第五章鋼鐵分析 1

1、第六章第六章 鋼鐵分析鋼鐵分析 6.1 概述概述 6.2 碳的測(cè)定碳的測(cè)定 6.3 硫的測(cè)定硫的測(cè)定 6.4 磷的測(cè)定磷的測(cè)定 6.5 錳的測(cè)定錳的測(cè)定 6.6 硅的測(cè)定硅的測(cè)定 6.1 概述概述 了解鋼的生產(chǎn)過(guò)程，從而進(jìn)一步理解五大元素在了解鋼的生產(chǎn)過(guò)程，從而進(jìn)一步理解五大元素在鋼中的作用，證明測(cè)定的意義鋼中的作用，證明測(cè)定的意義 。 鋼鐵是鐵和碳的合金，其化學(xué)成分中大多數(shù)元素鋼鐵是鐵和碳的合金，其化學(xué)成分中大多數(shù)元素 是鐵，還含有碳、硅、錳、磷、硫等元素。是鐵，還含有碳、硅、錳、磷、硫等元素。 鐵礦石石灰石焦炭配比高溫燃燒生鐵輔助材料熔煉碳素鋼C控制在一定限度Si Mn很低S P 雜質(zhì)0.

2、05%焦炭還原鐵礦石焦炭還原鐵礦石 鐵礦石被焦炭還原生鐵礦石被焦炭還原生 石灰石石灰石CaCO3除除SiO2 成粗制生鐵成粗制生鐵 生鐵C 2.5 - 4%Mn 0.5 - 6%Si 0.5 - 3%S,P(少量) 一、鋼的生產(chǎn)過(guò)程一、鋼的生產(chǎn)過(guò)程按含碳量分鋼低碳鋼 1.7% （1.7 - 4%）據(jù) M n Si 量 生 鐵 一 般 分 為灰 口 生 鐵（ 軟 而 韌 ）白 口 生 鐵（ 硬 而 脆 ）Si2% ,M n2%Si促 使 C 以 游 離 態(tài) 石 墨 狀 存 在Si高 流 動(dòng) 性 強(qiáng) ， 軟 易 加 工用 于 鑄 造Si4%C 以 化 合 態(tài) 存 在 （ 如 Fe3C , M n阻

3、 止 以 游 離 態(tài) 存 在 ）m p=1200Co斷 口 灰 色m p=1100Co斷 口 銀 白 色M n高 硬 難 加 工多 用 于 煉 鋼 鐵礦石和焦炭、石灰石按一定比例配鐵礦石和焦炭、石灰石按一定比例配合，經(jīng)過(guò)高溫煅燒、冶煉，則鐵礦石被焦炭合，經(jīng)過(guò)高溫煅燒、冶煉，則鐵礦石被焦炭還原，生成粗制的鐵，稱(chēng)生鐵。反應(yīng)歷程較還原，生成粗制的鐵，稱(chēng)生鐵。反應(yīng)歷程較復(fù)雜，可用下式代表：復(fù)雜，可用下式代表： 2Fe2O33C4Fe3CO2+CaCO3SiO2CaSiO3CO2除掉SiO2 鐵礦石主要含有硅酸鹽狀態(tài)存在的其他金鐵礦石主要含有硅酸鹽狀態(tài)存在的其他金屬或非金屬雜質(zhì)的屬或非金屬雜質(zhì)的氧化鐵氧

4、化鐵，經(jīng)冶煉大部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)，經(jīng)冶煉大部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成爐渣，分離除去，有化成爐渣，分離除去，有少量雜質(zhì)少量雜質(zhì)C C、MnMn、SiSi、S S、P P等殘存在生鐵中。等殘存在生鐵中。 如果將如果將生鐵生鐵的其他輔助材料配合，的其他輔助材料配合，進(jìn)一進(jìn)一步冶煉步冶煉，則雜質(zhì)被進(jìn)一步氧化除去，同時(shí)控制，則雜質(zhì)被進(jìn)一步氧化除去，同時(shí)控制含碳量降至一定限度，硅猛等元素含量很低，含碳量降至一定限度，硅猛等元素含量很低，硫磷等雜質(zhì)降至硫磷等雜質(zhì)降至0.05%0.05%以下，則成為以下，則成為鐵及碳的鐵及碳的合金碳素鋼合金碳素鋼。特種鋼：特種鋼： 若適當(dāng)提高鋼中若適當(dāng)提高鋼中SiSi或或MnMn含量，或加入一定

5、含量，或加入一定量的量的NiNi，CrCr，W W，MoMo，V V，TiTi等金屬，成為等金屬，成為特種鋼（鐵合金或合金鋼）。特種鋼（鐵合金或合金鋼）。 加加Ni、Cr、W、Ti等又分別稱(chēng)為等又分別稱(chēng)為Ni鋼、鋼、Cr鋼、鋼、W鋼、鋼、Ti鋼。鋼。 加加Ni增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度及韌性增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度及韌性多用于承受多用于承受沖擊或強(qiáng)大壓力的制件含沖擊或強(qiáng)大壓力的制件含Ni 36%鑄鋼鑄鋼受熱時(shí)幾乎不膨脹可制受熱時(shí)幾乎不膨脹可制精密精密儀器儀器 加加Cr耐熱耐腐蝕性耐熱耐腐蝕性較強(qiáng)多用于制造較強(qiáng)多用于制造多用于制造滾珠多用于制造滾珠軸承軸承或工具含或工具含Cr 12.5 18%的鉻鋼或含鉻的鉻鋼或含鉻 0

6、.6 1.75%、Ni 1.25%的鎳鉻鋼，又稱(chēng)的鎳鉻鋼，又稱(chēng)不銹鋼不銹鋼，可制高，可制高壓鍋。壓鍋。 加加W有極強(qiáng)的耐熱性有極強(qiáng)的耐熱性，受熱至白熱化仍，受熱至白熱化仍不軟化常制運(yùn)轉(zhuǎn)的不軟化常制運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)件或刀具機(jī)件或刀具。 高速切削鋼：含高速切削鋼：含W 1518% V 13% Cr 25%合金鋼合金鋼 含含Mo、V、Ti等合金鋼和鎢鋼性能相似。等合金鋼和鎢鋼性能相似。 11黑色金屬材黑色金屬材料是指料是指鐵、鉻、錳鐵、鉻、錳及它們的合金，通及它們的合金，通常稱(chēng)為鋼鐵材料。各類(lèi)鋼鐵是由鐵礦石及其他輔常稱(chēng)為鋼鐵材料。各類(lèi)鋼鐵是由鐵礦石及其他輔助原料在高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等各種冶金爐中助原料在高爐、

7、轉(zhuǎn)爐、電爐等各種冶金爐中冶煉冶煉而成的產(chǎn)品。而成的產(chǎn)品。 1. 鋼鐵材料的分類(lèi)鋼鐵材料的分類(lèi) (1)鋼的分類(lèi)鋼的分類(lèi) 鋼是指鋼是指含碳量低于含碳量低于2的鐵碳合金，其成分除的鐵碳合金，其成分除鐵碳外，還有少量鐵碳外，還有少量硅、錳、硫、磷硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素，等雜質(zhì)元素，合金鋼還含有其他合金元素。一般工業(yè)用鋼含碳合金鋼還含有其他合金元素。一般工業(yè)用鋼含碳量量不超過(guò)不超過(guò)1.4。 6.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)12按化學(xué)成分分類(lèi)按化學(xué)成分分類(lèi) 鋼鐵材料可分為鋼鐵材料可分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼 合金鋼：合金鋼：低低合金鋼合金鋼( (合金元素總量合金元素總量5 5) )； 中中合金鋼合金鋼

