范文一：重要的金属元素与非金属元素

重要的金属元素与非金属元素

一、钠

1、单质钠

物理性质：质软、银白色，有金属光泽，具有良好的导电性、导热性，密度比水小，比煤油 大，熔点较低。 化学性质：（1）与非金属反应 与氯气反应： 与单质硫反应： 与氧气在常温下反应： 在氧气氛围下点燃： （2）与水反应：

（3）与酸反应（离子式）： （4）与盐溶液反应

将钠投入到稀食盐水中： 将钠投入到硫酸铜溶液中： 钠的制备：电解熔融氯化钠 化学方程式：

钠的保存：保存在煤油中。（联系钠的性质思考为什么要保存在煤油中） 2、钠的氧化物

常考点：

过氧化钠的强氧化性 （1）与二氧化硫反应： （2）与二价铁反应： （3）与氢硫酸反应：

（4）将过氧化钠投入品红溶液中，品红溶液被过氧化钠氧化而褪色 过氧化钠同时与氧气、二氧化碳反应的相关问题

3、碳酸钠与碳酸氢钠

常考点：

碳酸钠与盐酸的反应过程

单质钠的变质过程

4、单质钠及钠的化合物间的转化关系

5、真题精选

二、铝

1、单质铝

物理性质：银白色金属，较软，具有良好的导电性和导热性，可做导线，对光的反射性能良好 化学性质：（1）与非金属反应（以单质硫为例） （2）与氧气反应（燃烧，发强白光） （3）与热水反应（缓慢） （4）与酸反应（离子式）

注意：常温下，浓硫酸和浓硝酸能使铝钝化 （5）与碱溶液反应（以氢氧化钠为例）

制备方法：电解熔融氧化铝（催化剂：冰晶石） 化学方程式： （思考为什么不能电解氯化铝制取单质铝）

2、氧化铝与氢氧化铝

氧化铝为白色难溶的物质，氢氧化铝为白色胶状的物质，它们都是两性化合物，它们既能与酸反应（离子式： ； ）又能跟碱反应（离子式： ； ）。

3、铝三角

思考题：请画出下列几种反应生成氢氧化铝沉淀量随滴加溶液量的变化曲线

1、向氯化铝溶液中滴入氢氧化钠溶液 2、向氢氧化钠溶液中滴入氯化铝溶液

3、向盐酸酸化的氯化铝溶液中滴入氢氧化钠溶液 4、向盐酸中加入偏铝酸钠溶液 5、向偏铝酸钠溶液中加入盐酸 6、向氯化铝溶液中滴入偏铝酸钠溶液

4、真题精选

三、硫

1、单质硫

物理性质：黄色或淡黄色的固体，质脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。 化学性质：（1）与铁（铜）反应（氧化性）： （2）与氧气反应（还原性）：

