锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
锰钢的主要缺点是，①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感t在热处理工艺上必须注意。
这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服：⑧当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏，④锰会使钢的耐锈蚀性能降低。
3、铬在钢中的作用（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、镍在钢中的作用（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性。
（3）改善钢的加工性和可焊性。
（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。
5、钼在钢中的作用（1）钼对铁素体有固溶强化作用。
（2）提高钢热强性（3）抗氢侵蚀的作用。
（4）提高钢的淬透性。
缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。
6、钨在钢中的作用(1) 提高强度（2）提高钢的高温强度。
（3）提高钢的抗氢性能。
（4）是使钢具有热硬性。
因此钨是高速工具钢中的主要合金元素。
7、钒在钢中的作用(1)热强性。
（2）钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
船用钢材料参数
船用钢是一种特殊类型的钢材，主要用于制造船舶和海上结构物。
由于船舶的工作环境恶劣，船用钢需要具备优良的耐腐蚀、耐磨损、高强度和高韧性等特性，以确保船舶的结构安全和使用寿命。
船用钢的主要参数包括化学成分、力学性能和工艺性能。
化学成分：船用钢的化学成分是影响其性能的最基本因素。
常见的船用钢成分包括碳、硅、锰、磷、硫等元素，这些元素的含量和比例决定了钢材的基本性能。
例如，高碳含量的船用钢具有更高的强度和硬度，但同时也更容易产生脆性；适量的硅和锰可以提高钢材的强度和韧性。
力学性能：力学性能是指钢材在受到外力作用时的表现。
对于船用钢，最重要的力学性能指标包括抗拉强度、屈服点、伸长率和冲击韧性等。
这些指标决定了钢材在承载重物或承受冲击时的表现，是评估船用钢质量的重要依据。
工艺性能：船用钢的工艺性能涉及钢材的加工和制造过程。
良好的工艺性能意味着钢材易于加工、焊接和成型。
工艺性能对于船舶的制造和维护至关重要，因为船舶的结构复杂，需要大量的焊接和组装工作。
除了上述基本参数，船用钢还有许多其他重要特性，如耐腐蚀性、抗疲劳性和耐磨性等。
这些特性通常需要通过特殊的处理或表面涂层来获得，以确保船舶在长期使用过程中的安全性和可靠性。
总之，船用钢作为一种高质量的钢材，其参数的选择和控制对于船舶的安全和性能至关重要。
不锈钢化学成分标准不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的合金材料，它在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。
不锈钢的化学成分标准对于其性能和用途具有重要的影响，下面将对不锈钢的化学成分标准进行详细介绍。
首先，不锈钢的主要成分是铁、铬、镍和少量的其他元素。
其中，铬是不锈钢的主要合金元素，其含量通常在10.5%以上。
铬能够形成一层致密的氧化膜，使不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。
而镍的加入能够提高不锈钢的耐热性和耐腐蚀性，使其在高温和腐蚀介质中仍能保持良好的性能。
其次，不锈钢中还含有少量的碳、锰、钼等元素。
碳的含量对不锈钢的硬度和强度有一定影响，但过高的碳含量会降低不锈钢的耐腐蚀性能。
锰的加入能够提高不锈钢的塑性和韧性，同时也能够减少不锈钢中的氧化物夹杂。
钼的加入能够提高不锈钢的耐蚀性能，使其在含氯介质中具有良好的耐蚀性。
此外，不锈钢中还可能含有少量的硅、磷、硫等元素。
