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1、第八章第八章 钢铁分析钢铁分析8.1 8.1 概概 述述8.2 8.2 钢铁试样的采集钢铁试样的采集8.3 8.3 总总碳的测定碳的测定8.4 8.4 硫的测定硫的测定 8.5 8.5 磷的测定磷的测定8.6 8.6 锰的测定锰的测定8.7 8.7 硅的测定硅的测定v红红河河钢钢铁铁厂厂8.1概概述述v了解钢的生产过程，进一步理解了解钢的生产过程，进一步理解五大元素五大元素在钢中的作用，证明测定的意义在钢中的作用，证明测定的意义。v钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中大多钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中大多数元素是数元素是铁铁，还含有，还含有碳、硫、磷、硅、锰碳、硫、磷、硅、锰等元素。等元素。主要
2、内容：主要内容：焦炭还原铁矿石焦炭还原铁矿石，生生成粗制铁成粗制铁生铁生铁石灰石石灰石CaCO3除除SiO2钢C：0.051.7S、P杂质0.05Mn、Si很低8.1概概述述8.1概概述述一、钢铁的分类一、钢铁的分类钢铁钢铁生铁生铁：含碳量含碳量2.5-4%白口铁白口铁/炼钢生铁炼钢生铁灰口铁灰口铁/铸造生铁铸造生铁钢钢：含碳量含碳量0.05-1.7%碳素钢碳素钢合金钢合金钢铁合金铁合金1、生铁、生铁8.1概概述述v铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配合，经过高温煅烧、铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配合，经过高温煅烧、冶炼，则铁矿石被焦炭还原，生成粗制的铁，称冶炼，则铁矿石被焦炭还原，生成粗制的铁
3、，称生铁生铁。v铁铁矿矿石石主主要要成成分分是是氧氧化化铁铁(Fe2O3)，还还含含有有其其他他金金属属的的硅硅酸酸盐盐或或非非金金属属杂杂质质，经经冶冶炼炼大大部部分分杂杂质质转转化化成成炉炉渣渣，分分离离除除去去，有有少少量量杂杂质质C、Mn、Si、S、P等残存在等残存在生铁生铁中。中。v如如果果在在生生铁铁中中加加入入其其他他辅辅助助材材料料，进进一一步步冶冶炼炼，则则杂杂质质被被进进一一步步氧氧化化除除去去，同同时时控控制制含含碳碳量量降降至至一一定定限限度度，Si、Mn等等元元素素含含量量很很低低，硫硫磷磷等等杂杂质质降降至至0.05%以以下下，则则成成为为铁铁及及碳碳的的合合金金碳
4、碳素钢素钢。2、钢、钢碳素钢碳素钢按按含碳量含碳量分分低碳钢：低碳钢：C0.25，称纯铁或熟铁中碳钢中碳钢：C0.250.60高碳钢高碳钢：C0.60%钢钢碳素钢碳素钢C：0.051.7合金钢合金钢8.1概概述述v特种钢：特种钢：若适当提高钢中若适当提高钢中Si或或Mn含量，或加入一定量的含量，或加入一定量的Ni，Cr，W，Mo，V，Ti等金属，成为特种钢（铁合金或等金属，成为特种钢（铁合金或合金钢）。合金钢）。vNi钢钢：有有较较强强的的强强度度及及韧韧性性，多多用用于于承承受受冲冲击击或或强强大大压压力力的的制制件件，含含Ni36%的的铸铸钢钢受受热热时时几几乎乎不不膨膨胀胀，可可制制精精
5、密密仪仪器器。vCr钢钢：增增强强耐耐热热耐耐腐腐蚀蚀性性，多多用用于于制制造造滚滚珠珠轴轴承承或或工工具具，含含Cr12.518%的的铬铬钢钢或或含含铬铬0.61.75%、Ni1.25%的的镍镍铬铬钢，又称钢，又称不锈钢不锈钢，可制，可制高压锅高压锅等多种物品。等多种物品。vW钢钢：具具有有极极强强的的耐耐热热性性，受受热热至至白白热热化化仍仍不不软软化化，常常用用于制造运转的机件或刀具。于制造运转的机件或刀具。v各种各种合金钢合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。具有独特的性能而用于特殊用途。8.1概概述述二、各元素在钢中的形态和作用二、各元素在钢中的形态和作用v主要是主要是C、S、Si、M