2、二氧化硫

物理性质：无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水，易液化。 化学性质：

（1）作为酸性氧化物（亚硫酸的酸酐）

A、与碱反应（离子式）： B、与水反应：

C、与碱性氧化物反应：

（2）作为氧化剂 与氢硫酸反应（归中反应）： （3）作为还原剂 A、与氧气反应： B、与高锰酸钾反应： C、与卤素单质反应：

（4）作为漂白剂：可使品红溶液褪色（不稳定）

3、硫酸

物理性质：无色、油状液体，密度比水大，难挥发，沸点高 化学性质：具有酸的通性 浓硫酸的特性

（1）吸水性：可作干燥剂，通常用于洗气装置，用于干燥中性和酸性气体。 （2）脱水性：将有机物中的氢、氧元素按水的比例脱去。 （3）强氧化性

4、几种重要的硫酸盐

常考点：

硫酸根的检验

思考：如何排除银离子的干扰？如何排除碳酸根、亚硫酸根、磷酸根的干扰？选用什么试 剂检验硫酸根的存在（是否可以选用硝酸钡）？

正确操作：待测液，滴加 酸化，取清液，滴加 ，有白色沉淀则存在。

5、真题精选

四、氯

1、氯气（有毒！）

物理性质：黄绿色、有刺激性气味的气体，密度比空气大，能溶于水。 化学性质：（1）与金属反应

与铁反应 ；与铜反应 （2）与非金属反应

与氢气反应 ；与单质硅反应 （3）与水反应

（4）与碱反应（以氢氧化钠为例）

（5）与有机物反应

与甲烷反应 ；与乙烯反应 实验室制法

2、氯水

反应原理：

成分：分子有Cl2、H2O、HClO 离子有H、Cl、ClO、OH

性质： 平衡移动

+---

3、Cl-的检验

（1）沉淀法 （2）置换-萃取法 （3）氧化-淀粉检验法

4、真题精选

五、氮

1、氮气

物理性质：无色、无味的气体，空气总量的78％，它的熔点和沸点都很低，难溶于水。

化学性质：化学性质很不活泼，通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供呼吸。

主要用途：焊接金属时常用作氮气保护，灯泡 中充氮气可以防止钨丝氧化，食品包装时充氮气可以防腐，医疗上可以在液氮冷冻麻醉条件下做手术等。

可发生的化学反应（右图）：

2、氮的氧化物

常考点：NOx的污染问题

（1）来源：石油产品和煤的燃烧，工业废气、废水及生活污水的排放，农田土壤及动物排泄

物中含氮化合物的转化等。 （2）污染类型

A、光化学烟雾：NOx与碳氢化合物在紫外线作用下发生一系列光化学反应，产生有毒烟雾

B、酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面 C、水体污染：水体富营养化

3、硝酸

物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体，能跟水以任意比互溶。 化学性质：

（1）具有酸的通性，但与活泼金属反应时不能产生氢气 （2）不稳定性（光照或加热易分解）：

久置浓硝酸呈黄色，是因为溶解了NO2，故实验室报存浓硝酸，注意应低温避光密封 （3）强氧化性

A、能与除Au、Pt以外的所有金属反应，如Cu与浓、稀硝酸均可反应 B、部分金属与冷的浓硝酸发生钝化 C、与不活泼的木炭反应：

D、与某些还原性化合物反应（以FeO为例）： 常考点：

（1）NO、NO2与硝酸之间的转化

（2）硝酸与金属的反应

金属被氧化成金属阳离子，+5价的氮则被还原成各种价态的氮，反应遵循以下三个守则： A、物料守恒：反应前后金属元素物质的量不变，氮元素物质的量不变 B、得失电子守恒：金属元素所失去的电子总数等于氮元素所得到的电子总数 C、电荷守恒

4、氨气与铵盐

氨气

（1）物理性质：无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化，极易溶于水。 （2）化学性质： A、与水反应：

注意：氨气是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 B、与氧气反应（氨的催化氧化）：

（3）氨的电子式： ，分子空间构型为三角锥 （4）实验室制法

NH4

（1）均为易溶于水的离子化合物 （2）可与碱反应（离子式）： （3）受热分解（以NH4Cl为例）：

+

范文二：金属元素的作用

金属元素在合金中的作用

耐热钢

在高温条件下，具有抗氧化性和主够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。耐热包括抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。耐热钢主要用于在高温下长期使用的零件。

在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢) 和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。

耐热钢和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。

合金元素的作用

铬、铝、硅 这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度, 含量为2％时，强化效果最好。

镍、锰 可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。

钒、钛、铌 是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。

碳、氮 可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。

硼、稀土 均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。 类别 耐热钢按其组织可分为四类：

珠光体钢 合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5％。其组织除珠光体、铁素体外, 还有贝氏体。这类钢在500～600℃有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作 600℃以下的耐热部件。如锅炉钢管、汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。典型钢种有：16Mo ，15CrMo ，12Cr1MoV ， 12Cr2MoWVTiB ，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV 等。

马氏体钢 含铬量一般为7～13%,在650℃以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。含铬12%左右的1Cr13、2Cr13, 以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV ，

1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB 等, 通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。此外, 作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo 等也属于马氏体耐热钢。

铁素体钢 含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力, 但高温强度较低, 室温脆性较大，焊接性较差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗氧化性的部件。

奥氏体钢 含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在 600℃以上时，有较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好。通常用作在 600℃以上工作的热强材料。典型钢种有 1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13, 1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo 等。

生产工艺

冶炼 耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。 铸造 某些高合金耐热钢难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。所以在耐热钢中耐热铸钢占有相当大的比例。铸造方法除采用砂型铸造外，还可用精密铸造工艺以获得表面光滑、尺寸精确的产品。对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往采用离心铸造的方法。

热处理 珠光体热强钢通常经正火或调质后使用；马氏体耐热钢用调质处理，以稳定组织，得到良好的综合力学性能和高温强度。

铁素体钢不能通过热处理强化。为消除因冷塑性变形加工和焊接所导致的内应力，可在650～830℃进行退火处理，退火后快速冷却, 以便迅速地经过475℃脆性温度范围。

奥氏体抗氧化钢大多采用高温固溶热处理，以获得良好的冷变形性。奥氏体热强钢则先用高温固溶处理，然后在高于使用温度60～100℃条件下进行时效处理, 使组织稳定化，同时析出第二相，以强化基体。耐热铸钢多在铸态下使用，也有根据耐热钢的种类采用相应的热处理的。

?