硅的加入能够提高不锈钢的耐热性和抗氧化性能，同时也能够改善不锈钢的加工性能。
磷和硫是不锈钢中的有害元素，它们会降低不锈钢的塑性和韧性，同时也会影响不锈钢的焊接性能和耐蚀性能。
总的来说，不锈钢的化学成分标准对于其性能和用途具有重要的影响。
合理的化学成分能够使不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、耐热性能和机械性能，从而满足不同工程和生活领域的需求。
因此，在生产和选材过程中，需要严格按照不锈钢的化学成分标准进行控制，以确保不锈钢材料的质量和性能达到要求。
综上所述，不锈钢化学成分标准是影响不锈钢性能和用途的重要因素，合理的化学成分能够使不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、耐热性能和机械性能。
因此，在生产和选材过程中，需要严格按照不锈钢的化学成分标准进行控制，以确保不锈钢材料的质量和性能达到要求。
求主要取决于它的组织构造。
大量的生产实践说明，钢的组织对钢性能的影响起着决定性的作用，而钢的组织又主要取决于它的化学成分和加工的生产工艺过程以及相应的热处理状态。
此外，还与钢中气体和非金属夹杂物的含量及其他的冶金缺陷有关。
一、合金元素对钢力学性能的影响由于合金钢的种类很多，且不同钢种的化学成分具有不同的规格范围，而某一元素与其他元素共同配合又组成一定的相，才使钢具有一定的力学性能。
因此，孤立地分析某一元素对钢力学性能有多大影响不仅是困难的，而且也是片面的。
更何况，同一钢种因成分有微小的变化，性能也表现出较大的差异。
化学成分的力学性能的影响如下：〔1〕碳。
碳是决定钢力学性能的主要因素。
一般说来，随着碳含量的增加，钢的硬度升高，塑性及韧性降低。
当碳含量小于0.80％时，钢的强度随碳含量的增加而增加；当碳含量大于0.80％时，随着钢中碳含量的增加强度反而降低。
〔2〕硅。
硅能固溶于铁素体和奥氏体中，能提高钢的硬度和强度。
在普通碳钢中硅含量不超过0.40％，这时对力学性能影响不大。
当硅含量继续增加时，钢的强度指标，特别是屈服点有明显提高，但塑性及韧性降低。
硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比〔sσ／b σ〕以及疲劳强度和疲劳比〔1-σ/b σ〕等。
此外，硅还能提高钢的脆性转变温度，因而在低温用钢中应控制它的含量。
〔3〕锰。
在一般碳钢中，锰含量在0.70％以下，对钢的性能影响不大，锰含量增加到1％～2％时，可使强度提高、塑性降低。
锰钢加热时易使晶粒粗化。
ZGMn13钢经水韧处理后可得到单一的奥氏体组织，具有高韧性及耐磨性，在耐热钢中锰还可提高钢的高温强度，作用与镍相似。
锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度没有什么显著的作用。
〔4〕钨。
单一含钨的构造钢的性能与碳钢相比无多大改善，当钨与其他元素合用时，可细化晶粒，降低回火脆性，从而提高钢的强度。
铝能提高钢的红硬性及热强性，能形成特殊碳化物，提高钢的耐磨性。
合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响常用铁素体不绣钢，按钢中铬含量分类主要有Cr11％~15％型、 Cr16％~20％型和Cr21％~30％型三种。
而对铁素体不锈钢组织和性能影响最大的合金元素主要是Cr，Mo，C和N以及Ni。
当然，有的铁素体不锈钢中还含有Ti，Nb，Cu等，它们对铁素体不锈钢的组织和性能也有—定的影响，下面将就这些合金元素的作用和影响加以扼要介绍。
1.1 铬的影响铬是使铁素体不锈钠具有铁素体组织并具有良好耐蚀性的主要元素。
铁素体不锈钢中，随铬量的增加对钢的组织的主要影响是加速α'相和σ相的形成和沉淀并使钢的铁素体晶粒更加粗大。
这些因素反映在对铁素体不锈钢性能的影响上，主要是脆化倾向的增加。
表3-2和图3-21~图3-22指出了一些试验结果。
前面已述及σ相的析出将降低铁素体不锈钢的耐蚀性，而α'相的沉淀在一些介质中，同样显著降低钢的耐蚀化（图3-23）。
在铁素体不锈钢中，即使在正常状态下的退火态。
随铬量地增加，钢的韧性也下降。
特别是当铬含量＞15％~16％后，其韧性的下降更加明显（图3-24）。