8、( (合金元素總量在合金元素總量在5 51010) )； 高高合金鋼合金鋼( (合金元素總量合金元素總量1010) )。 按品質(zhì)分類(lèi)按品質(zhì)分類(lèi) 普通鋼普通鋼( (磷含量磷含量0.0450.045，硫含量，硫含量0.0550.055) )；優(yōu)質(zhì)鋼；優(yōu)質(zhì)鋼( (磷含量、硫含量磷含量、硫含量0.0400.040) )；高；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼( (磷磷含量含量0.0350.035，硫硫含量含量0.0300.030) )。 6.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)13 (2)生鐵的分類(lèi)生鐵的分類(lèi) 生鐵是生鐵是含碳量高于含碳量高于2的鐵碳合金，通常按用的鐵碳合金，通常按用途分為途分為煉鋼煉鋼生鐵和生鐵和鑄造鑄造生鐵兩

9、類(lèi)。生鐵兩類(lèi)。 煉鋼生鐵是指用于煉鋼生鐵是指用于煉鋼煉鋼的生鐵，一般含的生鐵，一般含硅量較硅量較低低(1.75)，含，含硫量較高硫量較高(0.07)。 高爐高爐中生產(chǎn)出來(lái)的中生產(chǎn)出來(lái)的生鐵生鐵主要用作煉鋼生鐵，主要用作煉鋼生鐵，約占生鐵產(chǎn)量的約占生鐵產(chǎn)量的8090，質(zhì)，質(zhì)硬而脆硬而脆，斷口成，斷口成白色，也叫白色，也叫白口鐵。白口鐵。 鑄造生鐵是指用于鑄造生鐵是指用于鑄造鑄造各種生鐵、鑄鐵件的生各種生鐵、鑄鐵件的生鐵，一般含鐵，一般含硅量較高硅量較高(3.75)，含，含硫量稍低硫量稍低(0.06)。因其斷口呈灰色，所以也叫。因其斷口呈灰色，所以也叫灰口鐵灰口鐵。 6.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1

10、4 (3)鐵合金的分類(lèi)鐵合金的分類(lèi) 鐵合金是含有煉鋼時(shí)所需的各種合金元素的特鐵合金是含有煉鋼時(shí)所需的各種合金元素的特種生鐵，用作煉鋼時(shí)的脫氧劑或合金元素添加劑。種生鐵，用作煉鋼時(shí)的脫氧劑或合金元素添加劑。鐵合金主要是以所含的合金元素來(lái)分，如鐵合金主要是以所含的合金元素來(lái)分，如硅硅鐵、鐵、錳錳鐵、鐵、鉻鉻鐵、鐵、鉬鉬鐵、鐵、鎢鎢鐵、鐵、鈮鈮鐵、鐵、釷釷鐵、鐵、硅錳硅錳合合金等。金等。 用量最大的是硅鐵、錳鐵、鉻鐵。用量最大的是硅鐵、錳鐵、鉻鐵。 6.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 二、各元素在鋼中的形態(tài)和作用二、各元素在鋼中的形態(tài)和作用 主要講述主要講述C C 、S S 、Si Si 、Mn Mn 、

11、P P （一）碳（一）碳 1 1 鋼鐵中的鋼鐵中的C C來(lái)源：來(lái)源： 碳是鋼鐵的主要成分之一，它直接影響碳是鋼鐵的主要成分之一，它直接影響著鋼鐵的性能。著鋼鐵的性能。碳是區(qū)別鐵與鋼，碳是區(qū)別鐵與鋼，決定鋼號(hào)決定鋼號(hào)、品級(jí)的、品級(jí)的主要標(biāo)志主要標(biāo)志。 游離態(tài)化合態(tài) Fe3C, Mn3C, Cr3C2, WC, MoC等 形態(tài)：兩種形態(tài)：兩種 碳碳是對(duì)鋼性能起決定作用的元素。碳在鋼中可是對(duì)鋼性能起決定作用的元素。碳在鋼中可作為作為硬化劑和加強(qiáng)劑硬化劑和加強(qiáng)劑，正是由于碳的存在，才能用，正是由于碳的存在，才能用熱處理的方法來(lái)調(diào)節(jié)和改善其機(jī)械性能。熱處理的方法來(lái)調(diào)節(jié)和改善其機(jī)械性能。 對(duì)存在狀態(tài)的影響

12、對(duì)存在狀態(tài)的影響 灰灰口生鐵，石墨口生鐵，石墨C C多，軟而韌多，軟而韌 白白口生鐵，化合物口生鐵，化合物C C多，硬而脆多，硬而脆 碳素鋼據(jù)碳素鋼據(jù)C C 含量分三類(lèi)，低、中、高碳素鋼含量分三類(lèi)，低、中、高碳素鋼 按含碳量分鋼低碳鋼 1.7%（1.7 - 4%）（二）硅（二）硅 1 1、來(lái)源、來(lái)源 由由原料礦石原料礦石引入或引入或脫氧脫氧及特殊需要而有意加入及特殊需要而有意加入 2 2、形態(tài)、形態(tài) 主要以硅化物：主要以硅化物：FeSi FeSi 、MnSi MnSi 、FeMnSi FeMnSi 存在存在 在高硅鋼中，一部分以在高硅鋼中，一部分以SiCSiC存在，也有時(shí)形成固熔體存在，也有時(shí)

13、形成固熔體或硅酸鹽?；蚬杷猁}。 （二）硅（二）硅 3 3、性能、性能 增強(qiáng)鋼的增強(qiáng)鋼的硬度、彈性及強(qiáng)度硬度、彈性及強(qiáng)度，提高，提高抗氧抗氧化化能力及能力及耐酸性耐酸性(3)(3) 、類(lèi)型、類(lèi)型 a a 一般生鐵或碳素鋼一般生鐵或碳素鋼SiSi含量含量1% 0.8% Mn0.8% 碳素鋼碳素鋼 Mn 0.3 0.8% Mn 0.3 0.8% 高錳鋼高達(dá)高錳鋼高達(dá)13% - 14%13% - 14%如含錳如含錳0.8% - 14%為各種型號(hào)的為各種型號(hào)的高錳鋼，高錳鋼，具有具有良好的良好的彈性及耐腐蝕性彈性及耐腐蝕性。用于制造彈簧、。用于制造彈簧、齒輪齒輪、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸、鐵路道岔等。、鐵路道岔等。 含

14、含Mn 12% - 20%的鐵合金為的鐵合金為鏡鐵鏡鐵 含含Mn 60% - 80%的鐵合金為的鐵合金為錳鐵錳鐵 上兩種主要用于煉鋼做上兩種主要用于煉鋼做脫硫劑脫硫劑 SMn生成MnS反之 過(guò)量S和FeFeS（四）硫（四）硫 1 1 來(lái)源來(lái)源 主要由主要由焦炭或原料礦石焦炭或原料礦石引入鋼鐵引入鋼鐵 2 2 形態(tài)形態(tài) 主要以主要以MnSMnS或或FeSFeS狀態(tài)存在狀態(tài)存在 若：若： 3 3 性能性能 使鋼產(chǎn)生使鋼產(chǎn)生“熱脆性熱脆性”有害成分有害成分 原因：為什么產(chǎn)生熱脆性？原因：為什么產(chǎn)生熱脆性？ FeS FeS的熔點(diǎn)較低，最后凝固，夾雜于鋼鐵的晶格的熔點(diǎn)較低，最后凝固，夾雜于鋼鐵的晶格之間

15、。當(dāng)加熱壓制鋼鐵時(shí)，之間。當(dāng)加熱壓制鋼鐵時(shí)，F(xiàn)eSFeS熔融，鋼鐵的晶粒熔融，鋼鐵的晶粒失去連接作用而脆裂。失去連接作用而脆裂。 （五）磷（五）磷 1 來(lái)源來(lái)源 ：由：由原料原料中引入，有時(shí)中引入，有時(shí)也為了特殊需要而有意加入也為了特殊需要而有意加入 性能性能：磷化鐵：磷化鐵硬度較強(qiáng)硬度較強(qiáng)，以至鋼鐵難于加工，以至鋼鐵難于加工，并使鋼鐵產(chǎn)生并使鋼鐵產(chǎn)生“冷脆性冷脆性”也是有害雜質(zhì)作用也是有害雜質(zhì)作用 P 流動(dòng)性流動(dòng)性 易鑄造易鑄造 在特殊情況下常有意加入一定量在特殊情況下常有意加入一定量P達(dá)此目的。達(dá)此目的。 4. 類(lèi)型類(lèi)型 : 生鐵生鐵 P0.3% 一般碳素鋼一般碳素鋼0.06% 優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)鋼

