工程化学教案 第八章 因此，在钢中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。 (②)加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素，以使钢基体强化。由若干过渡金属 与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物，它们在金属键的基础上，又增加了共价键的成 分，因此硬度极大，熔点很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、2C、MoC、Mo2C、 VC、NbC等碳化物，从而增加了钢铁的高温强度。 利用合金方法，除铁基耐热合金外，还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金，它们 在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料， 组织中基体是Ni Cr Co的固溶体和Ni31金属化合物，经处理后，其使用温度可 达10001100℃。 3.钛合金 钛是周期表中第VB元素，外观似钢，熔点达1672℃，属难熔金属。钛在地壳中较丰， 远高于Cu、ZA、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现 的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量达4.2亿吨，接近国外探明钛储量的总和。 纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工。如有杂质，特别是Q、N、C等元素存在，会提 高钛的强度和硬度，但可降低其塑性，增加脆性。 钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此， 对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的，与加、Ag等到贵金属较近。钛和钛合金有优 异的耐蚀性，仅为氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是其对海水稳定，将钛或 钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。 钛的另一个重要特性是密度小。其比强度是不锈钢的35倍，铝合金的1.3倍，是日前 所有工业金属材料中最高的。 液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如A1、 V、Zr、S、Si、Mo和M血等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如 Ti Al Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作：以TiA1 V合金为代表的超塑性合金，可以50%^150%地伸长加工成型，其最大伸长可达2000%！ 而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30%。 由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各 17 工程化学教案 第八章 • • 17 因此，在钢中加入 Cr、Mo、W 等原子的效果最佳。 (2) 加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素，以使钢基体强化。由若干过渡金属 与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物，它们在金属键的基础上，又增加了共价键的成 分，因此硬度极大，熔点很高。例如，加入 W、Mo、V、Nb 可生成 WC、W2C、MoC、Mo2C、 VC、NbC 等碳化物，从而增加了钢铁的高温强度。 利用合金方法，除铁基耐热合金外，还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金，它们 在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料， 组织中基体是 Ni Cr Co 的固溶体和 Ni3Al 金属化合物，经处理后，其使用温度可 达 1000~1100℃。 3. 钛合金 钛是周期表中第ⅣB 元素，外观似钢，熔点达 1672℃，属难熔金属。钛在地壳中较丰， 远高于 Cu、Zn、Sn、Pb 等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现 的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量达 4.2 亿吨，接近国外探明钛储量的总和。 纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工。如有杂质，特别是 O、N、C 等元素存在，会提 高钛的强度和硬度，但可降低其塑性，增加脆性。 钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此， 对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的，与 Au、Ag 等到贵金属较近。钛和钛合金有优 异的耐蚀性，仅为氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是其对海水稳定，将钛或 钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。 钛的另一个重要特性是密度小。其比强度是不锈钢的 3.5 倍，铝合金的 1.3 倍，是目前 所有工业金属材料中最高的。 液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如 Al、 V、Zr、Sn、Si、Mo 和 Mn 等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如 Ti Al Sn 合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以 Ti Al V 合金为代表的超塑性合金，可以 50%~150%地伸长加工成型，其最大伸长可达 2000%！ 而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过 30%。 由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各