1. 鋁合金與鋁的優良性能
鋁合金在有色金屬材料中用途最廣，用量最多。但在某些環境條件下，材料性能有所改變。試驗表明，在不同溫度下，特別在高溫下，鋁合金復合材料的強度明顯高於鋁合金。
鋁及鋁合金的力學、熱學、物理性能符號和含義 ：
名稱 符號 單位 含意 備注
比例極限 δp MPa 材料在拉伸過程中，應力與應變保持正比關系的最大應力。這個階段的最大極限負荷Pp除以試棒的原始橫截面積，即為比例極限 1 kgf/mm2 = 9.80665MPa
1 MPa = 0.10197kgf/mm2
英制：PSI ：lb/in2
KPSI = 1000PSI
=6.896MPa
彈性極限 δe MPa 材料在受載過程中，未產生塑性變形的最大應力
拉 伸
彈 性 模 量 E GPa 金屬承受拉伸載荷時，在彈性范圍內，應力與應變成正比例關系時，這個比例系數為拉伸彈性模量 1 kgf/mm2 = 0.0098067GPa
1GPa = 101.97162kgf/mm2
剪切
彈性模量 G GPa 金屬在彈性范圍內進行扭轉試驗時，外力和變形成比例地增長，即應力與應變成正比例關系時，這個比例系數稱為剪切彈性模量
屈服強度 （條件屈服強度） δ0.2 MPa 在拉伸過程中，一般規定標距長度部分塑性變形量達到的原標距長度的規定數值時之負荷除以原始橫截面積所得的應力，稱為屈服強度或條件屈服強度。一般規定數值為拉伸試樣原標距長度的0.2%，即用δ0.2表示
壓縮屈服強度 （條件屈服強度） δ-0.2 MPa 試樣在壓縮過穭中，標距部分殘余壓縮達到原標距長度規定數值時的負荷除以原始橫截面積所得的應力稱為壓縮屈服強度或條件壓縮屈服強度。一般規定數值為壓縮試樣原標距長度的0.2%，由於受力方向與拉伸相反，故壓縮屈服強度常用δ-0.2表示
抗剪強度 MPa 試樣剪切時，在剪斷面上所承受的最大負荷除以原始橫截面積所得的應力，稱為搞剪強度。表示材料在剪切力作用下抵抗破壞的最大能力。
抗拉強度 δb MPa 在單向均勻拉伸載荷作用下，斷裂時材料的最大負荷除以原始橫截面積所得的應力。
疲勞極限 δ-1 MPa 材料在重復交變應力作用下，承受過無限次循環而不產生斷裂的最最大應力值
疲勞強度 δN
MPa 試樣在交變應力作用下，在規定的循環次數內（如106、107、108次等），不至於產生斷裂的最大應力值
伸長率
（延伸率） δ5
δ10 % 材料拉伸時，試樣拉斷後，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比。
是標距為5倍直徑時的伸長率，是標距為10倍直徑時的伸長率
斷面收縮率 ψ % 金屬試樣在拉斷後，其縮頸處橫截面積與原始橫截面積的百分比
沖擊韌度 αk J/cm2
或
kJ/m2 用一定尺寸和形狀的U型缺口標准試樣，在規定類型試驗機上受沖擊載荷折斷時，試樣刻槽處單位橫截面積上所消耗的沖擊功。它表示金屬材料對沖擊載荷的抵抗能力。 1 kgf•m/cm2 = 98.0665kJ/m2
1kJ/m2 = 0.010197kgf/cm2
布氏硬度 HBS 用一定直徑的淬硬鋼球壓入試樣表面，並在規定載荷下保持一定時間，以其載荷除壓痕面積所得的商表面材料的布氏硬度。其計算公式為
HBS = 2P/лD[D – （D2-d2）1/2]
P——載荷
D——壓頭直徑，mm；
d——壓痕直徑，mm 通常由測得的壓痕直徑直接查表得硬度值
洛氏硬度 HRB
HRF 在洛氏硬度機上，用直徑為1。58mm的淬硬鋼球作壓頭，載荷為980N試驗所得的硬度值。
用1.58mm淬硬鋼球作壓頭，載荷為588N測得的洛氏硬度值 HRB常用作測量淬火時效後鋁合金硬度值。
HRF用作測量鋁合金煅件硬度
顯微維氏硬度 HV 用夾角為136o的金剛石四棱錐壓頭以小於等於0.2kgf（常擴大至1kgf）的載荷壓入試樣，以單位面積上所受載荷表示材料的硬度值。儀器上裝有金相顯微鏡，用於測量合金的顯微組織和極薄表面層的硬度值
密度 ρ g/cm3或
kg/m3 金屬材料單位體積的質量
熔點 ℃ 材料由固態轉變為液態時的熔化溫度
平均線膨系數 α
µm/(m•k) 物體的長度隨溫度變化而改變，在指定的溫度范圍內，每當溫度升降1，其單位長度脹縮的長度稱平均線膨脹系數 膨脹及收縮率計算式見表1-5
熱導率
（導熱系數） λ W/(m•℃) 表示物體導熱的能力。以物體內維持單位溫度梯度（ΔL/ΔT）時，在單位時間（t）內流經垂直於熱流方向的單位面積（A）上的熱量（Q）表示 1 cal/(s•cm•℃) = 418.68W/(m•℃)