16、鋼0.03% 煉鋼或鑄鋼用的磷鐵煉鋼或鑄鋼用的磷鐵 15 20%之間之間 以上歸納成如下表：以上歸納成如下表： C CSiSiMnMnS SP P形形 態(tài)態(tài) 固溶體固溶體 碳化物碳化物FeFe3 3C, C, MnMn3 3C, CrC, Cr3 3C, WC, C, WC, MoC. MoC. 游離石墨碳游離石墨碳主要硅化物：主要硅化物：FeSi,MnSi FeSi,MnSi 高碳鋼部分高碳鋼部分SiC SiC 有時(shí)固熔體或硅酸有時(shí)固熔體或硅酸鹽鹽 MnC, MnS, MnC, MnS, FeMnSi FeMnSi 固熔體固熔體MnS , MnS , FeSFeSFeFe2 2P , P ,

17、 Fe Fe3 3P P來(lái)來(lái) 源源焦炭焦炭原料礦石；脫氧或原料礦石；脫氧或特殊需要加入特殊需要加入原料礦原料礦 石；作石；作 脫硫脫脫硫脫 氧劑氧劑焦炭或焦炭或 原料礦原料礦 石引入石引入原料引原料引 入；特入；特 殊需要殊需要 加入加入各元素在鋼中的形態(tài)和作用表各元素在鋼中的形態(tài)和作用表硬度硬度高高產(chǎn)生熱產(chǎn)生熱脆性脆性產(chǎn)生冷脆產(chǎn)生冷脆性性檢測(cè)檢測(cè)意意義義決定決定鋼鐵型號(hào)鋼鐵型號(hào)及及用途用途主要指標(biāo)主要指標(biāo)直接影響鋼鐵直接影響鋼鐵性能性能控制一定量控制一定量有害成分嚴(yán)格有害成分嚴(yán)格降至降至一定量一定量三三 、 檢測(cè)意義檢測(cè)意義 綜上所述，綜上所述，C C是確定鋼鐵是確定鋼鐵型號(hào)及用途型號(hào)及用途

18、主要指標(biāo)主要指標(biāo) Si Si、MnMn直接影響鋼鐵直接影響鋼鐵性能性能( (有益的有益的)控制控制一定量一定量 S S、P P有害成分有害成分 嚴(yán)格嚴(yán)格降至降至一定量一定量 29 3. 鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法 我國(guó)目前鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法是依據(jù)國(guó)家我國(guó)目前鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB 22179的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用漢語(yǔ)拼音的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素字母、化學(xué)元素符號(hào)及符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法相結(jié)合的方法表示。表示。用漢語(yǔ)拼音字母用漢語(yǔ)拼音字母產(chǎn)品名稱(chēng)、用途、特性和工藝產(chǎn)品名稱(chēng)、用途、特性和工藝方法。方法。元素符號(hào)元素符號(hào)鋼的化學(xué)成分

19、鋼的化學(xué)成分阿拉伯?dāng)?shù)字阿拉伯?dāng)?shù)字成分含量或作其他代號(hào)。成分含量或作其他代號(hào)。 6.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)元素含量的表示方法是：含元素含量的表示方法是：含碳量碳量一般在牌號(hào)一般在牌號(hào)頭頭部，部，對(duì)不同種類(lèi)的鋼，其單位取值也不同。對(duì)不同種類(lèi)的鋼，其單位取值也不同。如如碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼類(lèi)以結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼類(lèi)以萬(wàn)分之一萬(wàn)分之一(0.0l)含含碳量為單位，碳量為單位，不銹鋼不銹鋼、高速工具鋼等以、高速工具鋼等以千分之一千分之一(0.1)為單位。為單位。如如20A鋼平均含碳量為鋼平均含碳量為0.20，2CrB平均含碳量也平均含碳量也為為0.20。311.術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)成品分析成品分析 成品分析是指在成

20、品分析是指在加工過(guò)的成品加工過(guò)的成品鋼材上采取試樣，鋼材上采取試樣，然后對(duì)其進(jìn)行的化學(xué)分析。成品分析主要用于驗(yàn)然后對(duì)其進(jìn)行的化學(xué)分析。成品分析主要用于驗(yàn)證化學(xué)成分，又稱(chēng)證化學(xué)成分，又稱(chēng)驗(yàn)證分析驗(yàn)證分析。 32 2試樣的采取規(guī)則試樣的采取規(guī)則 （1）用于鋼的化學(xué)成分熔煉分析和成品分析的）用于鋼的化學(xué)成分熔煉分析和成品分析的試樣，必須在鋼液或鋼材試樣，必須在鋼液或鋼材具有代表性具有代表性的部位采取。的部位采取。試樣應(yīng)均勻一致，能充分代表每一熔煉號(hào)或每批試樣應(yīng)均勻一致，能充分代表每一熔煉號(hào)或每批鋼材的化學(xué)成分，并有足夠的數(shù)量，以滿足全分鋼材的化學(xué)成分，并有足夠的數(shù)量，以滿足全分析的要求。析的要求。

21、制樣前檢查加工現(xiàn)場(chǎng)、工具及設(shè)備是否制樣前檢查加工現(xiàn)場(chǎng)、工具及設(shè)備是否干燥清干燥清潔潔，有無(wú)油圬及其他雜物，以，有無(wú)油圬及其他雜物，以確保試樣的純凈確保試樣的純凈 33 2試樣的采取規(guī)則試樣的采取規(guī)則 （3）如金屬表面有）如金屬表面有油污油污，取樣前應(yīng)以，取樣前應(yīng)以汽油、乙醚汽油、乙醚等有機(jī)溶劑洗凈，等有機(jī)溶劑洗凈，風(fēng)干風(fēng)干。 （4）如遇鋼鐵試樣有）如遇鋼鐵試樣有縮孔或氣泡縮孔或氣泡(這種試樣往往有這種試樣往往有嚴(yán)重的成分偏析嚴(yán)重的成分偏析)應(yīng)重新取樣應(yīng)重新取樣。 （5）制樣過(guò)程中，）制樣過(guò)程中，不能接觸水、油、潤(rùn)滑劑不能接觸水、油、潤(rùn)滑劑等。等。 34 3.試樣的采取和制備試樣的采取和制備 （

22、1）熔煉分析）熔煉分析 常用的取樣工具常用的取樣工具 鋼制鋼制長(zhǎng)柄取樣勺長(zhǎng)柄取樣勺，容積約為，容積約為200mL。 在在出鐵口出鐵口取樣，是用長(zhǎng)柄勺取樣，是用長(zhǎng)柄勺臼取鐵水臼取鐵水。 35 3. 試樣的采取和制備試樣的采取和制備 （1）熔煉分析）熔煉分析 在在鐵水包鐵水包或或混鐵車(chē)混鐵車(chē)中取樣時(shí)，應(yīng)在中取樣時(shí)，應(yīng)在鐵水鐵水裝至裝至12時(shí)取一個(gè)樣或更嚴(yán)格一點(diǎn)在裝入鐵時(shí)取一個(gè)樣或更嚴(yán)格一點(diǎn)在裝入鐵水的水的初、中、末初、中、末期各階段的中點(diǎn)各取一個(gè)樣。期各階段的中點(diǎn)各取一個(gè)樣。 36 3. 試樣的采取和制備試樣的采取和制備 （1）熔煉分析）熔煉分析 從從煉鋼爐內(nèi)煉鋼爐內(nèi)的鋼水中取樣，一般是用的鋼水中