6、n、P（一）碳（一）碳钢铁中的钢铁中的C来源来源：原料中的焦炭：原料中的焦炭碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁的性能。的性能。碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。v碳的形态：碳的形态：8.1概概述述v碳碳决决定定钢钢的的性性能能。碳碳在在钢钢中中可可作作为为硬硬化化剂剂和和加加强强剂剂，正正是是由由于于碳碳的的存存在在，才才能能用用热热处处理理的的方法来调节和改善其机械性能。方法来调节和改善其机械性能。v对存在状态的影响对存在状态的影响灰灰口生铁，游离的口生铁，游离的C多，软而韧多，软而韧用于铸造用于
7、铸造白白口生铁，化合物口生铁，化合物C多，硬而脆多，硬而脆用于炼钢用于炼钢8.1概概述述（二）硅（二）硅1、来源、来源由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入。由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入。2、形态形态v主要以硅化物：主要以硅化物：FeSi、MnSi、FeMnSi存在存在v在在高高硅硅钢钢中中，一一部部分分以以SiC存存在在，也也有有时时形形成成固熔体或硅酸盐固熔体或硅酸盐。8.1概概述述3、性能、性能v(1)增增强强钢钢的的硬硬度度、弹弹性性及及强强度度，提提高高抗抗氧氧化化能能力力及及耐耐酸性；酸性；v(2)促使促使C以游离态存在，使钢具有流动性，易于铸造以游离态存在，使钢具有
8、流动性，易于铸造v(3)类型类型va一般一般生铁生铁或或碳素钢碳素钢Si含量含量0.8%高锰钢高锰钢高达高达13%-14%含含Mn12%-20%的铁合金为的铁合金为镜铁镜铁含含Mn60%-80%的铁合金为的铁合金为锰铁锰铁v各种型号的高锰钢，具有各种型号的高锰钢，具有良好的弹性及耐腐蚀性。良好的弹性及耐腐蚀性。用于制造弹簧、齿轮、用于制造弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等转轴、铁路道岔等v此两种主要用此两种主要用于炼钢做脱硫于炼钢做脱硫剂剂（四）硫（四）硫有害成分有害成分1来源来源：主要由焦炭或原料矿石引入：主要由焦炭或原料矿石引入2形态形态：主要以：主要以MnS或或FeS状态存在状态存在若：若：8
9、.1概概述述 3性能性能使钢产生使钢产生“热脆性热脆性”有害成分有害成分原因：为什么产生热脆性？原因：为什么产生热脆性？FeS的的熔熔点点较较低低，最最后后凝凝固固，夹夹杂杂于于钢钢铁铁的的晶晶格格之之间间。当当加加热热压压制制钢钢铁铁时时，FeS熔熔融融，钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。（五）磷（五）磷有害杂质有害杂质1来源来源：由原料中引入，有时也为了特殊需要而有：由原料中引入，有时也为了特殊需要而有意加入意加入2形态形态：以：以Fe2P或或Fe3P状态存在状态存在3性能性能：磷化铁硬度较强，以至钢铁难于加工，并：磷化铁硬度较强，以至钢铁难于加工，并使钢铁产生使