λ=1/A•Q/t•ΔL/ΔT
比熱容 С
J/(kg•K)
或
J/(kg•℃) 將單位質量的物質在等壓過程（或等容過程）中溫度升高1K度時吸收的熱量或溫度降低1K度放出的熱量 1 kcal/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
1 kcalth/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
電阻率
（比電阻電阻系數） ρ Ω•m
чΩ•m
nΩ•m 表徵物質導電能力的一個物理常數，它等於長1m、橫截面為1mm2 的導線兩端間的電阻，也可用一個單位立方體的兩平等端面間的電阻表示 1µΩ•cm = 10-8Ω•m
1nΩ•cm = 10-9Ω•m
電導率 λ S/m 電阻率的倒數叫電導率。在數值上它等於導體維持單位電位梯度時，流過單位面積的電流
電阻溫度
系數 αp ℃-1 溫度每升1℃，材料電阻率的改變數與原電阻率之比
表1—2為鋁及鋁合金的膨脹與收縮率計算式。表中L0為0℃時的長度；Lt 為在給定定溫度范圍內，t ℃時的長度；C為合金常數，其數值在表達1—3中列出。
表1—2 鋁及鋁合金的膨脹率與收縮率計算式
溫度范圍，℃ t ℃時的長度
-196 ~ 0
0 ~500
-60 ~ 10 Lt = L0[1+C(20.83t – 0.01177t2 - 0.0001446t3) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.29t + 0.01009t2 ) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.16t + 0.01219t2 ) x 10-6]
2. Allloy 20合金材質，都是些什麼成分
產品名稱：ALLOY20/UNS N08020
國際通稱：Alloy 20合金、UNS N08020、NS143、Inconel alloy20/NAS 335X、W.Nr.2.4460
Nicrofer 3620 Nb-alloy20、ATI 20
各國標准：ASTM B463/ ASME SB463、ASTM A240/ ASME SA240、ASTM B729/ ASME SB729
主要成分：碳(C)≤0.07,錳(Mn)≤2.0,鎳(Ni)32.0～38.0,硅(Si)≤1.0,磷(P)≤0.045,硫(S)≤0.035,鉻(Cr)19.0～21.0
鈮(Nb) ≤1.0,鋁(Al) ≤0.2,鈦(Ti) 0.6～1.2,銅(Cu) 3.0～4.0 ,鉬(Mo)2.0～3.0
物理性能：密度：8.14g/cm3， 熔點：1370-1400 ℃，磁性：無
熱處理：900-1150℃之間保溫1-2小時，快速空冷或水冷。
機械性能：抗拉強度：σb≥550Mpa，屈服強度σb≥240Mpa：延伸率：δ≥30%，硬度；HB135-220
耐腐蝕性及主要使用環境：
Alloy 20合金具有很多優異性能的耐蝕合金，對氧化性和中等還原性腐蝕 有很好的抵抗能力，具有優異的抗應力腐蝕開裂能力和好的耐局部腐蝕能力在很多化工工藝介質中有滿意的耐蝕特性。
有優異的抗應腐蝕開裂能力和好的耐局部還原性復合介質腐蝕，運用於硫酸環境及含有鹵族離子及金屬離子的硫酸溶液工業裝置。
配套焊接材料及焊接工藝：Alloy 20合金的焊接建議採用AWS A5.14焊絲ERNiCrMo-3或AWS A5.11焊條ENiCrMo-3，焊接工藝及指導書歡迎來電索取。
應用領域有：硫酸酸洗設備、磷酸生產設備、石油化工裝備、煤化工、海洋平台、海水淡化、復合板、波紋管膨脹節等行業和產品。
3. 什麼是合金元素的吸收率
合金元素的吸收率又稱收得率或回收率，是指進人鋼中合金元素的質量占合金元素加入總量的百分比。所煉鋼種、合金加人種類、數量和順序，終點碳以及操作因素等，均影響合金元素吸收率。 ①先加脫氧能力弱的，後加脫氧能力強的脫氧劑。這樣既能保證鋼水的脫氧程度達到鋼種的要求，又利於脫氧產物上浮，質量合乎鋼種的要求。②對30CrMo圓鋼拉低碳工藝，脫氧劑的加入順序是：先強後弱，實踐證明，減少鋼中夾雜物，同時可以大大提高並穩定元素的吸收率，相應減少合金用量。但必須採用相應的精煉措施。
4. 脫氧合金化的加入原則_脫氧合金化
1 影響鋼水氧含量的因素有哪些?