23、取樣，一般是用取樣取樣勺勺從爐內(nèi)從爐內(nèi)臼出鋼水臼出鋼水，清除表面的渣子之后，清除表面的渣子之后澆入金澆入金屬鑄模屬鑄模中，中，凝固后凝固后作為作為送檢樣送檢樣。 37 3.試樣的采取和制備試樣的采取和制備 （2）成品分析）成品分析 試樣的試樣的抽檢抽檢 從冷的生鐵塊中取送檢樣時(shí)，一從冷的生鐵塊中取送檢樣時(shí)，一般是般是隨機(jī)隨機(jī)地從一批鐵塊中取地從一批鐵塊中取3個(gè)以上個(gè)以上的鐵塊作為送檢的鐵塊作為送檢樣。樣。 軋鋼廠用鋼坯，要進(jìn)行原材料分析時(shí)，可以從原軋鋼廠用鋼坯，要進(jìn)行原材料分析時(shí)，可以從原料鋼錠料鋼錠15高度的位置沿垂直于軋制的方向切取鋼坯高度的位置沿垂直于軋制的方向切取鋼坯整個(gè)斷的鋼材。整個(gè)

24、斷的鋼材。 38 3. 試樣的采取和制備試樣的采取和制備 試樣的制備試樣的制備 試樣的制取方法有試樣的制取方法有鉆取法、搗碎法、壓鉆取法、搗碎法、壓延法、鋸、搶、銼取法延法、鋸、搶、銼取法等。等。 a.生鐵試樣的制備生鐵試樣的制備 白口鐵白口鐵 由于由于白口鐵白口鐵硬度大，只能用硬度大，只能用大大錘打錘打下，下，砂輪機(jī)磨光表面砂輪機(jī)磨光表面，再用，再用沖擊缽碎沖擊缽碎。 39b. 鋼樣的制備鋼樣的制備 大斷面大斷面的初軋坯、方坯、扁坯、圓鋼、方鋼、鍛的初軋坯、方坯、扁坯、圓鋼、方鋼、鍛鋼件等，樣屑應(yīng)從鋼材的鋼件等，樣屑應(yīng)從鋼材的整個(gè)橫斷面或半個(gè)橫斷面上整個(gè)橫斷面或半個(gè)橫斷面上刨取刨取；或從鋼材

25、側(cè)面垂直于軸中心線鉆取，此時(shí)鉆孔；或從鋼材側(cè)面垂直于軸中心線鉆取，此時(shí)鉆孔深度應(yīng)達(dá)鋼材或鋼坯軸心處。深度應(yīng)達(dá)鋼材或鋼坯軸心處。 大斷面的大斷面的中空中空鍛件或管件，應(yīng)從壁厚內(nèi)外表面的鍛件或管件，應(yīng)從壁厚內(nèi)外表面的中間部位鉆取中間部位鉆取。 小斷面小斷面鋼材等，樣屑從鋼材的整個(gè)斷面上刨取鋼材等，樣屑從鋼材的整個(gè)斷面上刨取(焊焊接鋼管應(yīng)避開(kāi)焊縫接鋼管應(yīng)避開(kāi)焊縫)；或從鋼材；或從鋼材外側(cè)面的中間外側(cè)面的中間部位部位垂直垂直于軋制方向于軋制方向用鉆通的方法用鉆通的方法鉆取鉆取。 如鋼帶、鋼絲，應(yīng)從彎折疊合或捆扎成束的樣塊如鋼帶、鋼絲，應(yīng)從彎折疊合或捆扎成束的樣塊橫斷面上刨取，或從不同根鋼帶、鋼絲上截取

26、。橫斷面上刨取，或從不同根鋼帶、鋼絲上截取。40鋼鐵試樣主要采用酸分解法，常用的有鋼鐵試樣主要采用酸分解法，常用的有鹽鹽酸、硫酸和硝酸。酸、硫酸和硝酸。 三種酸可三種酸可單獨(dú)或混合單獨(dú)或混合使用，分解鋼鐵樣品使用，分解鋼鐵樣品時(shí)，若單獨(dú)使用一種酸時(shí)，往往分解不夠徹底，時(shí)，若單獨(dú)使用一種酸時(shí)，往往分解不夠徹底，混合使用時(shí)，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，且能產(chǎn)生新的溶混合使用時(shí)，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，且能產(chǎn)生新的溶解能力。解能力。一般均采用一般均采用稀酸稀酸溶解試樣，而不用濃酸，防止溶解試樣，而不用濃酸，防止溶解反應(yīng)過(guò)于激烈。溶解反應(yīng)過(guò)于激烈。 41 1.元素在不同的鋼種中，酸的選擇也不一樣元素在不同的鋼種中，酸的選擇也

27、不一樣 (1) Si的測(cè)定的測(cè)定 一般鋼種，普通一般鋼種，普通碳鋼碳鋼，低合金鋼（，低合金鋼（Si1.0%）采用采用稀硝酸（稀硝酸（1+4或或1+3）溶解。）溶解。 但但Si較高較高1.0%4.5%時(shí)的彈簧鋼，硅鋼用稀時(shí)的彈簧鋼，硅鋼用稀HNO3溶解易生成硅酸脫水而沉淀，應(yīng)改為溶解易生成硅酸脫水而沉淀，應(yīng)改為稀稀H2SO4溶解。溶解。 含含Ni，Cr，Mo，W等等不銹鋼不銹鋼，耐熱鋼，單以，耐熱鋼，單以HNO3，HCl難溶解。難溶解。 42 (2) Mn的測(cè)定的測(cè)定 一般一般碳素鋼碳素鋼，低合金鋼，生鐵試樣常以，低合金鋼，生鐵試樣常以HNO3（1+3）或硫磷混酸）或硫磷混酸溶解。溶解。難溶的高

28、合金鋼以王水溶解，加難溶的高合金鋼以王水溶解，加HClO4或或H2SO4冒煙溶解。冒煙溶解。 43 (3)P的測(cè)定的測(cè)定 大多數(shù)鋼種的磷較易用酸溶解。普碳鋼，低大多數(shù)鋼種的磷較易用酸溶解。普碳鋼，低合金鋼，合金鋼都采用稀合金鋼，合金鋼都采用稀HNO3（1+3）溶解）溶解，KMnO4氧化或（氧化或（NH4）2S2O8氧化或氧化或HClO4冒煙。冒煙。硅鋼，礬鋼，不銹鋼，高速鋼硅鋼，礬鋼，不銹鋼，高速鋼，一般采用，一般采用王水王水溶溶解，解，HClO4冒煙。冒煙。 溶解試樣如果測(cè)磷時(shí)，一般用溶解試樣如果測(cè)磷時(shí)，一般用氧化性酸氧化性酸，不，不能采用還原性酸，如單獨(dú)用能采用還原性酸，如單獨(dú)用HCl，易

29、生成，易生成PH3氣氣體逸出，使磷損失。體逸出，使磷損失。 44 (4)Cr的測(cè)定的測(cè)定 一般情況下，普碳鋼，一般情況下，普碳鋼，低合金鋼低合金鋼，高速鋼采，高速鋼采用用硫磷硫磷混酸溶解，混酸溶解，HNO3分解氧化；分解氧化； 高鉻鋼，高鉻鎳鋼高鉻鋼，高鉻鎳鋼等采用等采用王水溶王水溶解，解，HClO4氧氧化或化或HClH2O2溶解，溶解，HClO4氧化；氧化； 鎳鉻鎳鉻合金鋼采用合金鋼采用HClO4分解氧化；分解氧化； 鋁鋁合金采用合金采用堿熔融再酸化堿熔融再酸化； 45 (5) Ni的測(cè)定的測(cè)定 溶解含溶解含Ni的鋼種，當(dāng)?shù)匿摲N，當(dāng)Ni含量較低時(shí)含量較低時(shí)，普通碳素，普通碳素鋼、低合金鋼、合