与此同时．随铁素体不锈钢中铬含量的增加，钢的脆性转变温度也显著上移（图3-29）。
研究含铬量对铁素体不锈钢抗拉强度的影响，其结果表明，含铬量在~25％以下，随铬量增加，钢的强度下降；而当高于~25％后，则铬量增加，钢的强度稍有提高（图3-25）。
这种现象一般解释为．Cr＜~25％时，随铬量增加，纯铁素体组织抑制了马氏体的形成；Cr＜~ 25％后，随铬量增加，铬的固溶强化作用而使钢的强度提高。
铬是不锈钢获得不锈性和耐蚀性的最主要的元素，在铁素体不锈钢中也不例外，铁素体不绣钢在氧化性介质中，铬能使不锈钢表面上迅速生成氧化铬（例如Cr2O3）的钝化膜，这层膜是非常致密和稳定的。
即使一旦被破坏也能迅速修复。
不同含铬量的Fe-Cr合金在H2SO4介质中的阳极极化曲线以及腐蚀电位E，临corr界钝化电位E与铬含量的关系分别示于图3-27和图3-28中。
化学成分对钢性能的影响.2.2．耐腐蚀性能(化学性能)金属材料在特定的介质环境中，会遭受腐蚀。
腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全。
事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。
石油化工生产过程中所处理的物料大多数是对金属材料有腐蚀的物质，因此材料对介质的抗腐蚀性就成了选择材料的重要依据。
◆材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;◆选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效等等。
应力腐蚀：材料在腐蚀与应力的同时作用下产生的腐蚀。
它只发生于一些特定的“材料－环境”体系，如“奥氏体不锈钢－Cl－”，“碳钢－NO3－”，当然还必须存在应力（外力、或焊接、冷加工等产生的残余应力）均匀腐蚀：是由于空气中的氧或其它条件在金属表面进行全面腐蚀而产生可溶性盐，随着时间的延长，壁厚则减少。
1.2.3物理性能材料的物理性能主要是指：密度ρ(kg/m3)、导热系数、比热、熔点Tm(℃)、线膨胀系数、弹性模量E、比重1.2.4.制造工艺性能材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：1)切削加工性能：它是反映金属及合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。
常用金属材料的切削加工性能：铝合金及镁合金>铜合金>一般铸铁>碳素钢>合金钢>奥氏体不锈钢。
2)可铸性：它是指液体金属在铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以及产生铸造缺陷的倾向性。
常用的金属材料中铸铁的铸造性较好，而铸钢的铸造性则较差，合金钢的铸造性更差。
3)可锻性：它是指金属材料通过锻造等压力加工方式而成形的能力。
一般情况下，金属材料的可锻性包括其塑性变形抗力、金属固态流动性、对模具的摩擦力、对氧化起皮的抗力、热裂倾向等性能。
脆性材料无可锻性。
4)可焊性：它是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接头的性能。
良好的焊接接头是指不易产生焊接缺陷如裂纹、气孔、夹杂等，且焊接接头的机械性能接近母材的焊接接头。
焊接是压力管道中最常用的连接方式之一，因此可焊性也是影响材料选用的一个重要因素。
5)热处理性能：金属的热处理性能是指材料在热处理过程中表现出的淬硬性、淬透性、变形、开裂、氧化、脱碳的倾向及晶粒长大的倾向等。
1.2.5材料的经济性材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的显著标志。
选材的原则：设计选材既要可靠，又要经济，能用低等级材料时就不要选用高等级材料。
对材料的制造要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。
对于加工性能良好的材料，或者制造商制造水平较高时，或者应用条件比较缓和时，就不必再提出许多超出制造标准要求的附加检验项目，较多的附加检查试验要求是不经济的。
