钢铁材料成分分析课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,材料成分检验,（补充与考前辅导）,材料成分检验（补充与考前辅导）,1,第,七,章 钢铁分析,钢的分类,01,钢号的,表示方法,02,钢铁材料中各元素分析,04,06,铸铁的分类及其牌号表示方法,03,2,第七章 钢铁分析钢的分类01钢号的表示方法02钢铁材料中,7-1 钢的分类,一、钢铁材料,纯金属及其合金经熔炼加工制成的材料称为,金属材料,，,金属材料通常又分为黑色金属和有色金属两类。,黑色金属是指铁、铬、锰及它们的合金，通常称为,钢铁材料,。,钢铁材料包括,钢、生铁、铁合金、铸铁及各种合金,。,各类钢铁都是由铁矿石及其它辅助原料在高炉、转炉等经冶炼而成的成品,3,7-1 钢的分类 一、钢铁材料3,4,4,二、钢材的分类,钢是指含碳量低于2%的铁碳合金，其成分除铁、碳外，还含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素。,合金钢还含有合金元素。,一般工业用钢含碳量不超过1.4%。,5,二、钢材的分类5,钢的分类方法有：,（1）按化学成分分类：,碳素钢和合金钢两类。,碳素钢：工业纯铁（含碳0.04%),低碳钢（含碳0.25%),中碳钢（含碳0.250.60%),高碳钢（含碳0.60%),6,钢的分类方法有：6,合金钢：低合金钢（合金元素小于,5%,）,中合金钢（合金元素,5,10%,）,高合金钢（合金元素大于,10%,）,7,合金钢：低合金钢（合金元素小于5%）7,（,2,）按品质分类：,普通钢（,P0.045%,S 0.055%),优质钢（,P,、,S 0.040%),高级优质钢（,P0.035%,S 0.03%),（,3,）冶炼方法分类：,平炉钢、转 炉钢、电炉钢,（,4,）按脱氧程度分类：,沸腾钢（,F,）、镇静钢（,Z,）、,半镇静钢（,b),8,（2）按品质分类：8,(5),按用途分类：,结构钢：建筑、工程、机械制造用钢,工具钢：量具、刃具用钢,特殊性能钢：耐热、耐酸、电工等用钢,9,(5)按用途分类：9,7-2 钢号的表示方法,根据国家标准,钢铁产品牌号表示方法,（,GB221-,2000）,之规定：,（1）,钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学元素符号、阿拉伯数字相结合的表示方法。,（2）,一般汉语拼音表示名称、用途等，元素符号表示化学成分，数字表示含量或代号。,如：T8MnA(含碳0.8%的高锰高级优质工具钢）,10,7-2 钢号的表示方法 根据国家标准钢铁产品牌号表示,常见几类重要的钢铁产品表示方法：,(P108),普通碳素钢：A、B、C 等。如：A3F,优质碳素结构钢：如05F、40Mn,碳素工具钢：T,易切削钢：Y,合金结构钢：40CrVA,不锈钢：0Cr13,11,常见几类重要的钢铁产品表示方法：(P108)11,7-3 铸铁的分类及其牌号表示方法,一,、生铁的分类,含碳量高于2%的铁碳合金称为生铁。,按用途分为两类：,（1）炼钢生铁：含硅低含硫高，质硬而脆，断口呈白色，也叫白口铁。,（2）铸造生铁：含硅高而硫低，质软而韧，断口呈灰色，也叫灰口铁。,12,7-3 铸铁的分类及其牌号表示方法 一、生铁的分类12,二,、铸铁分类：,按断口颜色分类：灰口、白口、麻口等三类,。,按化学组成分类：普通铸铁和合金铸铁等。,按使用性能分类：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性能铸铁。,三、铸铁牌号表示方法,(P109),13,二、铸铁分类：13,7-4 钢铁材料中各元素分析,一、碳的测定：,燃烧-气体容积法(气体容量法),碳,元素,作用：,含量增加，钢铁的硬度和强度都会增加，而韧性和塑性却变差。,燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。