范文三：水中金属元素的ICP

水中金属元素的ICP-MS 半定量分析

徐怡婷 1432978

2015.1.6 同组人：李晓帅

一、 实验目的

1）巩固ICP-MS 的原理与应用。 2）了解ICP-MS 的分析应用特性。 3）掌握ICP-MS 半定量方法。 二、 仪器设备与试剂 1）实验仪器：Agient 7700。 2）电子级纯硝酸、Millipore 纯水。

3）含有24种元素的混标溶液0-50μg/l。内标溶液：1mg/l的Li6、Sc 、Ge 、Rh 、In 、Tb 、Lu 、Bi 溶液。ICP 进样背景溶液的准备：2%硝酸，0.5盐酸，用电子级酸配在Millipore 纯水中。洗液针及样品若干。 4）样品若干。 三、 实验原理 1) 半定量法

半定量分析方法是在定性的基础上给出了清晰的数量关系，半定量分析是准确性比定量分析稍差的分析方法，特点是简单、迅速、费用低。

常用与以下几种情况：①希望得知成分的大致含量，以便进一步选择合适精确的定量分析方法；②只要求分析快，不太追求成分的准确含量；③试样较少，没有理想的定量方法可采用。

ICP-MS 的半定量分析可用于测定未知量样品中的各金属元素的种类和含量，是样品定量分析之前的有益预分析项，可以帮助判断样品中所含元素的种类及估算待测元素的浓度范围，帮助选择后续的分析方法。 2）ICP-MS

在ICP-MS 中，ICP 作为质谱的高温离子源（7000K ），样品通过进样系统被送到ICP 源，在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。绝大多数的金属离子变成单价离子，离子高速通过双锥接口（取样锥与截取锥，一级真空）和离

子传输系统进入高真空的MS 部分。离子通过接口以后，在离子透镜（2级真空）的电厂作用下聚焦成为离子束并进入四级杆离子分离系统（3级真空）。离子进入四级杆质量分析器后，根据质量/电荷比的不同依次分开。最后由离子检测器进行检测，产生的信号经过放大后通过信号测定系统输出。 四、 实验步骤

1）开机，点火。新建一个文件夹，本次命名为first 。 2）编辑半定量的方法采集样品。

在Method,Edit Entire Method 界面编辑半定量的方法，不使用干扰方程。在Acquisition Mode 页面选择spectrum 的采集方式，在弹出的spectrum acquisition parameters窗口中设定各参数。在元素周期表中选取标样中存在的V 、Cr 、Mn 、Co 、Ni 、Cu 、Zn 、As 、Se 、Cd 、Pb 、Bi 和标样中不存在的待测元素Ti 、Ag 、Hg 、Sn 、Sb 。进样模式中样品采集时间不超过50s ；在peak pattern 选择semi Quant模式；对于半定量分析，数据点的积分时间选择0.1秒，设置采集重复次数repetition 为1。点击OK, 并勾选保存方法，保存路径在first 文件夹下，方法为semi.m 。 3）编辑序列。

从ICP-MS TOP窗口的Sequence 菜单中选择Edit Sample Log Table。打开序列编辑表。序列信息包括Method 、Type 、Vial 、DateFile 、Sample 、Dil （稀释因子）等。在Method 中可以双击打开Select Method对话框选择已经编写并保存好的方法。选择样品的测定顺序，测定的第一个是背景噪音（超纯水）TYPE 选择为Blkgd ，样品位置是2101；标样（50ppm ）为SQStd ，样品位置是2102；样品3#为Sample ，样品位置为2201；样品4#为Sample ，样品位置为2202；最后一个是洗针type 为Sample ，样品位置为1101，五个样的稀释因子均为1。序列编写完成后单击OK 关闭序列并保存，后缀为.s 。

半定量标样的选择，元素范围跨度尽量要大，低浓度、中浓度、高浓度都有，浓度和位置样品接近，元素尽量要多。 4）半定量样品分析

从Sequence 菜单中选择Load and RunSequence，选择要运行的序列点击OK, 在startsequence 窗口“Data Batch Directory”后选择数据Batch 文件夹的保存位置

为新建并输入自己名称，注意末尾加“.B /”。点击run sequence按钮开始运行。此时窗口出现“ICP-MS-Acquisition”窗口显示实时序列运行状态。 4）数据半定量分析

