钛合金的碳以什么形态存在

1. 金属材料中为什么含有碳

以钢铁举例如下。
钢铁中碳的来源:
炼铁的原料之一是铁矿石,铁矿石主要成份是Fe2O3,没有碳.
炼铁的原料之二是焦碳.炼铁过程部分焦碳留在了铁水中,导致铁水中含碳.

碳在钢铁中主要以两种形式存在：
一种是化合碳，即碳以化合形态存在，主要以铁的碳化物和合金元素的碳化物形态存在。例如Fe3C、Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MOC、TiC等。
另一种是游离碳，例如铁碳固溶体中的碳、无定形碳、石墨碳、退火碳等，统称为游离碳。在钢中，一般是以化合碳为主，游离碳只存在于铁及经退火处理的高碳钢。化合碳与游离碳总和，称为总碳量。红外碳硫分析仪就是测定样品中的总碳量。

2. 钛合金马氏体形态有那些各有何性能特点其与钢中的马氏体有何异同

马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体的组织形态有板条马氏体和片状马氏体，板条马氏体的强韧性好，片状马氏体硬而脆。马氏体具有高硬度、高强度，马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体的含碳量。

3. 钛金属（Ti）在不锈钢中起什么作用

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，称为晶间腐蚀。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：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。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，从而有效防止晶间腐蚀。
另外，钛和铌与氮可结合生成氮化钛和氮化铌，钛与氧可结合生成二氧化钛，奥氏体中还能溶解一部分铌（约0.1%）。考虑这些因素，实际生产中为防止晶间腐蚀，钛和铌加入量一般按下式计算：
Ti=C×5～0.8%
Nb≥10×C%
含钛和铌的钢固溶处理后得到单相奥氏体组织，这种组织处于不稳定状态，当温度升高到450℃以上时，固溶体中的碳逐步以碳化物形态析出，650℃是Cr23C6形成温度，900℃是TiC形成温度，920℃是NbC形成温度。要防止晶间腐蚀就要减少Cr23C6含量，使碳化物全部以TiC和NbC形态存在。由于钛和铌的碳化物比铬的碳化物稳定，钢加热到700℃以上时，铬的碳化物就开始向钛和铌的碳化物转化。稳定化处理是将钢加热到850～930℃之间，保温1h，此时铬的碳化物全部分解，形成稳定的TiC和NbC，钢的抗晶间腐蚀性能得到改善。
不锈钢中加入钛和铌，在一定条件下弥散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金属间化合物，钢的高温强度有所提高。由于铌的价格昂贵（是钛的70倍），广泛采用的是加钛不锈钢。含钛钢存在一些缺点，如：TiO2和TiN以夹杂物存在，含量高且分布不均，降低钢的纯净度；铸锭表面质量差，增加工序修磨量，极易造成大批废品；成品抛光性能不好，很难得到高精度表面等。

4. 钛合金的特性

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛合金的特性：
1、强度高
钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右， 钛合金仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多 合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

2、热强度高
使用温度比 铝合金高几网络，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

3、抗蚀性好
钛合金在潮湿的 大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

4、低温性能好
钛合金在低温和超低温下，仍能保持其 力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温 结构材料。

5、化学活性大
钛的化学活性大，与大气中O、N、H 钛合金、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。

6、导热弹性小
钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成 刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
原理：
钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：
1、稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
2、稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
3、对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。
用途：
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的 冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及 环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产 贮氢材料和 形状记忆合金等。

5. 钛合金中的钛金属是由什么构成的保持其化学性质的最小粒子是什么

钛合金是以钛为基础加入了其它元素组成的合金。钛合金的化学成分为，铝，硼，铁，硅，碳，氮，氢，氧，……。所谓合金其实是一种复杂的物理化学固熔体，钛合金材料具有质量轻，强度大，弹性小，耐高温，耐磨损和耐腐蚀等特点。
主要用于军工，航空航天，火箭，导弹部件，广泛应用于人工关节，齿科，（普通工业也会用到钛，钛的等级也有很多，不同行业根据要求会选择合适等级的钛。）钛在钛合金中主要以原子团状态存在，钛合金不具有金属钛的物理化学性质

6. 钛合金是什么有什么特性

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。

特性：

1、首先肯定是钛靶可以做出很多种颜色，比如钛灰色，枪灰色，黑色，仿金色，咖啡色，蓝色，紫色等等还有很多。

2、其次钛附着力很好，对于陶瓷和玻璃基片也具有非常好的附着力，所以钛可用于附着力较差膜材的底膜材料。钛也可用作薄膜电阻或薄膜电容器的制作材料。

3、钛对活性气体的吸附性很强，蒸发在汞壁上的新鲜Ti膜形成一个高吸附能力的表面，有着优异的吸气性能，几乎能和除惰性气体以外的所有气体发生化学反应。这一性质使得Ti在超高真空抽气系统中作为吸气剂而得到广泛的应用，如用在钛升华泵、溅射离子泵中等。

4、耐腐蚀性能，钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。

(6)钛合金的碳以什么形态存在扩展阅读：

钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。

氢在α相中溶解度很小，钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

7. 为什么C(碳)是自然界有游离态存在的非金属元素

元素以单质形态存在则为游离态，元素以化合物形态存在则为化合态。
不同金属的化学活动性不同，它们在自然界中存在形式也各不相同。1.少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银.2.化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就要求人们必须把金属从从矿物中提炼出来，也就是金属的冶炼

8. 钛合金VS铝合金

以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的。

铝合金的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。 钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

钛合金具有强度高，密度小，机械性好，韧性和抗蚀性能好等特点。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质，还有抗磨性差，生产工艺复杂等特点。

(8)钛合金的碳以什么形态存在扩展阅读：

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

9. 在固态下，碳在铁碳合金中以什么形式存在

以三种形式存在：（1）溶于铁中形成固溶体；（2）与铁作用形成金属化合物Fe3C；（3）以石墨形态独立存在（只见于铸铁）