,14,7-4 钢铁材料中各元素分析一、碳的测定：燃烧-气体,方法原理,试样在12001300的高温O,2,气流中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成CO,2,：,C+O,2,=CO,2,4Fe,3,C+13O,2,=,4CO,2,+6Fe,2,O,3,Mn,3,C +3O,2,=CO,2,+Mn,3,O,3FeS+5O,2,=Fe,3,O,4,+3SO,2,3MnS+5O,2,=Mn,3,O,4,+3SO,2,15,方法原理15,生成的CO,2,与过剩的O,2,经导管引入量气管，测定容积，然后通过装有KOH溶液的吸收器，吸收其中的CO,2,CO,2,十2KOH =K,2,CO,3,十H,2,O,剩余的O,2,再返回量气管中，根据吸收前后容积之差，得到CO,2,的容积，据此计算出,试样中碳的质量分数。,16,生成的CO2与过剩的O2经导管引入量,硫的干扰及消除,在高温O,2,气流中燃烧时，试样中硫也转化为SO,2,，,如果生成的SO,2,，在吸收前未能除去，同样被KOH溶液吸收，干扰碳的测定。,常用MnO,2,、AgVO,3,除去混合气体中的SO,2,17,硫的干扰及消除17,18,18,二、钢铁中硫的作用与测定,1,.,钢铁中硫的来源：,（1）来源,：,主要由焦炭或原料矿石引入,（2）形态,：,主要以MnS或FeS状态存在,2.作用：,硫是钢铁的有害元素，能使钢铁产生“热脆性”，降低钢铁的力学性能，影响钢件的使用寿命,。,19,二、钢铁中硫的作用与测定19,原因：为什么产生热脆性？,FeS的熔点较低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制钢铁时，FeS熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。,钢中硫含量一般低于0.050%。可采用相应分析方法测定。,20,原因：为什么产生热脆性？20,3.测定方法：,燃烧碘酸钾容量法,将钢铁试样于12501350的高温下通氧燃烧，使硫全部转化为二氧化硫，将生成的二氧化硫用淀粉溶液吸收，用碘酸钾标准溶液滴定至浅蓝色为终点:,燃烧：4FeS+O,2,=2Fe,2,O,3,+4SO,2,3MnS+5O,2,=Mn,3,O,4,+3SO,2,吸收：SO,2,+H,2,O=H,2,SO,3,滴定：KIO,3,+5KI+6HCl=3I,2,+,6KCl+3H,2,O,H,2,SO,3,+I,2,+H,2,O =H,2,SO,4,+2HI,21,3.测定方法：燃烧碘酸钾容量法 21,三,、钢铁中硅的作用与测定,1,.,钢铁中硅的来源：,（1）来源：由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入,（2）形态：主要以硅化物：FeSi、MnSi、FeMnSi存在。在高碳硅钢中，一部分以SiC存在，也有时形成固熔体或硅酸盐。,22,三、钢铁中硅的作用与测定22,2.,对钢铁性能影响,(,1,)增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能力及耐酸性、耐腐蚀性。,(,2,)促使C以游离态石墨状态，使钢高于流动性，易于铸造,(,3,)硅含量过高使钢塑性和韧性降低。,23,2.对钢铁性能影响23,3.测定方法：亚铁还原硅钼兰光度法,24,3.测定方法：亚铁还原硅钼兰光度法24,25,25,四,、钢铁中锰的作用与测定,1,.,钢铁中锰的来源：,（1）来源：少量由原料矿石中引入，主要是在冶炼钢铁过程中作为脱硫脱氧剂有意加入。,（2）形态：钢铁中主要以MnS状态存在，如S含量较低，过量的锰可能组成Mn,3,C、MnSi、FeMnSi等，成固熔体状态存在。,26,四、钢铁中锰的作用与测定26,2.作用,锰是钢铁中常见重要的合金元素，几乎存在于一切钢铁之中。,在冶炼中，由于锰和氧、硫有较强的结合能力，故为良好的脱氧和脱硫剂，能降低钢的热脆性，提高热加工性能。