对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。
温度对金属材料性能的影晌金属材料处于不同的温度环境时，其性能将发生一系列的变化。
了解这些变化，对于确定材料应用条件和正确选用材料是必须的。
实际的工程实践也证明，温度条件是影响设计选材的一个重要条件，甚至在许多情况下，温度条件是确定选材的决定条件。
1.3.1金属材料在高温下的性能变化1）材料的蠕变及应力松弛材料的蠕变：当材料的使用温度超过其熔点的(0.25～0.35)倍时，金属性能已处于不稳定状态，此时若在外力的作用下，会出现这样一种现象:虽然材料的应力不再增加，但其变形却随着时间的增加而继续增大，而且出现了不可恢复的塑性变形。
通常把这种变形称做材料的蠕变。
◆一般情况下，对碳钢，考虑蠕变发生的起始温度为300～350℃，对铬钼合金钢则为400～450℃。
应力松弛：与蠕变现象相反，当材料受高温和外力的持续作用时可能会出现：材料的总应变量不变，使其中部分弹性变形转化成了塑性变形，从而导致弹性应力降低，即意味着金属材料被"放松"了。
材料的这种现象称做应力松弛。
应力松弛实际上是蠕变发生的另一种表现形式。
高温下工作的螺栓常因应力松弛而导致法兰泄漏，所以此时应选用抗蠕变能力高的铬钼钢材料作为高温螺栓材料。
对于加工残余应力和焊接残余应力，由于应力松弛而使其减弱或释放，从而可减缓或消除它们带来的不利影响。
2）材料的球化和石墨化a.材料的球化：在高温作用下，碳钢中的渗碳体由于获得能量而将发生迁移和聚集，形成晶粒粗大的渗碳体并夹在铁素体内，尤其是对于珠光体碳钢，其渗碳体会由片状逐渐转变成球状。
这种现象称为材料的球化。
球化的结果：使得材料的抗蠕变能力和持久强度下降，而塑性增加。
◆一般情况下，碳钢长期处于450℃以上温度环境时，就有明显的球化现象。
b.材料的石墨化：对于碳钢和一些低合金钢，在高温作用下，其组织中会出现这样一种现象:其过饱和的碳原子发生迁移和聚集，并转化为石墨(石墨为游离的碳原子)。
由于石墨强度极低，并以片状存在于珠光体内，将使材料的强度大大降低，而脆性增加。
这种现象称为材料的石墨化。
◆一般情况下，碳钢长期处于425℃以上温度环境时，就有石墨化发生，而在475℃以上时则明显出现。
为安全起见，SH3059标准规定，碳钢的最高使用温度为425℃，而GB150规范则规定其最高使用温度为450℃。
3）材料的高温氧化金属的氧化金属材料处于高温和氧化性介质(如空气)的环境中时，将会被氧化。
氧化产物为疏松的非金属物质，容易脱落，故有时也称其金属的氧化为脱皮。
◆以碳钢为例，当它处于570℃的空气中时，会产生FeO+Fe304+Fe203氧化皮，该氧化皮很容易脱落而使金属减薄，故不受力的碳钢一般也应限制在560℃以下工作。
※一般情况下，压力管道都不会以材料的抗氧化极限温度作为使用限制，只有在很特殊的情况下(如烧焦时)才可能这样做。
常用材料的抗氧化极限温度列于表1-2。
常用金属材料的抗氧化极限温度钢材牌号抗氧化极限温度℃碳素钢≤56012CrMo ≤59015CrMo ≤5901Cr5Mo ≤6500Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti ≤8500Cr17Ni12Mo2 、0Cr25Ni20 ≤11001.3.2金属材料在低温下的性能变化在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力和“粘结力”减弱而使金属呈现脆性。
一般情况下，对于每种材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低。
通常将这一临界温度称为材料的脆性转变温度。
为了衡量材料在低温下的韧性，常用低温冲击韧性〈冲击功〉来衡量，许多工程设计标准上都给出了材料低温冲击韧性(冲击功)的限制。
1.4 常见元素对金属材料性能的影晌应该说，在影响材料性能的诸多因素中，化学成分是起主要作用的。
不同的元素以及它在材料中的含量、和哪些元素配合等都决定了材料的最基本性能。
因此，了解元素在钢中起的作用，可以帮助材料工程师了解材料的性质。
工程上黑色金属材料应用的最多，故在此仅介绍黑色金属材料。