30、金鋼，一般采用鋼、低合金鋼、合金鋼，一般采用HNO3（1+3）或或HCl（1+1），生鐵），生鐵則采用則采用硫磷混酸硫磷混酸。 含含Ni量高量高時(shí)，如高鎳鉻鋼，不銹鋼采用時(shí)，如高鎳鉻鋼，不銹鋼采用王水王水或或混酸混酸 鉻鎳鉬鋼鉻鎳鉬鋼采用采用H2O2+HF+HCl=20+10+5在常在常溫下溶解。溫下溶解。 46 1.元素在不同的鋼種中，酸的選擇也不一樣元素在不同的鋼種中，酸的選擇也不一樣 (6) Mo的測(cè)定的測(cè)定 大多數(shù)普碳鋼，大多數(shù)普碳鋼，低合金鋼低合金鋼，可采用，可采用HClHNO3混酸、硫磷混酸滴加混酸、硫磷混酸滴加HNO3 高合金鋼高合金鋼采用王水溶解采用王水溶解 47 (7) Ti

31、的測(cè)定的測(cè)定 一般含一般含Ti的鋼樣溶于的鋼樣溶于HCl、濃、濃H2SO4、王水、王水和和HF中。中。存在的形式不同溶樣酸不同，以存在的形式不同溶樣酸不同，以金屬金屬狀態(tài)狀態(tài)固溶體存在于鋼中的以固溶體存在于鋼中的以HCl（1+1）可溶解?？扇芙狻?以以TiC，TiN形式必須有氧化性酸如形式必須有氧化性酸如HNO3，HClO4才能溶解。才能溶解。 (8) V的測(cè)定的測(cè)定 金屬金屬V不易溶于不易溶于HCl中，但能迅速溶于中，但能迅速溶于HNO3中，常以中，常以稀稀HNO3溶解，也可溶于溶解，也可溶于HNO3+HCl中。中。 48 1.元素在不同的鋼種中，酸的選擇也不一樣元素在不同的鋼種中，酸的選擇

32、也不一樣 (9) Cu的測(cè)定的測(cè)定 銅不易溶于稀銅不易溶于稀HCl、冷、冷H2SO4中，但溶于中，但溶于HNO3、熱的、熱的H2SO4、王水或、王水或HCl +H2O2中。中。通常用通常用HNO3或或HCl+H2O2來(lái)分解試樣。來(lái)分解試樣。 49 2.對(duì)于不同類(lèi)型鋼鐵試樣有不同的分解方法，對(duì)于不同類(lèi)型鋼鐵試樣有不同的分解方法，現(xiàn)簡(jiǎn)略介紹如下：現(xiàn)簡(jiǎn)略介紹如下： （1）對(duì)于）對(duì)于生鐵和碳素鋼生鐵和碳素鋼，常用稀硝酸分解，常，常用稀硝酸分解，常用用(1+1)(1+5)的稀硝酸的稀硝酸，也有用稀鹽酸，也有用稀鹽酸(1+1)加加氧化劑分解的。氧化劑分解的。 6.1.3鋼鐵樣品的分解鋼鐵樣品的分解6.2

33、碳的測(cè)定碳的測(cè)定 測(cè)定各種形態(tài)的碳屬于相分析；在成測(cè)定各種形態(tài)的碳屬于相分析；在成分分析中，一般鋼樣只測(cè)定分分析中，一般鋼樣只測(cè)定總碳量總碳量。生生鐵鐵試樣除測(cè)定總碳量外，常分別測(cè)定試樣除測(cè)定總碳量外，常分別測(cè)定游游離碳離碳和和化合碳化合碳的含量。的含量。總碳量的測(cè)定方法總碳量的測(cè)定方法 方法有很多，但通常都是將試樣置于高溫氧方法有很多，但通常都是將試樣置于高溫氧氣流中燃燒，使之轉(zhuǎn)化為二氧化碳再用適當(dāng)方法氣流中燃燒，使之轉(zhuǎn)化為二氧化碳再用適當(dāng)方法測(cè)定。測(cè)定。 歸納起來(lái)可分為三大類(lèi)：歸納起來(lái)可分為三大類(lèi)： 物理法、物理法、 化學(xué)法化學(xué)法 物理化學(xué)法物理化學(xué)法燃燒燃燒- -氣體容積法氣體容積法(

34、(氣體容量法氣體容量法) ) 燃燒燃燒- -氣體容積法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛氣體容積法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。（一）方法原理（一）方法原理 試樣在試樣在12001300的高溫的高溫O2氣流中燃?xì)饬髦腥紵裏?，鋼鐵中的碳被氧化生成，鋼鐵中的碳被氧化生成CO2: C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3 Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O 3FeS +5O2 = Fe3O4 +3SO2 3MnS + 5O2 = Mn3O4 + 3SO2 （一）（一） 方法原理方法原理 生成的生成的CO2與過(guò)剩的與過(guò)剩的O2經(jīng)導(dǎo)管引入量氣管，測(cè)經(jīng)導(dǎo)

35、管引入量氣管，測(cè)定容積，然后通過(guò)裝有定容積，然后通過(guò)裝有KOH溶液的吸收器，吸收其溶液的吸收器，吸收其中的中的CO2 CO2十十2KOH = K2CO3十十H2O 剩余的剩余的O2再返回量氣管中，根據(jù)吸收前后容積再返回量氣管中，根據(jù)吸收前后容積之差，得到之差，得到CO2的容積，據(jù)此計(jì)算出試樣中的容積，據(jù)此計(jì)算出試樣中碳的質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量分?jǐn)?shù)。 （二）主要試劑（二）主要試劑 1.氫氧化鉀氫氧化鉀吸收劑溶液吸收劑溶液(400g/L)； 2.除硫劑除硫劑 活性二氧化錳活性二氧化錳(粒狀粒狀)或釩酸銀。或釩酸銀。 2.1 釩酸銀；釩酸銀； 2.2 活性氧化錳；活性氧化錳； 3. 酸性氯化鈉溶液（酸性氯

36、化鈉溶液（250g/L）；）； 4.助熔劑助熔劑 錫粒錫粒(或錫片或錫片)、銅、氧化銅、純、銅、氧化銅、純鐵粉。鐵粉。 5.高錳酸鉀溶液（高錳酸鉀溶液（40g/L）；）； 6.甲基橙指示劑（甲基橙指示劑（2g/L）。）。 圖圖1 氣體容量法定碳裝置氣體容量法定碳裝置 l.氧氣瓶，氧氣瓶，2.氧氣表，氧氣表，3.緩沖瓶，緩沖瓶，4、5.洗氣瓶，洗氣瓶，6.干燥塔，干燥塔，7.玻璃磨口塞玻璃磨口塞,8.管式爐，管式爐，9.燃燒管，燃燒管，10.除硫管除硫管,11.容量定碳儀容量定碳儀(包括包括: 冷凝管冷凝管a 、量氣管量氣管b、水準(zhǔn)瓶水準(zhǔn)瓶c、吸收瓶吸收瓶d、小旋塞小旋塞e、三通旋塞、三通旋塞f

37、、），），l2.球形干燥管，球形干燥管，13.瓷舟瓷舟,14.溫度自動(dòng)控制器溫度自動(dòng)控制器. 15. 供氧旋塞供氧旋塞（三）儀器（三）儀器P137P137（四）分析步驟（四）分析步驟 將將爐溫升爐溫升至至1200120013501350，檢查檢查管路及活塞是管路及活塞是否漏氣，裝置是否正常，燃燒標(biāo)準(zhǔn)樣品，檢查儀器否漏氣，裝置是否正常，燃燒標(biāo)準(zhǔn)樣品，檢查儀器及操作。及操作。 稱(chēng)稱(chēng)取適量試樣取適量試樣置于瓷舟中，將適量助熔劑覆蓋置于瓷舟中，將適量助熔劑覆蓋于試樣上面，打開(kāi)玻璃磨口塞，將于試樣上面，打開(kāi)玻璃磨口塞，將瓷舟放入瓷舟放入瓷管內(nèi)瓷管內(nèi)，用長(zhǎng)鉤推至高溫處，立即塞緊磨口塞。預(yù)熱，用長(zhǎng)鉤推至高溫