10、钢铁产生“冷脆性冷脆性”，也是，也是有害杂质有害杂质。v但是但是P也有其也有其作用作用：P流动性流动性易铸造易铸造并可避免在轧钢时轧辊与并可避免在轧钢时轧辊与压件粘合压件粘合因此在特殊情况下常有意加入一定量因此在特殊情况下常有意加入一定量P达此目的。达此目的。8.1概概述述4.类型类型:生生铁铁P0.3%碳素钢碳素钢P0.06%优质钢优质钢P0.03%特殊用途：特殊用途：轧辊钢轧辊钢高达高达0.40.5%炼钢炼钢或或铸钢用的铸钢用的磷铁磷铁1520%之间之间v以上归纳成如下表：以上归纳成如下表：CSiMnSP形形态态固溶体固溶体碳化物碳化物Fe3C,Mn3C,Cr3C,WC,MoC.游离石墨碳
11、游离石墨碳主要硅化物：主要硅化物：FeSi,MnSi高碳钢部分高碳钢部分SiC有时以固熔体有时以固熔体或硅酸盐或硅酸盐MnC,MnS,FeMnSi固熔体固熔体MnS,FeSFe2P,Fe3P来来源源焦炭焦炭原料矿石原料矿石；脱氧或特殊脱氧或特殊需要而加入需要而加入原料矿原料矿石；作石；作脱硫脱脱硫脱氧剂氧剂焦炭焦炭或或原料矿原料矿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钢中的形态和作用表各元素在钢中的形态和作用表硬度硬度含量高含量高含量低含量低产生热脆产生热脆性性产生冷脆性产生冷脆性延展性延展性韧性韧性熔点熔点钢：钢：S0.05%生铁：生铁：0.35%生铁生铁P0.3%
12、碳素碳素0.06%优质优质0.03%轧辊钢高达轧辊钢高达0.40.5%磷铁磷铁1520%之间之间弹性弹性强度强度抗氧化性抗氧化性流动性流动性易于铸造易于铸造（促使（促使C以以游离态）游离态）易于铸造易于铸造防止轧辊、防止轧辊、轧件间粘合轧件间粘合抗酸碱性抗酸碱性检测意义检测意义决定钢铁型号及决定钢铁型号及用途主要指标用途主要指标直接影响钢铁性直接影响钢铁性能控制一定量能控制一定量有害成分严格降至一定量有害成分严格降至一定量CSi MnSP三三 、检测意义检测意义v综上所述，综上所述，C确定钢铁型号及用途确定钢铁型号及用途主要指标主要指标Si、Mn直接影响钢铁性能直接影响钢铁性能(有益的有益的)
13、控制一定量控制一定量S、P有害成分有害成分严格降至一定量严格降至一定量v因此，对于因此，对于生铁生铁和和碳素钢碳素钢：C、Si、Mn、S、P等等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生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。产控制的重要指标。8.1概概述述8.2 8.2 钢铁试样的采集钢铁试样的采集一、采集规则一、采集规则二、钢材分析试样的采集二、钢材分析试样的采集大断面钢材大断面钢材小断面钢材小断面钢材钢板取样钢板取样三、熔炼分析试样的采集三、熔炼分析试样的采集8.2钢铁试样的采集钢铁试样的采集8.3 8.3 总总碳的测定碳的测定8.3总总碳的测定碳的测定v测定各种形态
14、的碳属于测定各种形态的碳属于相分析相分析；v在在成分分析成分分析中，一般钢样只测定中，一般钢样只测定总碳量总碳量；v生铁生铁试样除测定试样除测定总碳量总碳量外，常分别测定外，常分别测定 游离碳游离碳和和化合碳化合碳的含量。的含量。生铁生铁C1.7%,钢含钢含C0.21.7%。总碳量的测定方法总碳量的测定方法基基本本原原理理：通通常常都都是是将将试试样样置置于于高高温温氧氧气气流流中中燃燃烧，使之转化为烧，使之转化为二氧化碳二氧化碳再用适当方法测定。再用适当方法测定。气体容量法气体容量法非水滴定法非水滴定法仪器分析法仪器分析法8.3总总碳的测定碳的测定燃烧燃烧-气体容积法气体容积法(气体容量法气
15、体容量法)v是目前国内外广泛采用的是目前国内外广泛采用的标准方法标准方法。v优点优点：成本低，有较高的准确度，测得结果：成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。是总碳量的绝对值。v缺点缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间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。较长，对低碳试样测定误差较大。8.3总总碳的测定碳的测定（一）（一）方法原理方法原理v试试样样在在12001300的的高高温温O2气气流流中中燃燃烧烧，钢铁中的碳被氧化生成钢铁中的碳被氧化生成CO2:vC+O2=CO2v4Fe3C+13O2=4CO2+6Fe2O3vMn3C+3O2=CO2+Mn3Ov3