分析完成后，在桌面上找到offline Data Analysis图标进入数据处理窗口，选择File 菜单点击OpenAnalysis File命令打开数据Batch 调出数据。在DA Method Editor 编辑半定量数据分析方法，选择Semi Quant Analysis，将Analysis Mode 设置为Spectrum ，并在Interference Correction框中选择校正方法，选择扣除背景噪音，不使用干扰方程。选择标样中的元素(V、Cr 、Mn 、Co 、Ni 、Cu 、Zn 、As 、Se 、Cd 、Pb 、Bi) ，输入标样元素的浓度为50ppm ，点击Return to Batch-at-Glance，update 方法，回到数据界面。点击Process Batch，数据表中会出现个元素的半定量响应因子及未知样浓度。在File 中Export 数据。

五、 实验数据

六、 问题与讨论

ICP 两次实验的问题讨论弄错了，这里是两次问题的综合回答，忘陈老师见谅。

1）简述ICP-MS 的原理、特点、及应用范围？

ICP-MS 的工作原理：ICP 作为质谱的高温离子源（7000K ），样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。离子通过样品锥接口和离子传输系统进入高真空的MS 部分，MS 部分为四极快速扫描质谱仪，通过高速顺序扫描分离测定所有离子，扫描元素质量数范围从6到260，并通过高速双通道分离后的离子进行检测，浓度线性动态范围达9个数量级从ppt 到1000ppm 直接测定。

特点：与传统无机分析技术相比，ICP-MS 技术提供了最低的检出限、最宽的动态线性范围、干扰最少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定以及可提供精确的同位素信息。

应用范围：能够广泛的应用在环境、半导体、医学、生物、冶金、石油、核材料分析等领域。

2）ICP-MS 的分析功能主要有哪些？

ICP-MS 可以用于物质试样中的一个或多个元素的定性、定量和半定量分析。例如，通过谱线的质荷之比进行定性分析；通过谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围，即半定量分析，不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%；用标准溶液校正而进行定量分析，这是在日常分析工作中应用最为广泛的功能；同位素比测定。

3）什么是半定量分析、主要用于哪些情况？

半定量分析方法是在定性的基础上给出了清晰的数量关系，半定量分析是准确性比定量分析稍差的分析方法，特点是简单、迅速、费用低。半定量分析一般用于筛查，对元素的含量做大致的分析，了解元素的数量级，准确度在70%-90%之间。

常用与以下几种情况：①希望得知成分的大致含量，以便进一步选择合适精确的定量分析方法；②只要求分析快，不太追求成分的准确含量；③样品中的待测的元素种类很多，并不是每一种元素都有标准样品，没有理想的定量方法可采用。

ICP-MS 的半定量分析可用于测定未知量样品中的各金属元素的种类和含量，是样品定量分析之前的有益预分析项，可以帮助判断样品中所含元素的种类及估算待测元素的浓度范围，帮助选择后续的分析方法。 4）ICP-MS 由几部分组成，主要功能分别是什么？

ICP 进样系统、离子源、接口、质量分析器、检测器、数据处理系统。进样

系统的作用是利用直接进样、或是通过LC 以后进样；离子源是将样品蒸发、解离、原子化、电离；因为ICP 是常压条件，而MS 需要在高真空的条件下使用，接口的作用就是从等离子体中提取出具有代表性的样品离子，并将其高效的传输到离子透镜；质量分析器的作用是将离子源中生成的离子按照质核比的大小分开；检测系统监测的是离子的数目，再由数据处理系统转换为强度，并制作出质谱图。 5）使用ICP-MS 分析环境样品中的重金属元素的含量，样品是否需要进行预处理？为什么？

ICPMS 可以测定的质量范围为3—300原子单位，能测周期表中大多数元素，检测限低，线性范围宽，精密度好。每素测定时间很短. 非常适合多元素的同时测定分析。样品的预处理和分析的样品以及分析要求有关。ICP-MS 一般是测定总量，如果需要做形态分析，就需要和HPLC 、IC 、GC 、CE 、SPE 等联用。ICP-MS 的进样要求一般是液体进样，进样的水样要足够澄清透明，橡胶、硅胶前处理方法是用微波消解，金属样品进行湿法消解。如果处理植物样品，需要进行干灰化法进行消解，