38、處，立即塞緊磨口塞。預(yù)熱lminlmin，按照定碳儀操作規(guī)程操作，測(cè)定其讀數(shù)，按照定碳儀操作規(guī)程操作，測(cè)定其讀數(shù)( (體積或含體積或含量量) )。打開(kāi)磨口塞，用長(zhǎng)鉤將。打開(kāi)磨口塞，用長(zhǎng)鉤將瓷舟拉出瓷舟拉出，即可進(jìn)行下，即可進(jìn)行下一試樣分析。一試樣分析。 ( (五五) )測(cè)定條件測(cè)定條件 1 1試樣的燃燒程度試樣的燃燒程度 燃燒溫度燃燒溫度 ; ;助熔劑降低燃燒溫度助熔劑降低燃燒溫度; ;通通O O2 2速度速度 2 2硫的干擾及消除硫的干擾及消除 在高溫在高溫O O2 2氣流中燃燒時(shí)，試樣中硫也轉(zhuǎn)化氣流中燃燒時(shí)，試樣中硫也轉(zhuǎn)化為為SOSO2 2： 如果生成的如果生成的SOSO2 2，在吸收前未

39、能除去，同樣，在吸收前未能除去，同樣被被KOHKOH溶液吸收，干擾碳的測(cè)定。常用溶液吸收，干擾碳的測(cè)定。常用MnOMnO2 2、AgVOAgVO3 3除去混合氣體中的除去混合氣體中的SOSO2 2 3.測(cè)定中應(yīng)注意的問(wèn)題測(cè)定中應(yīng)注意的問(wèn)題 3.1 助熔劑助熔劑中含碳量一般不超過(guò)中含碳量一般不超過(guò)0.005% ; 3.2 樣品的放置要樣品的放置要均勻均勻地鋪在燃燒舟中地鋪在燃燒舟中; 3.3 對(duì)測(cè)定含對(duì)測(cè)定含硫量較高硫量較高的試樣的試樣(大于大于0.2%)，應(yīng)增加除硫劑量或增加一個(gè)除硫管。應(yīng)增加除硫劑量或增加一個(gè)除硫管。 3.4如分析完如分析完高碳高碳試樣后，應(yīng)試樣后，應(yīng)空通空通一次，一次，才可

40、以接著做低碳試樣分析。才可以接著做低碳試樣分析。 3.5 吸收器、水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)溶液以及混合氣體三者的吸收器、水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)溶液以及混合氣體三者的溫度溫度應(yīng)基本相同，否則將產(chǎn)生正負(fù)空白值。應(yīng)基本相同，否則將產(chǎn)生正負(fù)空白值。 3.6 當(dāng)洗氣瓶中硫酸體積顯著增加及當(dāng)洗氣瓶中硫酸體積顯著增加及二氧化錳變二氧化錳變白白時(shí)，說(shuō)明已失效，應(yīng)及時(shí)更換。時(shí)，說(shuō)明已失效，應(yīng)及時(shí)更換。 3.7 觀察試樣觀察試樣是否完全燃燒是否完全燃燒，如燃燒不完全，需，如燃燒不完全，需重新分析。重新分析。 分析結(jié)果計(jì)算 當(dāng)固定稱(chēng)樣量如0.2500g、0.5000g或1.000g時(shí)的含碳量，其結(jié)果可按下式計(jì)算： f 溫度、壓力補(bǔ)正系數(shù)f讀數(shù)(

41、C)(C)燃燒燃燒- -氣體容積法氣體容積法( (氣體容量法氣體容量法) ) 本法成本本法成本低，有較高的低，有較高的準(zhǔn)確準(zhǔn)確度，測(cè)得結(jié)度，測(cè)得結(jié)果是總碳量的絕對(duì)值。其缺點(diǎn)是要求有果是總碳量的絕對(duì)值。其缺點(diǎn)是要求有較熟練的操作技巧，較熟練的操作技巧，分析時(shí)間較長(zhǎng)分析時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)，對(duì)低碳試樣測(cè)定低碳試樣測(cè)定誤差較大誤差較大。64 2.測(cè)定方法測(cè)定方法 (2) 燃燒燃燒非水滴定法非水滴定法 方法原理方法原理 甲醇和乙醇的極性均比水小，根據(jù)甲醇和乙醇的極性均比水小，根據(jù)“相似相溶相似相溶”原理，原理，二氧化碳在醇中的溶解度比在水中大，這也有利于二氧化二氧化碳在醇中的溶解度比在水中大，這也有利于二氧化

42、碳的直接滴定。碳的直接滴定。 主要反應(yīng)主要反應(yīng) KOH +C2H5OH = C2H5OK + H2O RNH2 + CO2 = RNHCOOH C2H5OK + RNHCOOH = C2H5OCOOK + RNH2 本方法碳量的測(cè)定范圍為本方法碳量的測(cè)定范圍為0.025.00。 6.2.1碳的測(cè)定碳的測(cè)定65 2.測(cè)定方法測(cè)定方法 (2) 燃燒燃燒非水滴定法非水滴定法 結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算p140 6.2.1碳的測(cè)定碳的測(cè)定 100%TVCM 661.硫的存在形式硫的存在形式 硫還能硫還能降低降低鋼的力學(xué)性能，還會(huì)造成焊接困鋼的力學(xué)性能，還會(huì)造成焊接困難和耐腐蝕性下降等不良影響。難和耐腐蝕性下降等

43、不良影響。 鋼鐵中的硫化物一般鋼鐵中的硫化物一般易溶于酸易溶于酸中，在非氧化中，在非氧化性酸中生成硫化氫逸出，在氧化性酸中轉(zhuǎn)化成硫性酸中生成硫化氫逸出，在氧化性酸中轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。酸鹽。 硫化物在高溫下硫化物在高溫下(12501350) 通氧氣燃燒通氧氣燃燒大部分生成二氧化硫，但轉(zhuǎn)化的不完全，操作時(shí)大部分生成二氧化硫，但轉(zhuǎn)化的不完全，操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制條件。應(yīng)嚴(yán)格控制條件。 6.2.2硫的測(cè)定硫的測(cè)定67 6.2.2硫的測(cè)定硫的測(cè)定6.3 硫的測(cè)定硫的測(cè)定 介紹燃燒介紹燃燒滴定法中的滴定法中的燃燒燃燒碘酸鉀容量法碘酸鉀容量法 69 2.測(cè)定方法測(cè)定方法 (1) 燃燒燃燒碘酸鉀滴定法碘酸鉀滴定法 方

44、法原理方法原理 鋼鐵試樣置于鋼鐵試樣置于12501000的高溫下通氧氣燃燒，其試的高溫下通氧氣燃燒，其試樣中的硫化物被氧化為二氧化硫。樣中的硫化物被氧化為二氧化硫。 3MnS + 5O2 = Mn3O4 + 3SO2 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 SO2 + H2O = H2SO3 在酸性條件下，以淀粉為指示劑，用碘酸鉀在酸性條件下，以淀粉為指示劑，用碘酸鉀碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至藍(lán)色不消失為終點(diǎn)。然后根據(jù)濃度和消耗體滴定溶液滴定至藍(lán)色不消失為終點(diǎn)。然后根據(jù)濃度和消耗體積，計(jì)算出鋼鐵中硫的含量。積，計(jì)算出鋼鐵中硫的含量。 IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O

45、 I2+SO32-+H2O=2I-+SO42-+2H+ 燃燒燃燒碘酸鉀滴定法適用于鋼鐵及合金中碘酸鉀滴定法適用于鋼鐵及合金中0.005以上硫以上硫的測(cè)定。的測(cè)定。 6.2.2硫的測(cè)定硫的測(cè)定( (二二) )主要試劑及儀器主要試劑及儀器 1碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 c(1/6K103)=0.01000mol/L、0.001000mol/L、0.0002500mol/L； 2淀粉吸收液淀粉吸收液(10g/L)； 3.助熔劑助熔劑 （三）儀器裝置（三）儀器裝置p149p149定硫儀的滴定部分裝置定硫儀的滴定部分裝置 1.球形管球形管 2.滴定管滴定管 3.吸收杯吸收杯( (四四) )測(cè)定