吹煉終點鋼水氧含量也稱為鋼水的氧化性。鋼水氧化性對鋼的質量、合金吸收率以及對沸騰鋼的脫氧，都有重要的影響。
影響鋼水氧含量的因素主要有：
(1)鋼中氧含量主要受碳含量控制。碳含量高，氧含量就低；
碳含量低時，氧含量相應就高；
它們服從碳-氧平衡規律。
(2)鋼水中的余錳含量也影響鋼中氧含量。在wc<0.1％時，錳對氧化性的影響比較明顯，余錳含量高，鋼中氧含量會降低。
(3)鋼水溫度高，增加鋼水的氧含量。
(4)操作工藝對鋼水的氧含量也有影響。例如高槍位，或低氧壓，熔池攪拌減弱，將增加鋼水的氧含量，當wc<0.15％時，進行補吹會增加鋼水氧含量；
拉碳前，加鐵礦石或氧化鐵皮等調溫劑，也會增加鋼水氧含量。因此，鋼水要獲得正常的氧含量，首先應該穩定吹煉操作。
2 什麼是脫氧，什麼是合金化?
向鋼中加入脫氧元素，使之與氧發生反應，生成不溶於鋼水的脫氧產物，並從鋼水中上浮進入渣中，鋼中氧含量達到所煉鋼種的要求，這項工藝稱為脫氧。
為了調整鋼中合金元素含量達到所煉鋼種規格的成分范圍，向鋼中加入所需的鐵合金或金屬的操作是合金化。
通常，錳鐵及硅鐵既作為脫氧劑使用，又是合金化元素。有些合金只是作為脫氧劑使用，如硅鈣合金，硅鋁合金及鋁等。冶煉含鋁的鋼種，鋁也是合金化元素。另有一些合金只用於合金化，如鉻鐵、鈮鐵，釩鐵、鎢鐵、鉬鐵等。在一般情況下，脫氧與合金化的操作是同時進行的。
3 由於脫氧工藝不同，脫氧產物的組成有何不同，怎樣才有利於脫氧產物的排除?
鋼包脫氧合金化後，鋼中的氧[O]溶形成氧化物，只有脫氧產物上浮排除才能降低[O]夾，達到去除鋼中一切形式氧含量的目的。
脫氧工藝有3種。
(1)用Si+Mn脫氧，形成的脫氧產物可能有：固相的純Si02；
液相的MnO·Si02；
固溶體MnO-FeO。
通過控制合適的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnO·Si02產物，夾雜物易於上浮排除。
(2)用Si+Mn+A1脫氧，形成的脫氧產物可能有薔薇輝石(2MnO·A1203·5Si02)；
硅鋁榴石(3MnO·A1203·3Si02)；
A1203(wA1203>30％)。
控制夾雜物成分在低熔點范圍，為此鋼中w[Al]≤0．006％，鋼中[O]溶可達0.0020％(2 0ppm)而無A1203沉澱，鋼水可澆性好，不堵水口，鑄坯不會產生皮下氣孔。
(3)用過量鋁脫氧。對於低碳鋁鎮靜鋼，鋼中酸溶鋁[Al]s含量為0.02％～0.04％，則脫氧產嘩基彎物全部為A1203。A1203熔點高達2050℃，在鋼水中呈固態；
若A1203含量多鋼水的可澆性變差，易堵水口。另外，A1203為不變形夾雜物，影響鋼材性能。
通過吹氬攪拌加速A1203上浮排出，或者喂入Si—Ca線、Ca線的鈣處理，改變A120 3性態。
[Al]s含量較低，鈣處理生成低熔點2CaO·A1203·Si02；
[Al]s較高，鈣處理應保持合適的w(Ca)/w(Al)比，以形成12CaO·7 A1203。
對於低碳鋁鎮靜鋼，通過鈣處理，產物易於上浮排除純凈了鋼水，改善了可澆性。
4 什麼是合金元素的吸收率，影響合金元素吸收率的因素有哪些?