6）ICP-MS 的定性依据是什么？

在质谱图中，每个质谱峰表示一种质荷比的离子；根据特征质谱峰，可以进行定性分析

7）什么是内标法，采用内标法进行定量分析的作用是什么？

内标法是在样品中加入纯物质，然后对加有纯物质的内标物进行分析，分别测定的是待测组分和内标物的峰面积，将其作对比，比值为纵坐标，浓度为横坐标，得到标准曲线。采用内标法，可以校准和消除操作条件的波动而对分析结果产生的影响，以提高分析结果的准确度，主要的是可以缓解基体效应。

范文四：金属元素的作用

不锈钢的性能与组织

目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。

1) ．各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用

1-1. 铬在不锈钢中的决定作用

决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明： ①铬使铁基固溶体的电极电位提高

②铬吸收铁的电子使铁钝化

钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

1-2. 碳在不锈钢中的两重性

碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。

例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢——0Crl3～4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12～14％，就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的，目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后，固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量。

就这五个钢号来说由于含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的，0Cr13～2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢，多用于制造结构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服18－8铬镍不锈钢的晶间腐蚀，可以将钢的含碳量降至0.03％以下，或者加入比铬和碳亲和力更大的元素（钛或铌），使之不形成碳化铬，再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时，我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量，做到既满足硬度与耐磨性的要求，又兼顾—定的耐腐蚀功能，工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo 钢，含碳量虽高达0.85～0.95％，由于它们的含铬量也相应地提高了，所以仍保证了耐腐蚀的要求。 总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.1～0.4％之间，耐酸钢则以含碳0.1～0.2％的居多。含碳量大于0.4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。

1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的

镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。

基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

1-4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍

铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20％以下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域（如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等）中，特别是镍 的资源比较缺乏的国家，广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践，在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。 锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的 含锰量从0到10．4%变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN 、ZGMn13钢等），但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即2％的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含18％铬的钢在常温下获得奥氏体组

织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。

1-5. 不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。

1-6. 钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。

1-7. 其他元素对不锈钢的性能和组织的影响

以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响，除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外，不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素，如硅、硫、磷等．也有的是为了某些特定的目的而加入的，如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说，这些元素相对于已讨论的九种元素，都是非主要方面的，虽然如此，但也不能完全忽略，因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。

硅 是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。

钴 作为合金元素在钢中应用不多，这是因为钴的价格高及其在其它方面（如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等）有着更重要的用途。在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多，常用不锈钢如9Crl7MoVCo 钢（含1.2-1.8％钴）加钴，目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度，因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。

硼 高铬铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti 钢中加0．005％硼，可使在沸腾的65％醋酸中的耐腐蚀性能提高。加微量的硼（0.0006～0.0007％）可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。少量的硼由于形成低熔点共晶体，使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大，但含有较多的硼（0．5～0．6％）时，反而可防止热裂纹的产生。因为当含有0．5～0．6％的硼时，形成奥氏体－硼化物两相组织，使焊缝的熔点降低。熔池的凝固温度低于半溶化区时，母材在冷却时产生的张应力，由处于液态．固态的焊缝金属承受，此时是不致引起裂缝的，即使在近缝区形成了裂纹，也可以为处于液态－固态的熔池金属所填充。含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。

磷 在一般不锈钢中都是杂质元素，但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著，故含量可允许高一些，如有的资料提出可达0．06％，以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0．06％（如2Crl3NiMn9钢）以至0.08％（如Cr14Mnl4Ni 钢）。利用磷对钢的强化作用，也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素，PH17－10P 钢(含0．25％磷) 乃PH －HNM 钢（含0．30磷）等。

硫和硒 在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0．2～0．4％的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般18－8铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/厘米2。含0．31％硫的18－8钢（0．084％C 、18．15％Cr 、

9．25％Ni ）的冲击值为1．8公斤/平方厘米；含0。22％硒的18－8钢（0．094％C 、18．4％Cr 、9％Ni ）的冲击值为3．24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。

稀土元素 稀土元素应用于不锈钢，目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti 钢和Cr17Mo2Ti 钢中加少量的稀土元素，可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体－铁素体不锈钢中加0．02～0．5％的稀土元素（铈镧合金），可显著改善锻造性能。曾有一种含19．5%铬、23％镍以及钼铜锰的奥氏体钢，由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件，加稀土元素后则可轧制成各种型材。

2) ．按金相组织对不锈钢的分类及各类不锈钢的一般特点

按化学成分（主要是含铬量）及用途，不锈钢分为不锈与耐酸两大类。工业上还按自高温（900-1100度）加热空气冷却后钢的基体组织的类型对不锈钢进行分类，这是基于我们上面所讨论的碳及合金元素对不锈钢组织影响的特点决定的。