16、FeS+5O2=Fe3O4+3SO2v3MnS+5O2=Mn3O4+3SO28.3总总碳的测定碳的测定（一）（一）方法原理方法原理v生生成成的的CO2与与过过剩剩的的O2经经导导管管引引入入量量气气管管，测测定定容容积积，然然后后通通过过装装有有KOH溶溶液液的的吸吸收收器器，吸吸收收其中其中的的CO2:CO2十十2KOH=K2CO3十十H2Ov剩剩余余的的O2再再返返回回量量气气管管中中，根根据据吸吸收收前前后后容容积积之之差差，得得到到CO2的的容容积积，据据此此计计算算出出试试样样中中碳碳的的质质量分数量分数。8.3总总碳的测定碳的测定（二）主要试剂（二）主要试剂v1.氢氧化钾吸收剂溶液
17、氢氧化钾吸收剂溶液(400g/L)；v2.除硫剂除硫剂活性二氧化锰活性二氧化锰(粒状粒状)或钒酸银。或钒酸银。v2.1钒酸银；钒酸银；2.2活性氧化锰；活性氧化锰；v3.酸性氯化钠溶液（酸性氯化钠溶液（250g/L）；）；v4.助熔剂助熔剂 锡粒锡粒(或锡片或锡片)、铜、氧化铜、纯铁粉。、铜、氧化铜、纯铁粉。v5.高锰酸钾溶液（高锰酸钾溶液（40g/L）；）；v6.甲基橙指示剂（甲基橙指示剂（2g/L）。）。8.3总总碳的测定碳的测定图图1气体容量法定碳装置气体容量法定碳装置l.氧气瓶，氧气瓶，2.氧气表，氧气表，3.缓冲瓶，缓冲瓶，4、5.洗气瓶，洗气瓶，6.干燥塔，干燥塔，7.玻璃磨口塞玻
18、璃磨口塞,8.管式炉，管式炉，9.燃烧管，燃烧管，10.除硫管除硫管,11.容量定碳仪容量定碳仪(包括包括:冷凝管冷凝管a、量气管量气管b、水准瓶水准瓶c、吸收瓶吸收瓶d、小旋塞小旋塞e、三通旋塞三通旋塞f、），），l2.球形干燥管，球形干燥管，13.瓷舟瓷舟,14.温度自动控制器温度自动控制器.15.供氧旋塞供氧旋塞v（三）仪器（三）仪器（四）分析步骤（四）分析步骤v(1)(1)准备工作准备工作 将炉温升至将炉温升至12001350，v(2)检查管路是否漏气，装置是否正常，检查管路是否漏气，装置是否正常，v(3)排出系统内的气体，空烧排出系统内的气体，空烧30min，v(4)燃烧标准样品，使
19、封闭液被燃烧标准样品，使封闭液被CO2饱和，饱和，v(5)测定样品测定样品称称样样,置置于于瓷瓷舟舟中中助助熔熔剂剂覆覆盖盖于于试试样样上上面面将将瓷瓷舟舟放放入入瓷瓷管管内内预预热热lmin，通通氧氧15s后后打打开开阀阀门门使使CO2进进入入量量气气筒筒约约2min后后燃燃烧烧完完全全，可可停停止止加加热热测测定定气气体体体体积积用用KOH吸收吸收CO2测定剩余气体体积。测定剩余气体体积。8.3总总碳的测定碳的测定（五）（五）测定条件测定条件1试样的燃烧程度试样的燃烧程度燃烧温度燃烧温度，助熔剂降低燃烧温度，助熔剂降低燃烧温度;通通O2速度速度2硫的干扰及消除硫的干扰及消除在高温在高温O2
20、气流中燃烧时，试样中硫也转化为气流中燃烧时，试样中硫也转化为SO2：如如果果生生成成的的SO2，在在吸吸收收前前未未能能除除去去，同同样样被被KOH溶溶液液吸吸收收，干干扰扰碳碳的的测测定定。常常用用MnO2、AgVO3除去混合气体中的除去混合气体中的SO28.3总总碳的测定碳的测定3.测定中应注意的问题测定中应注意的问题v3.1助熔剂中含碳量一般不超过助熔剂中含碳量一般不超过0.005%;v3.2样品的放置要均匀地铺在瓷舟中样品的放置要均匀地铺在瓷舟中;v3.3定碳仪应装置在室温较正常的地方定碳仪应装置在室温较正常的地方(距离高温炉约距离高温炉约300500mm)；v3.4更换水准瓶所盛溶液