合金元素的吸收率又稱收得率或回收率(η)，是指進入鋼中合金元素的質量占合金元素加入總量的百分比。所煉鋼種、合金加鋒滲入種類、數量和順序、終點碳以及操作因素等，均影響合金元素吸收率。
吸收率=(合金元素進入鋼中亂悶質量/合金元素加入總量)×100％(4-18)
不同合金元素吸收率不同；
同一種合金元素，鋼種不同，吸收率也有差異。影響合金元素吸收率的因素主要有：
(1)鋼水的氧化性。鋼水氧化性越強，吸收率越低，反之則高。鋼水氧化性主要取決於終點鋼水碳含量，所以，終點碳的高低是影響元素吸收率的主要因素。
(2)終渣TFe含量。終渣的TFe含量高，鋼中氧含量也高，吸收率低，反之則高。
(3)終點鋼水的余錳含量。鋼水余錳含量高，鋼水氧含量會降低，吸收率有提高。
(4)脫氧元素脫氧能力。脫氧能力強的合金吸收率低，脫氧能力弱的合金吸收率高。
(5)合金加人量。在鋼水氧化性相同的條件下，加入某種元素合金的總量越多，則該元素的吸收率也高。
(6)合金加入的順序。鋼水加入多種合金時，加入次序不同，吸收率也不同。對於同樣的鋼種，先加的合金元素吸收率就低，後加的則高。倘若先加入部分金屬鋁預脫氧，後繼加入其他合金元素，吸收率就高。
(7)出鋼情況。出鋼鋼流細小且發散，增加了鋼水的二次氧化，或者是出鋼時下渣過多，這些都降低合金元素的吸收率。
(8)合金的狀態。合金塊度應合適，否則吸收率不穩定。塊度過大，雖能沉人鋼水中，但不易熔化，會導致成分不均勻。但塊度過小，甚至粉末過多，加入鋼包後，易被裹入渣中，合金損失較多，降低吸收率。
5 對終點鋼水余錳含量應如何考慮?
終點鋼水余錳含量是確定含錳合金加入量的重要數據。終點余錳與鐵水錳含量、終點碳、爐渣氧化性及終點溫度有關。鐵水錳含量高，終點溫度高，終點碳含量高，鋼中余錳含量高；
後吹次數多、噴濺大鋼中余錳含量低。此外，凡影響終渣TFe增高的因素，鋼中余錳含量都會降低，相反余錳含量會增高。目前轉爐用鐵水均為低錳鐵水，終點鋼中余錳很低。表4-17是余錳含量占鐵水錳含量的百分比，根據鋼水終點碳含量確定，可供參考。
鋼中余錳占鐵水錳含量的比
終點w[C]/%
余錳量占鐵水錳含量的比/%
終點w[C]/%
余錳量占鐵水錳含量的比/%
0.21-0.28
40
0.08-0.10
25-30
0.14-0.20
40
0.05-0.07
20
0.11-0.13
35
0.02-0.04
10-20
6 合金加入的順序和原則是怎樣的?
在常壓下脫氧劑加入的順序有兩種。
(1)先加脫氧能力弱的，後加脫氧能力強的脫氧劑。這樣既能保證鋼水的脫氧程度達到鋼種的要求，又利於脫氧產物上浮，質量合乎鋼種的要求。因此，冶煉一般鋼種時，脫氧劑加入的順序是：Fe-Mn→Fe-Si→Al。
(2)對拉低碳工藝，脫氧劑的加入順序是：先強後弱，即Al→Fe-Si→Fe-Mn。實踐證明，利於Al203上浮，減少鋼中夾雜物，同時可以大大提高並穩定Si和Mn元素的吸收率，相應減少合金用量：但必須採用相應精煉措施。
一般合金加入順序應考慮以下原則：
(1)以脫氧為目的的元素先加，合金化元素後加。
(2)易氧化的貴重合金應在脫氧良好的情況下加入。如Fe-V、Nb-Fe、Fe-B等合金應在Fe-Mn、Fe-Si、鋁等脫氧劑全部加完以後再加，以減少其燒損。為了成分均勻，加入的時間也不能過晚。微量元素還可以在精煉過程中加入。
(3)難熔的、不易氧化的合金，如Fe-Cr、Fe-W，Fe-Mo，Fe-Ni等可加在精煉爐或轉爐內。其他合金均加在鋼包內。
7 合金加入時間應如何掌握?
大多數鋼種均在鋼包內完成脫氧合金化。這種方法簡便，大大縮短冶煉周期，而且能提高合金元素的吸收率。合金加入時間，一般在鋼水流出總量的1/4時開始加入，流出3/4時加完。為保證合金熔化和攪拌均勻，合金應加在鋼流沖擊的部位或同時吹氬攪拌。
5. 鋁合金化率是什麼意思
鋁合金性能參數。鋁合金化率，是指鋁敬爛合金性能參數的意思，鋁製品品質越高，如巧鋁合金化率就越高。鋁合金，以鋁為基添渣稿鍵加一定量其他合金化元素的合金，是輕金屬材料之一。