工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类：铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳(如下表) ，但需要说明的是马氏体不锈钢并不是都不可焊接，只是受某些条件的限制，如焊前应预热焊后应作高温回火等，而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如1Cr13,2Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。

不锈钢的分类、主要成分及性能比较 大概成分 （%）

C

0．35以下

1．20以下

0．25以下 Cr 16-27 11-15 16以上 Ni - - 7以上分类 铁素体系 马氏体系 奥氏体系 淬火性 无 自硬性 无 耐蚀性 佳 可 优 加工性 尚佳 可 优 可焊接性 尚可 不可 优 磁性有 有 无

以上分类仅是按钢的基体组织分的，由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡，以及由于大量的铬使平衡图S 点左移，工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的三种基本类型以外，还有马氏体—铁素体，奥氏体－铁素体，奥氏体－马氏体等过渡型的复相不锈钢，以及具有马氏体－碳化物组织的不锈钢。

2-1. 铁素体钢

含铬大于14％的低碳铬不锈钢，含铬大干27％的任何含碳量的铬不锈钢，以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素的不锈钢，化学成分中形成铁素体的元素占绝对优势，基体组织为铁素。这类钢在淬火（固溶）状态下的组织为铁素体，退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。

属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti 、Cr25，Cr25Mo3Ti 、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。

2-2. 铁素休－马氏体钢

这类钢在高温时为y+a（或δ）两相状态，快冷时发生y-M 转变，铁素体仍被保留，常温组织为马氏体和铁素体, 由于成分及加热温度的不同，组织中的铁素体量可在百分之几至几十的范围内变化。0Crl3钢，lCrl3钢，铬偏上限而碳偏下限的2Cr13钢，Cr17Ni2钢，Cr17wn4钢，以及在ICrl3钢基础上发展起来的许多改型12％铬热强钢（这类钢也叫做耐热不锈钢）中的许多钢号，如Cr11MoV ，Cr12WMoV ，Crl2W4MoV ，18Crl2WMoVNb 等均属干这一类。

铁素体—马氏体钢可以部分地接受淬火强化，故可获得较高的机械性能。但它们的机械性能与工艺性能在很大程度上受组织中铁素体的含量及分布形态的影响。这类钢按成分中的含铬量分属12～14％与15～18％两个系列。前者具有抵抗大气及弱腐蚀性介质的能力，并且具有良好的减震性及较小的线膨胀系数；后者的耐腐蚀性能与相同含铬量的铁素体耐酸钢相当，但在一定程度上也保留着高铬铁素体钢的某些缺点。

2-3. 马氏体钢

这类钢在正常淬火温度下处在y 相区，但它们的y 相仅在高温时稳定，M 点一般在3OO ℃左右，故冷却时转变为马氏体。

这类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13以及部分改型12％铬热强钢，如13Cr14NiWVBA ，Cr11Ni2MoWVB 钢等。马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能，均和含铬12～14％的铁素体-马氏体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体，机械性能比上述钢要高，但热处理时的过热敏感性较低。2-4. 马氏体—碳化物钢

Fe －C 合金的并析点的含碳为0.83％，在不锈钢中由于铬使S 点左移，含12％铬和大于0.4％碳的钢（图11-3），以及含18％铬和大于0.3％碳的钢（图卜）3）均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热，次生碳化物不能完全溶于奥氏体，因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。

属于这一类的不锈钢牌号不多，却是一些含碳比较高的不锈钢，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo 钢等，含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火，也可能出现这样的组织。由于含碳量高, 上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬，但其耐腐蚀性能仅与含12～14％锗的不锈钢相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。

2-5. 奥氏体钢

这类钢含有较多扩大y 区和稳定奥氏体的元素，在高温时为均为y 相，冷却时由于Ms 点在室温以下，所以在常温下具有奥氏体组织。 18-8， 18－12、25-20、20-25Mo 等铬镍不锈钢，以锰代替部分镍并加氮的低镍不锈钢如Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti 钢等均属于这一类。

奥氏体不锈钢具有前已述及的许多优点，虽然机械性能也比较低，和铁素体不锈钢—样不能热处理强化，但可以通过冷加工变形的方法，利用加工硬化作用提高它们的强度。 这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感，需通过适当地合金添加剂及工艺措施消除。

２-6. 奥氏体－铁素体钢

这类钢因扩大y 区和稳定奥氏体元素的作用程度，不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织，因此为奥氏体－铁素体复相状态，其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。