21、、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾溶更换水准瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾溶液后，均应作几次高碳试样，使二氧化碳饱和后，才可进液后，均应作几次高碳试样，使二氧化碳饱和后，才可进行试样测定。行试样测定。v3.5对测定含硫量较高的试样对测定含硫量较高的试样(大于大于0.2%)，应增加除硫剂，应增加除硫剂量或增加一个除硫管。量或增加一个除硫管。8.3总总碳的测定碳的测定3.测定中应注意的问题测定中应注意的问题v3.6吸收器、水准瓶内溶液吸收器、水准瓶内溶液 及及 混合气体混合气体 三者的温度应基三者的温度应基本相同，否则将产生正负空白值。本相同，否则将产生正负空白值。v3.7如如分分析析完完高高碳碳试
22、试样样后后，应应通通氧氧空空烧烧一一次次，才才可可以以接接着着做低碳试样分析。做低碳试样分析。v3.8当当洗洗气气瓶瓶中中硫硫酸酸体体积积显显著著增增加加及及二二氧氧化化锰锰变变白白时时，说说明已失效，应及时更换。明已失效，应及时更换。v3.9观察试样是否完全燃烧，如燃烧不完全，需重新分析。观察试样是否完全燃烧，如燃烧不完全，需重新分析。v3.10炉子升温应开始慢，逐步加速，以延长硅碳棒寿命。炉子升温应开始慢，逐步加速，以延长硅碳棒寿命。3.测定中应注意的问题测定中应注意的问题v3.11分分析析前前，应应先先检检查查仪仪器器各各部部分分是是否否漏漏气气。工工作作开开始始前前及及工工作作中中，均
23、均应应燃燃烧烧标标准准样样品品，判判定定工工作作过过程程中中仪仪器器的的准确性。准确性。v3.12吸吸收收前前后后观观察察刻刻度度的的时时间间应应一一致致。吸吸收收后后观观察察刻刻度度时时，量气管及水准瓶内液面与视线应处在同一水平线上。量气管及水准瓶内液面与视线应处在同一水平线上。v3.13吸吸收收器器中中KOH溶溶液液使使用用时时间间长长后后也也应应进进行行更更换换，一一般般在在分分析析2000次次后后更更换换，否否则则吸吸收收效效率率降降低低，使使测测定定结结果偏低。果偏低。v3.14测定中应记录温度与大气压力，以确定校正系数测定中应记录温度与大气压力，以确定校正系数f。(六六)分析结果计
24、算分析结果计算v结果可按下式计算：结果可按下式计算：vm钢铁试样的质量，钢铁试样的质量，g；vVCO2实测体积，实测体积，mL；vK 温度、压力校正系数；温度、压力校正系数；v0.000516、101.3kPa条条件件下下单单位位体体积积所所含含碳碳质量，质量，g/mL；8.3总总碳的测定碳的测定说明：说明：v(1)K 温度、压力校正系数温度、压力校正系数,求法如下：求法如下：v根据气态方程，有根据气态方程，有：v即即：vP，t现场测得的气压、温度值现场测得的气压、温度值；vp根据根据t值查表得到的饱和水蒸汽气压值，值查表得到的饱和水蒸汽气压值，kPa；v1.81316、101.3kPa时饱和
25、水蒸气气压值。时饱和水蒸气气压值。说明：说明：v(2)0.0005特殊状态下每毫升特殊状态下每毫升CO2气体的质量，气体的质量，g/mL；v特殊状态下，特殊状态下，每每molCO2气体的气体的质量质量为为12g，即，即12g/mol;其其体积体积为为24000mL，即，即24000mL/molv则每毫升则每毫升CO2气体的质量为：气体的质量为：g/mL；8.4 8.4 硫的测定硫的测定8.4硫的测定硫的测定 vS有害成分有害成分(热脆性热脆性)，含硫量应严格控制于一，含硫量应严格控制于一定范围定范围v硫的测定方法很多：硫的测定方法很多：高温燃烧法：碘量法、酸碱滴定法、光度法高温燃烧法：碘量法、