,锰固溶于铁中，可提高其硬度和强度，同时使具有较好的热处理性。,做为合金，过量的锰会使钢晶粒粗化，增加回火脆敏性，降低钢的塑性和韧性。,27,2.作用27,3.测定方法：,亚砷酸钠-亚硝酸钠,容量法,方法原理,(NH,4,),2,S,2,O,8,+2AgNO,3,+2H,2,O=2NH,4,NO,3,+Ag,2,O,2,+2H,2,SO,4,2Mn(NO3)2+5Ag2O2+6HNO3=2HMnO4+10AgNO3+2H2O,5Na,3,AsO,3,+2HMnO,4,+4HNO,3,=2Mn(NO,3,),2,+5Na,3,AsO,4,+3H,2,O,5NaNO,2,+2HMnO,4,+4HNO,3,=2Mn(NO,3,),2,+5NaNO,3,+3H,2,O,28,3.测定方法：亚砷酸钠-亚硝酸钠容量法28,三、钢铁中磷的作用与测定,1,.,钢铁中磷的来源：,（1）来源：由原料中引入，有时也为了特殊需要而有意加入,（2）形态：以Fe,2,P或Fe,3,P状态存在,2.作用：,磷是钢铁的,有害元素,，能使钢铁产生“冷脆性”，,Fe,3,P质硬，,降低钢铁的塑性和韧性，降低力学性能，影响钢件的使用寿命。但磷可提高钢铁的拉伸强度和抗腐蚀性。,29,三、钢铁中磷的作用与测定29,3.测定方法：,方法原理,30,3.测定方法：30,综上所述：,C是确定钢铁型号及用途主要指标,Si、Mn直接影响钢铁性能控制一定量,S、P有害成分 严格降至一定量,因此，对于生铁和碳素钢：C、Si、Mn、S、P等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产控制的重要指标，对钢铁的生产,和选用,等具有重要意义。,31,综上所述：31,第八章,仪器设备的保障,（补充）,8,-1 设备通用工作条件,一、环境要求,1.整洁：,避免灰尘影响光学系统以及导致电路接触不良,2.合适的温湿度范围,：,必要时配备空调、除湿机,3.防腐蚀,4.防震,二、仪器使用,：,配备稳压电源；定期通电；定期校验；做好相关记录,第八章 仪器设备的保障（补充）8-1 设备通用工作条件,32,8,-2 分光光度计,一、日常维护与保养,1.工作环境,a.使用温度（535），相对湿度85%,b.工作台应平稳，避免强烈或持续震动,c.避免强光直晒,d.远离强风、强电磁场、发生高频波的环境,e.电压AC220V 22V，频率50Hz 1Hz，带稳压器最佳,f.场所内避免腐蚀性气体,8-2 分光光度计,33,2.,日常维护与保养,（,1,）光源,使用过程中尽量减少开关次数；关闭光源灯后间隔,5min,后再重新开启；连续使用时间不要超过,3h,（需长时间使用期间间歇,30min,）；亮度减弱或不稳定时更换新灯；窗口和灯外壁避免沾污（可用无水乙醇擦拭）。,（,2,）单色器,波长选择是应缓慢调节，不可用力过猛；定期更换单色器盒干燥剂（硅胶）。,（,3,）检测器,不可长时间曝光；避免强光照射；避免受潮积尘。,2.日常维护与保养,34,（,4,）吸收池,避免长时间盛放腐蚀性物质（,F,-,、,SnCl,2,、,H,3,PO,4,等）溶液；使用后立即用水冲洗干净或适当溶剂洗涤，有色污染物可用,3mol/L HCl+,无水乙醇（,1+1,）浸泡洗涤。,（,5,）整机,完成工作后及时切断电源，盖上防尘罩；长期不使用时应定期通电，每次,2030min,；定期校验。,二、常见故障分析与排除,（,P73,）,（4）吸收池,35,三、仪器调教,1.,光源灯的更换与调整,（,1,）更换：,移去上盖，旋去灯室盖板螺钉打开灯室，松开螺钉,2,换上新灯。,（,2,）调整,将波长盘旋至,580nm,处，点亮钨灯，用一张白纸放入吸收室，可观察到橙黄色的光斑。,调节钨灯高度，使光斑相对于狭缝对称分布，紧固螺钉,2,。,松开调节螺母,6,，将光斑调至右图所示状态，然后紧固螺母,6,，盖上灯室盖，调节完毕。,1-,卤钨灯,2-,灯泡固定螺钉,3-,瓷灯座,4-,导线,5-,定位固定螺钉,6-,调节螺母,光斑理想状态,三、仪器调教1-