46、步驟測(cè)定步驟 1 1淀粉吸收液的準(zhǔn)備：淀粉吸收液的準(zhǔn)備：將將爐溫升爐溫升至至12001350 C，檢查檢查裝置是否正常，于定硫吸收裝置是否正常，于定硫吸收杯中加入淀粉杯中加入淀粉吸收液吸收液，以，以6001500mL/min的流速的流速通氧通氧，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淺藍(lán)色不褪，作為終點(diǎn)色澤，關(guān)閉氧氣。淺藍(lán)色不褪，作為終點(diǎn)色澤，關(guān)閉氧氣。( (四四) )測(cè)定步驟測(cè)定步驟 稱(chēng)取適量試樣，置于稱(chēng)取適量試樣，置于瓷舟瓷舟中，加入適量中，加入適量助熔助熔劑劑，將瓷舟推至高溫處，將瓷舟推至高溫處，預(yù)熱預(yù)熱0.51.5min，通氧，通氧，控制，控制氧速氧速為為1500200

47、0mL/min，燃燒后的，燃燒后的混合混合氣體氣體導(dǎo)入吸收杯中，導(dǎo)入吸收杯中，使淀粉吸收液藍(lán)色開(kāi)始消褪使淀粉吸收液藍(lán)色開(kāi)始消褪，立即用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液立即用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定滴定并使液面并使液面保持藍(lán)色保持藍(lán)色，當(dāng)吸收液褪色緩慢時(shí)，滴定速度也相應(yīng)減饅，當(dāng)吸收液褪色緩慢時(shí)，滴定速度也相應(yīng)減饅，直至吸收液的色澤與原來(lái)的終點(diǎn)色澤直至吸收液的色澤與原來(lái)的終點(diǎn)色澤相同相同，間歇，間歇通氣后，色澤不變即為終點(diǎn)。通氣后，色澤不變即為終點(diǎn)。計(jì)算計(jì)算 mVVT0ST 碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)硫的滴定度，碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)硫的滴定度，g/mL； V 滴定試樣所消耗碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，滴定試樣所消耗碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

48、； V0滴定空白時(shí)所消耗碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體滴定空白時(shí)所消耗碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積，積，mL； m 試料的質(zhì)量，試料的質(zhì)量，g。 ( (五五) )測(cè)定條件測(cè)定條件 助熔劑用量助熔劑用量 SO2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率 SO2的回收率的回收率 連續(xù)測(cè)定連續(xù)測(cè)定10個(gè)樣品后，就應(yīng)清除管內(nèi)的氧個(gè)樣品后，就應(yīng)清除管內(nèi)的氧化物化物 燃燒燃燒酸堿滴定法酸堿滴定法 本法采用本法采用雙氧水雙氧水溶液作為吸收劑吸收溶液作為吸收劑吸收二氧化硫二氧化硫，生成的生成的H2SO3被氧化為被氧化為H2SO4，然后用，然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定生成的滴定溶液滴定生成的H2SO4，即可求出，即可求出SO2的質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

49、。分?jǐn)?shù)。 吸收：吸收： SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 + H2O2 = H2SO4+H2O 滴定：滴定： 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O 本法克服了本法克服了SO2在吸收器中逃逸的現(xiàn)象在吸收器中逃逸的現(xiàn)象，對(duì)滴定，對(duì)滴定速度沒(méi)有要求，尤其適合于碳硫的聯(lián)合測(cè)定。該速度沒(méi)有要求，尤其適合于碳硫的聯(lián)合測(cè)定。該法終點(diǎn)敏銳，操作方便；燃燒過(guò)程中即使有法終點(diǎn)敏銳，操作方便；燃燒過(guò)程中即使有SO3產(chǎn)生也能被滴定，不影響測(cè)定結(jié)果。產(chǎn)生也能被滴定，不影響測(cè)定結(jié)果。 v 77 (2) 燃燒燃燒酸堿滴定法酸堿滴定法 方法討論方法討論 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液易吸收空氣中的氫

50、氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液易吸收空氣中的二氧二氧化碳化碳，需加，需加保護(hù)裝置保護(hù)裝置。配制時(shí)也應(yīng)采用經(jīng)。配制時(shí)也應(yīng)采用經(jīng)煮沸煮沸數(shù)數(shù)分鐘并冷卻后的分鐘并冷卻后的蒸餾水蒸餾水，以除去水中的二氧化碳。，以除去水中的二氧化碳。 吸收液必須在吸收液必須在冷至室溫后冷至室溫后，再加入過(guò)氧化氫，再加入過(guò)氧化氫，以免過(guò)氧化氫受熱分解。造成測(cè)定結(jié)果的誤差。以免過(guò)氧化氫受熱分解。造成測(cè)定結(jié)果的誤差。 6.2.2硫的測(cè)定硫的測(cè)定781.方法原理方法原理 將鋼鐵試樣置于將鋼鐵試樣置于11501250高溫爐中加熱，高溫爐中加熱，并通并通氧氣氧氣燃燒，使鋼鐵中的碳和硫被定量氧化成燃燒，使鋼鐵中的碳和硫被定量氧化成CO2和和SO

51、2，以，以氫氧化鉀乙醇?xì)溲趸浺掖既芤何掌渲械娜芤何掌渲械腃O2，SO2以以KIO3氧化定硫氧化定硫。 2.結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算 )(C)(SCS-H60D型高智能碳硫分析儀 CS-H60型微機(jī)碳硫分析儀型微機(jī)碳硫分析儀 鋼鐵中磷的測(cè)定方法有重量法、滴定鋼鐵中磷的測(cè)定方法有重量法、滴定法、光度法。一般是使磷轉(zhuǎn)化為磷酸，法、光度法。一般是使磷轉(zhuǎn)化為磷酸，在與鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬酸，在此基礎(chǔ)在與鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬酸，在此基礎(chǔ)上可用重量法、酸堿滴定法、磷鉬藍(lán)光上可用重量法、酸堿滴定法、磷鉬藍(lán)光度法進(jìn)行測(cè)定。度法進(jìn)行測(cè)定。 6.4 磷的測(cè)定磷的測(cè)定 821.磷的存在形式磷的存在形式 磷在鋼鐵中主要以磷在

52、鋼鐵中主要以固溶體固溶體、磷化鐵、磷化鐵Fe2P、Fe3P及及其他其他合金合金元素的磷化物和少量磷酸鹽夾雜物的形式存元素的磷化物和少量磷酸鹽夾雜物的形式存在，常呈析離狀態(tài)。在，常呈析離狀態(tài)。磷通常為鋼鐵中的有害元素，磷通常為鋼鐵中的有害元素，F(xiàn)e3P質(zhì)硬，影響塑性和質(zhì)硬，影響塑性和韌性，易發(fā)生韌性，易發(fā)生“冷脆冷脆”。磷在凝結(jié)過(guò)程中易產(chǎn)生磷在凝結(jié)過(guò)程中易產(chǎn)生偏析偏析現(xiàn)象，因此取樣時(shí)必須?，F(xiàn)象，因此取樣時(shí)必須保證試樣對(duì)母體材料的證試樣對(duì)母體材料的代表性代表性。磷的偏析現(xiàn)象，降低力。磷的偏析現(xiàn)象，降低力學(xué)性能，在鑄造工藝上，可加大鑄件縮孔、縮松的不學(xué)性能，在鑄造工藝上，可加大鑄件縮孔、縮松的不利影

53、響。利影響。 831.磷的存在形式磷的存在形式 在某些情況下，磷的加入亦有利的方面，提高鋼鐵在某些情況下，磷的加入亦有利的方面，提高鋼鐵的的拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度，尤其是，尤其是與錳、硫與錳、硫聯(lián)合作用時(shí)，能改善鋼聯(lián)合作用時(shí)，能改善鋼材的切削性能，磷能提高鋼材的材的切削性能，磷能提高鋼材的抗腐蝕性抗腐蝕性，磷和銅聯(lián)，磷和銅聯(lián)合作用時(shí)，效果更加顯著。利用磷的脆性，可冶煉炮合作用時(shí)，效果更加顯著。利用磷的脆性，可冶煉炮彈鋼，提高爆炸威力。彈鋼，提高爆炸威力。 鋼中絕大部分磷化物是能溶于酸的，但用鋼中絕大部分磷化物是能溶于酸的，但用非氧化非氧化性酸性酸溶解時(shí)會(huì)以溶解時(shí)會(huì)以PH3形態(tài)逸出。在形態(tài)逸出。在氧化