26、酸碱滴定法、光度法经典的经典的硫酸钡重量法硫酸钡重量法用于测定高硫试样；用于测定高硫试样；燃烧燃烧-滴定法滴定法具有简单、快速、准确及适应面广的特点，具有简单、快速、准确及适应面广的特点，被广泛采用，它也是国内外的标准方法。被广泛采用，它也是国内外的标准方法。v介绍燃烧介绍燃烧-滴定法中的滴定法中的燃烧燃烧-碘酸钾容量法碘酸钾容量法。(一)原 理v燃烧：燃烧：4FeS+O2=2Fe2O3+4SO23MnS+5O2=Mn3O4+3SO2v吸收：吸收：SO2+H2O=H2SO3v滴定：滴定：KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2OH2SO3+I2+H2O=H2SO4+2HIv关系式：
27、关系式：IO3-3I23SO32-3S 钢铁钢铁试样试样O21300左右SO2H2O吸收吸收H2SO3H+KIO3-KI淀粉淀粉SO42，蓝色出现蓝色出现(二)主要试剂及仪器v1.碘酸钾标准溶液碘酸钾标准溶液 c(1/6KIO3)=0.01000mol/L、0.001000mol/L、0.0002500mol/L；v2淀粉吸收液淀粉吸收液(10g/L)；v3.助熔剂助熔剂v4.钢铁定硫仪钢铁定硫仪8.4硫的测定硫的测定 （三）仪器装置v供氧部分、燃烧部分、洗气供氧部分、燃烧部分、洗气部分于钢铁定碳仪相同；部分于钢铁定碳仪相同；v图为定硫仪的图为定硫仪的滴定部分滴定部分装置装置v1.球形管球形管
28、2.滴定管滴定管3.吸收杯吸收杯8.4硫的测定硫的测定 (四四)测定步骤测定步骤v(1)(1)准备工作准备工作预热：将炉温升至预热：将炉温升至12001350 C，试漏；试漏；瓷瓷舟舟处处理理：10001000 C灼灼烧烧1h，1300 C通通氧氧燃燃烧烧12min，取出冷却待用；，取出冷却待用；瓷管瓷管处处理：用理：用废废弃弃样样品通氧多次灼品通氧多次灼烧烧，使系，使系统对统对硫硫饱饱和；和；淀淀粉粉溶溶液液准准备备：于于吸吸收收杯杯中中加加入入淀淀粉粉吸吸收收液液（硫硫小小于于0.01%用用低低硫硫吸吸收收杯杯，加加20mL吸吸收收液液；硫硫大大于于0.01%用用高高硫硫吸吸收收杯杯，加加
29、60mL吸吸收收液液)，通通氧氧，用用KIO3标标准准溶溶液液滴定至滴定至浅蓝色浅蓝色不褪（析出不褪（析出I I2 2），关闭氧气。），关闭氧气。目的？目的？(四四)测定步骤测定步骤(2)试样的测定：试样的测定：v称取适量试样，置于称取适量试样，置于瓷舟瓷舟中，加入适量中，加入适量助熔剂助熔剂，将瓷舟推，将瓷舟推至高温处，至高温处，预热预热0.51.5min，通氧，控制通氧，控制氧速氧速为为15002000mL/min，燃烧后的燃烧后的混合气体混合气体导入吸收杯中，使淀粉导入吸收杯中，使淀粉吸收液吸收液蓝色开始消褪蓝色开始消褪，立即用，立即用KIO3标准溶液滴定并使液标准溶液滴定并使液面面保持
30、蓝色；保持蓝色；v当吸收液褪色缓慢时，滴定速度也相应减馒，直至吸收液当吸收液褪色缓慢时，滴定速度也相应减馒，直至吸收液的色泽与原来的终点色泽的色泽与原来的终点色泽相同相同，间歇通气后，色泽不变，间歇通气后，色泽不变即为终点。即为终点。计算：计算：v cKIO3标准溶液的浓度，标准溶液的浓度，mol/L；v V滴定滴定试样试样所消耗所消耗KIO3标液的体积，标液的体积，mL；v V0滴定滴定空白空白样所消耗样所消耗KIO3标液的体积，标液的体积，mL；v G试料的质量，试料的质量，g。(五五)测定条件测定条件 v助熔剂用量助熔剂用量vSO2的转化率的转化率vSO2的回收率的回收率v连续测定连续测