由于黑色金属材料的基本元素是铁(Fe)，所以对材料性能的影响主要是指铁以外的其它元素。
1.4.1常用碳素钢中各元素对其性能的影响压力管道中除螺栓材料外，常用的碳素钢为含碳量小于0.25%的亚共析钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25～0.45%的亚共析钢。
碳素钢中，其主要影响元素是碳(C)。
除此之外，尚有硅(Si)、硫(S)、氧(0)、磷(P)、砷(b)、锑(Sb)等杂质元素a. 碳(C)在碳素钢中的作用1) 碳素钢随含碳量的增加，其强度和硬度增加，而塑性、韧性和焊接性能下降。
2) 当含碳量大于0.25%时，碳钢的可焊性开始变差，故压力管道中一般采用含碳量小于0.25%的碳钢。
3) 含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。
b. 硅(S)在碳素钢中的作用判断其脱氧程度。
为了保正碳素钢的质量，除沸腾钢和半镇静钢外，硅在钢中的含量应≮0.1%。
1)硅是碳素钢中的常见元素之一，但它一般不是主加元素，而是用于炼钢时的脱氧。
硅和氧的亲合力仅次于铝和钒，而强于Mn、Cr、V，所以在炼钢过程为常用的还原剂和脱氧剂。
2) 起到提高硬度和强度的作用。
硅含量超过3％时，将显著地降低钢塑性、韧性和可焊性。
c. 硫（S）、氧(0)在碳素钢中的作用：硫和氧作为杂质元素常以非金属化合物(如FeS、FeO)型式存在于碳素钢中，形成非金属夹杂，从而导致材料性能的劣化，尤其是S的存在常引起材料的热脆。
硫和磷常是钢中要控制的元素，并以其含量的多少来评定碳素钢的优劣。
d. 磷(P)、砷(As)、锑(Sb)在碳素钢中的作用：磷、砷、锑在钢中有一些类似的作用。
作为杂质元素，它们对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性。
1.4.2．常用低合金钢中各元素对其性能的影响管道中除螺栓材料外，常用的低合金钢为含碳量小于0.20％的碳锰钢、硅钢、铬钼钢、铬钼钒钢和铬钼钒铝钢，而螺栓材料则常用含碳量为0.25％～0.45％的铬钢和铬钼钢。
主要影响元素：碳(C)、锰(Mn)、铬(Cr)、Mo、V、Si、Al杂质元素：S、O、P、As、Sb、a. 碳(C)在低合金钢中的作用同碳素钢部分。
b. 锰(Mn)在低合金钢中的作用:1) 锰与铁形成固溶体，可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。
它使材料的延展性有所降低;2) 增加了应力腐蚀开裂的敏感性。
在一般碳锰钢和低合金钢中，其含量应在1％～2%；3）锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。
锰与硫形成MnS，可防止因硫导致的热脆现象，从而改善钢的热加工性能。
因此，在工业用钢中一般都含有一定数量的锰；4）锰在钢中由于能降低临界转变温度，故碳锰钢的低温冲击韧性比碳素钢好；5）锰对钢的焊接性有不利的影响；c.铬(Cr)在低合金钢中的作用铬在α-Fe中无限固溶，在γ-Fe中的最大溶解度为12.5％。
铬钼钢和铬钼钒钢有良好的抗高温氧化性和耐氧化介质腐蚀作用，并增加钢的热强性。
1) 显著提高钢的脆性转变温度，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也逐步提高，冲击值随铬含量增加下降。
2) 在含铬的锅炉钢中，加入少量的铬，能防止钢在长期使用过程中的石墨化。
d. 钼(Mo)在低合金钢中的作用钼属于强碳化物形成元素，当其含量较低时，与铁及碳形成复杂的渗碳体;当含量较高时，则形成特殊碳化物。
1) 钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强度产生有利作用。
2) 钼是提高钢热强性最有效的合金元素，主要在于它能强烈提高钢中铁素体对蠕变的抗力。
3) 钼还可有效地抑制渗碳体在450℃~650℃工作温度下的聚集，促进弥散的特殊碳化物的析出，从而进一步起到了强化作用。
4) 钼在钢中，由于形成特殊碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。
