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鋼鐵五元素分析中的碳硫分析理論

閱讀:2296        發布時間:2012-10-11

鋼鐵五元素分析中的碳硫分析理論

高速分析淵源于鋼鐵五元素分析,特別是碳、硫分析。因此,在注意到其他分析方法高速化的同時,將著重討論對碳量和硫量測定的理論問題。碳、硫分析的新理論。的含意包括兩個方面,首先它在經典的碳硫分析理論基礎上有發展,另外,在某些方面對鋼鐵中碳、硫測定進行了有新意的定量地論述。
    碳、硫是確定鋼鐵產品規格和質量的重要元素。碳含量高于1.70%以上的叫鐵,低于1.70%的叫鋼。通常把含碳量高于0.60%的鋼叫高碳鋼,含碳量在0.25%-0.60%之間的鋼叫中碳鋼,含碳量小于0.25的鋼叫低碳鋼,含碳量小于0.04%的叫工業純鐵。碳對鋼鐵的性能起著重要的作用。

隨著碳含量的增加,鋼的硬度和強度得到提高,其韌性和塑性下降;反之,若含碳量減少,則硬度和強度下降,而韌性和塑性增加。硫存在于鋼鐵內,惡化鋼鐵質量,降低鋼的力學性能及耐蝕性、可焊性。特別是鋼中的硫,若以硫化鐵狀態存在時,它的熔點低(1000℃左右,將會引起鋼的熱脆現象,即熱變形,高溫時工件產生裂紋,影響產品的質量和使用壽命。所以,紅外碳硫分析儀鋼中的硫含量越低越好,一般來說,普通鋼中的含硫量不大于0.050%,工具鋼中硫量不大于0.045%,鋼硫量不大于0.020%。碳、硫在鋼鐵中以化合態和游離態存在。

化合碳,主要以鐵碳化合物和合金元素碳化物的形態存在,鐵碳化合物如Fe3C能溶解在含氧化劑的濃硫酸和濃硝酸中;而合金元素碳化物難溶于酸,為了促溶增溶,往往結晶形碳等。游離碳,主要指碳固溶體中的碳,如石墨碳、退火碳、無定形碳、轉化成游離碳,如滲碳體化為鐵素體。滲碳體,常稱白口鐵,硬而脆難加工,轉化為鐵素體,稱灰口鐵,質軟易加工。石墨碳為球形,即球墨鑄鐵??梢姡嫉男螒B,直接影響鋼鐵性質。硫在鋼鐵中主要以MnSFeS的形態存在,僅含少量的其他硫化物。而游離態的硫甚少。

鋼鐵中的硫,一般易溶于酸中,在氧化性酸中生成硫酸鹽,在非氧化性酸中,生成硫化氫。鋼鐵中的碳和硫在高溫下(1250-1400℃)通氧燃燒,均能轉化為氣體,分別生成此即燃燒法測定碳硫的基礎。鋼鐵中碳量和硫量的測定。首先將試樣在高溫爐中通氧燃燒,生成并逸出CO2SO2氣體,用此法實現碳和硫與金屬元素及其化合物的分離,然后測定CO2SO2的含量,再換算出鋼鐵中碳和硫的含量。

測定方法有:容量法:常用的有氣體容量法和非水滴定法,硫量測定常用的有碘量法、酸堿滴定法。特別是氣體容量法測碳、碘量法定硫,既快速又準確,是我國碳、硫聯合測定常用的方法。紅外法:用紅外法測定碳硫,具有準確、快速、靈敏度高的特點,適用于檢測精度較高的場合,價格高一點,典型的為紅外碳硫分析儀。測定金屬中的碳、硫,還有ICP法、X光熒光法、質譜法、色譜法、活化分析法等,檢測設備多為進口的光譜儀等儀器。

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