属于这一类的不锈钢很多，如低碳的18－8铬镍钢，加钛、铌、钼的18－8铬镍钢，特别是在铸钢的组织中均可见到铁素体，此外含铬大于14～15％而碳低于0．2％的铬锰不锈钢（如Cr17Mnll ），以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较，这类钢的优点很多，如屈服强

度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差，点腐蚀倾向较大，易产生c 相脆性，在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。

2-7. 奥氏钵－马氏体钢

这类钢的Ms 点低于室温，固溶处理以后为奥氏体组织，易于成形和焊接。通常可用两种工艺方法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700～800度加热，奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳定状态，Ms 点升高至室温以上，冷却时转变为马氏体；二是固溶处理以后直接冷却至Ms 与Mf 点之间，使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能，但固溶处理以后至深冷的间隔时间不宜过久，否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400～500度时效，使析出金属间化合物进—步强化。这类钢的典型钢号有17Cr 一7Ni 一A1、15Cr －9Ni －A1,17Cr —5Ni －Mo 、15Cr-8Ni －Mo 一A1等等。这类钢也称为奥氏体－马氏体时效不锈钢，并因为实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外，还存在不同数量的铁素体，故也称为半奥氏体沉淀硬化不锈钢。

这类钢是50年代后期发展和应用的新型不锈钢，它们总的特点是强度高（C 可达100一150）及热强性好，但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出，因此耐腐蚀性能比标准的奥氏体不锈钢要低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其他性能（如非磁性）的情况下获得的，目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹生产方面，一般机械制造中应用尚不普遍，并且在分类上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列。