54、性酸氧化性酸中，大部中，大部分生成正磷酸，也有一部分生成偏磷酸或次磷酸。故分生成正磷酸，也有一部分生成偏磷酸或次磷酸。故分析磷時(shí)，除了一定要氧化性酸溶解試樣外，并要用分析磷時(shí)，除了一定要氧化性酸溶解試樣外，并要用強(qiáng)氧化劑氧化，使之全部轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化劑氧化，使之全部轉(zhuǎn)化為正磷酸正磷酸，才能進(jìn)行測(cè)，才能進(jìn)行測(cè)定。定。 84 p157 12340.01023100%WWWWPW 852.測(cè)定方法測(cè)定方法 方法討論方法討論 含含錳大于錳大于2的試樣，高氯酸應(yīng)的試樣，高氯酸應(yīng)增加增加，除硅、砷后蒸，除硅、砷后蒸發(fā)至冒高氯酸煙，并維持燒杯內(nèi)部透明發(fā)至冒高氯酸煙，并維持燒杯內(nèi)部透明2030min。 86 61

55、10100%mPm 87 2.測(cè)定方法測(cè)定方法 酸度是反應(yīng)的重要條件酸度是反應(yīng)的重要條件,避免硅鉬酸因此在避免硅鉬酸因此在室溫下反應(yīng)室溫下反應(yīng).硝酸酸度一般在硝酸酸度一般在0.71.6mol/L范范圍。圍。 溶解鋼鐵樣品時(shí)，溶解鋼鐵樣品時(shí)，不可單獨(dú)使用不可單獨(dú)使用鹽酸或硫鹽酸或硫酸，否則磷會(huì)生成氣態(tài)磷化氫而揮發(fā)損失。而酸，否則磷會(huì)生成氣態(tài)磷化氫而揮發(fā)損失。而且加熱溫度且加熱溫度不宜過(guò)高不宜過(guò)高，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免溶，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免溶液蒸發(fā)過(guò)多而影響酸度。液蒸發(fā)過(guò)多而影響酸度。 加入高錳酸鉀溶液后，試樣的加入高錳酸鉀溶液后，試樣的煮沸時(shí)間煮沸時(shí)間和和其他操作應(yīng)與標(biāo)樣的測(cè)定保持一致性，以免影其

56、他操作應(yīng)與標(biāo)樣的測(cè)定保持一致性，以免影響測(cè)定結(jié)果。響測(cè)定結(jié)果。 88方法雖然控制較高的酸度，可避免硅鉬酸的形成。方法雖然控制較高的酸度，可避免硅鉬酸的形成。但當(dāng)?shù)?dāng)硅含量高硅含量高時(shí)，仍有可能形成少量的硅鉬酸，。時(shí)，仍有可能形成少量的硅鉬酸，?？杉尤肟杉尤刖剖徕涒c酒石酸鉀鈉，使其生成較穩(wěn)定的配合物而，使其生成較穩(wěn)定的配合物而不致生成硅鉬雜多酸，從而消除干擾。不致生成硅鉬雜多酸，從而消除干擾。 鐵對(duì)測(cè)定有干擾，一是含鐵與不含鐵所形成鐵對(duì)測(cè)定有干擾，一是含鐵與不含鐵所形成的吸收曲線不同。的吸收曲線不同。 892.測(cè)定方法測(cè)定方法 （4） 磷釩鉬黃光度法（碳素鋼，低合金鋼中磷釩鉬黃光度法（碳素鋼，

57、低合金鋼中P快快速分析，測(cè)高磷時(shí)常用）速分析，測(cè)高磷時(shí)常用） 方法原理方法原理 在硝酸介質(zhì)中鉬酸銨和釩酸銨形成可溶性鱗釩鉬在硝酸介質(zhì)中鉬酸銨和釩酸銨形成可溶性鱗釩鉬黃色配合物，在加波長(zhǎng)為黃色配合物，在加波長(zhǎng)為315nm處有最大吸收，處有最大吸收，一般選可見(jiàn)光一般選可見(jiàn)光420nm。 方法討論方法討論 顯色顯色酸度酸度：58為宜，超過(guò)為宜，超過(guò)10顯色緩慢；顯色緩慢； 顯色顯色溫度溫度：2040為宜。為宜。20以上以上5分鐘后顏分鐘后顏色可達(dá)最深。在室溫較低時(shí)約色可達(dá)最深。在室溫較低時(shí)約20分鐘才能顯色完全。分鐘才能顯色完全。 90 方法討論方法討論 干擾元素：干擾元素：W（VI）存在時(shí)在）存在

58、時(shí)在8%的酸度下的酸度下WO3量小于量小于15mg不干擾，大于不干擾，大于20mg以鎢酸形式以鎢酸形式沉淀，干擾測(cè)定。沉淀，干擾測(cè)定。 當(dāng)當(dāng)As（V）、）、Si（IV）、）、W(VI)同時(shí)存在時(shí)，同時(shí)存在時(shí)，As0.5mg，Si1mg，WO31mg時(shí)均不干擾。時(shí)均不干擾。超此量，可在堿性溶液中以超此量，可在堿性溶液中以Ca2+、Be2+作載體進(jìn)作載體進(jìn)行分離；行分離； 硅酸的影響與溶液的酸度和放置時(shí)間有關(guān)：硅酸的影響與溶液的酸度和放置時(shí)間有關(guān)：酸度低，溫度高或放置時(shí)間長(zhǎng)會(huì)增加硅酸的影響。酸度低，溫度高或放置時(shí)間長(zhǎng)會(huì)增加硅酸的影響。 91 方法討論方法討論 Si（IV）與）與 鉬酸銨形成黃色配合

59、物干擾測(cè)定。鉬酸銨形成黃色配合物干擾測(cè)定。干擾隨干擾隨酸度增加而減弱酸度增加而減弱。若采用。若采用15%HNO3溶液顯色，溶液顯色，可消除大量可消除大量Si干擾。干擾。 含含Si高的樣?？深A(yù)先以高的樣。可預(yù)先以HF除除Si； 大量大量As（V）存在使發(fā)色緩慢，結(jié)果偏低，干擾）存在使發(fā)色緩慢，結(jié)果偏低，干擾隨酸度增加減弱。隨酸度增加減弱。 酸度酸度8%10%時(shí)允許砷量時(shí)允許砷量5mg。 當(dāng)當(dāng)As含量高時(shí)，可在含量高時(shí)，可在HCl溶液中加溶液中加HBr加熱使加熱使As揮發(fā)揮發(fā)除去；除去； 92 6.5 錳的測(cè)定錳的測(cè)定 鋼鐵中錳含量的分析通常采用鋼鐵中錳含量的分析通常采用滴定法滴定法和光度法和光度

60、法。前者可用硝酸銀。前者可用硝酸銀( (酸性條件酸性條件) )定量將錳氧化成定量將錳氧化成三價(jià)三價(jià)，用，用硫酸亞鐵硫酸亞鐵錢(qián)標(biāo)錢(qián)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。準(zhǔn)滴定溶液滴定。 還可以用過(guò)硫酸銨將錳氧化成還可以用過(guò)硫酸銨將錳氧化成七七價(jià)，價(jià)，以以亞砷酸鈉亞砷酸鈉- -亞硝酸鈉亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。后者常用高碘酸鉀將錳氧化成七價(jià)后。后者常用高碘酸鉀將錳氧化成七價(jià)后，進(jìn)行光度測(cè)定。，進(jìn)行光度測(cè)定。 6.6 硅的測(cè)定硅的測(cè)定 目前鋼鐵中硅的測(cè)定方法很多，主要目前鋼鐵中硅的測(cè)定方法很多，主要有有重量法，滴定法，光度法重量法，滴定法，光度法等。重量法等。重量法是最經(jīng)典的測(cè)定方法，具有準(zhǔn)確、適用是最