范文五：金属元素的方程式

金属元素的方程式

1、钠在空气中被氧化 4Na+O2＝2Na 2O

2、钠在氧气中燃烧2Na+O2 Na 2O 2

3、钠与硫研磨爆炸2Na+S＝Na 2S （爆炸）

4、钠与硫酸铜溶液反应 2Na+2H2O+CuSO4＝Cu(OH)2↓ + Na2SO 4 + H2↑

5、钠与乙醇反应2CH 3CH 2OH ＋2Na —→2CH 3CH 2ONa ＋H 2↑

6、工业制钠 2NaCl （熔融） 2Na+Cl2↑

7、过氧化钠与水反应 2Na 2O 2+2H2O ＝4NaOH+O2↑

8、过氧化钠与二氧化碳反应 2Na 2O 2+2CO2＝2Na 2CO 3+O2

9、过氧化钠与二氧化硫反应 Na 2O 2+SO2＝Na 2SO 4

10、碳酸氢钠受热分解 2NaHCO ３ Na ２CO ３＋CO ２↑＋H ２O

11、镁在氮气中燃烧 3Mg+N2 Mg 3N 2

12、氮化镁与水反应Mg 3N 2+6H2O ＝3Mg(OH)2↓+2NH3↑

13、镁在二氧化碳中燃烧2Mg+CO2 2MgO+C

14、镁与沸水反应 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑

15、工业制镁 MgCl 2（熔融） Mg + Cl 2 ↑

16、向碳酸氢镁溶液中加入少量氢氧化钠溶液 Mg 2++2OH-＝Mg(OH)2↓

17、铝在氧气中燃烧 4Al+3O2 2Al 2O 3

18、铝与氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+2H2O ＝2NaAlO 2+3H2↑

19、铝热反应 2Al+Fe2O 3 Al 2O 3+2Fe

20、铝与硫蒸气反应 2Al+3S Al 2S 3

21、硫化铝与水反应Al 2S 3 +6H2O ＝2Al(OH)3↓+3H3S ↑

22、氧化铝与酸反应 Al 2O 3+6H+＝2Al 3＋+3H 2O

23、氧化铝与强碱溶液反应 Al 2O 3+2OH－＝2AlO 2－+H2O

24、实验室制取氢氧化铝Al 3+ +3NH3·H 2O ＝Al(OH)3↓ +3NH4+

25、向氯化铝溶液中加入少量氢氧化钠溶液AlCl 3 +3NaOH(少量) ＝Al(OH)3↓ +3NaCl

26、向氯化铝溶液中加入足量氢氧化钠溶液（NaAlO 2等同于Na ［Al(OH)4］）

AlCl 3+4NaOH(过量) ＝NaAlO 2 +3NaCl+ 2H2O

27、向偏铝酸钠溶液中加入少量稀盐酸 NaAlO 2 +HCl(少量)+H2O ＝Al(OH)3↓+NaCl

28、向偏铝酸钠溶液中加入足量稀盐酸NaAlO 2 +4HCl(过量) ＝AlCl 3 + NaCl + 2H 2O

29、向偏铝酸钠溶液中加入氯化铝溶液3NaAlO 2+AlCl3+ 6H 2O ＝ 4Al(OH)3↓+ 3NaCl

30、向氢氧化铝沉淀中加入稀盐酸 Al(OH)3 +3HCl＝AlCl 3 +3H2O

31、向氢氧化铝沉淀中加入氢氧化钠溶液Al(OH)3 + NaOH＝NaAlO 2 +2H2O

32、向偏铝酸钠溶液中通入少量二氧化碳气体 2NaAlO 2+ 3H 2O + CO2 ＝2Al(OH)3↓+Na2CO 3

33、向偏铝酸钠溶液中通入足量二氧化碳气体 NaAlO 2+2H2O+CO2 ＝Al(OH)3↓+ NaHCO3

34、氢氧化铝的电离 Al 3+ +3OH－ Al(OH)3 AlO 2_ +H++H2O

49、向明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶

2Al 3++3SO42-+3Ba2++6OH-＝3BaSO 4↓+ 2Al(OH)3↓

35、向明矾溶液中加入足量氢氧化钡溶液

Al 3++2SO42-+2Ba2++4OH-=2BaSO4↓+AlO2－+2H2O

36、氢氧化铝受热分解 2 Al(OH)3 Al 2O 3＋3H 2O

37、工业制铝 2Al 2O 3 (熔融) 4Al + 3O2 ↑

38、铁在氧气中燃烧3Fe+2O2 Fe 3O 4

39、铁与硫单质反应 Fe+S FeS

40、铁与碘单质反应 Fe+I2 FeI 2

41、铁与液溴反应 2Fe+3Br2 ＝2FeBr 3

42、铁与水蒸气反应3Fe+4H2O(g) Fe 3O 4+4H2

43、铁与氯气反应 2Fe+3Cl2 2FeCl 3

44、铁与非氧化性酸反应Fe+2HCl＝FeCl 2+H2↑

45、铁与热的浓硫酸反应2Fe+6H2SO 4(浓) Fe 2（SO 4）3+ 3SO２↑＋6H ２O

46、铁与过量的稀硝酸反应 Fe+4HNO3(稀) ＝Fe （NO 3）3+ NO↑＋2H ２

O

47、大量的铁粉与少量的稀硝酸反应

3Fe+8HNO3(稀) ＝3Fe （NO 3）2+ 2NO↑＋4H ２O

48、铁与氯化铁溶液反应Fe+2FeCl3 ＝3FeCl 2

49、四氧化三铁与非氧化性酸反应 Fe 3O 4+8HCl=2FeCl3 + FeCl2＋4H ２O

50、向氯化亚铁溶液中加入稀硝酸 3Fe 2++4H++ NO3-＝3Fe 3++ NO↑＋2H ２O

51、向氢氧化钠溶液中加入氯化铁溶液 3NaOH + FeCl3＝Fe(OH)3↓+3NaCl

52、向氯化亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液2NaOH+FeCl2＝Fe(OH)2↓+2NaCl

53、氢氧化亚铁在空气中被氧化 4Fe(OH)2+ O2＋2H ２O ＝4Fe(OH)3

54、氢氧化铁受热分解 2Fe(OH)3 Fe 2O 3+2H２O

55、向氯化铁溶液中加入氢碘酸2FeCl 3+2HI＝2 FeCl2＋I 2 + 2HCl

56、向氯化亚铁溶液中通入氯气 2 FeCl2＋Cl 2＝2FeCl 3

57、工业冶铁(一氧化碳还原氧化铁) Fe2O 3+3CO 2Fe+3CO2

58、向氯化铁中加入硫氰化钾溶液 FeCl 3+3KSCN＝Fe(SCN)3+3KCl

59、向硫化亚铁固体中加入稀盐酸 FeS+2HCl＝FeCl 2+H2S ↑

60、用氯化铁溶液印刷电路板 2FeCl 3+ Cu＝2FeCl 2+CuCl2

61、向氯化铁溶液中加入碳酸钠溶液

2FeCl 3+3Na2CO 3+3H2O ＝2Fe(OH)3↓+3CO2↑+6NaCl

62、向氯化铁溶液中通入硫化氢气体2FeCl 3+H2S ＝2FeCl 2+S↓+2HCl

63、向氯化铁溶液中通入二氧化硫气体2FeCl 3+SO2＋2H ２O ＝2FeCl 2+ H 2SO 4+2HCl

转载请注明出处范文大全网 » 重要的金属元素与非金属元素