31、定10个样品后，就应清除管内的氧个样品后，就应清除管内的氧化物化物 (二二)燃烧燃烧酸碱滴定法酸碱滴定法v原原理理：采采用用双双氧氧水水溶溶液液作作为为吸吸收收剂剂吸吸收收二二氧氧化化硫硫，生生成成的的H2SO3被被氧氧化化为为H2SO4，然然后后用用NaOH标标准准滴滴定定溶溶液液滴滴定定生成的生成的H2SO4，即可求出即可求出SO2的质量分数。的质量分数。吸收：吸收：SO2+H2O=H2SO3H2SO3+H2O2=H2SO4+H2O 滴定：滴定：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2Ov本本法法克克服服了了SO2在在吸吸收收器器中中逃逃逸逸的的现现象象，对对滴滴定定速速度度没没有有要
32、求，尤其适合于要求，尤其适合于C-S的联合测定。的联合测定。v该该法法终终点点敏敏锐锐，操操作作方方便便；燃燃烧烧过过程程中中即即使使有有SO3产产生生也也能被滴定，不影响测定结果。能被滴定，不影响测定结果。8.5 8.5 磷的测定磷的测定vP使钢铁具有使钢铁具有冷脆性冷脆性，但同时又可避免轧，但同时又可避免轧钢时轧辊与压件粘合，使其易于铸造钢时轧辊与压件粘合，使其易于铸造。v磷的磷的测定方法：测定方法：有重量法、滴定法、光度法。有重量法、滴定法、光度法。v一般：使一般：使PPO43-，再与钼酸铵反应生成磷钼酸，再与钼酸铵反应生成磷钼酸，在此基础上可用重量法、酸碱滴定法、在此基础上可用重量法、
33、酸碱滴定法、磷钼蓝光度磷钼蓝光度法法进行测定。进行测定。v部颁标准：部颁标准：磷钼蓝光度法磷钼蓝光度法8.5磷的测定磷的测定磷钼蓝光度法磷钼蓝光度法v原理：原理：试样分解试样分解，使使PPO43-，磷钼杂多酸磷钼杂多酸磷钼杂多酸磷钼杂多酸磷钼蓝磷钼蓝,于于660nm波长处测吸光度。波长处测吸光度。v测定的条件：测定的条件：v酸度酸度：0.8-1.1mol/LHNO30.7mol/L时，过量的钼酸铵也被时，过量的钼酸铵也被SnCl2还原；还原；1.1-1.4mol/L时，只有部分磷钼黄被时，只有部分磷钼黄被SnCl2还原；还原；1.4mol/L时，磷钼蓝分解，无蓝色产生。时，磷钼蓝分解，无蓝色产
34、生。v硅硅的干扰：形成蓝色的硅钼蓝，干扰测定的干扰：形成蓝色的硅钼蓝，干扰测定加钼酸铵后快速加入酒石酸还原剂，与多余的钼酸铵加钼酸铵后快速加入酒石酸还原剂，与多余的钼酸铵反应，阻止其与硅反应；反应，阻止其与硅反应；v基体基体Fe3的干扰：用的干扰：用NaF络合，消除；络合，消除；钼酸铵钼酸铵(黄色黄色)SnCl2还原还原8 8.6.6 锰的测定锰的测定v锰锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于钢中的硫所引起的热脆性，从而改善于钢中的硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增加锰的含量加锰的含量,可提高钢的强度和硬
35、度。可提高钢的强度和硬度。v锰锰在钢中通常以固溶体及化合态形式存在钢中通常以固溶体及化合态形式存在。在。普通钢中含锰量为普通钢中含锰量为0.258，低合金锰钢中锰的含量为低合金锰钢中锰的含量为0.81.5，耐磨的高锰钢的锰量达耐磨的高锰钢的锰量达14。v锰的化合物易溶于硫酸、稀硝酸，形成锰的化合物易溶于硫酸、稀硝酸，形成二价离子。在锰的化台物中，二价锰离二价离子。在锰的化台物中，二价锰离子最稳定。这种离子在酸性条件下可能子最稳定。这种离子在酸性条件下可能被氧化成七价锰，即高锰酸。用还原剂被氧化成七价锰，即高锰酸。用还原剂标准溶液滴定或根据高锰酸根颜色的深标准溶液滴定或根据高锰酸根颜色的深度与含
36、量成正比来用分光光度法都可测度与含量成正比来用分光光度法都可测定锰含量。定锰含量。v锰的分析方法：锰的分析方法：v国家标准分析方法有：国家标准分析方法有：GBT223.41988钢铁及合金化学分析方法钢铁及合金化学分析方法硝酸硝酸铵氧化容量法测定锰量铵氧化容量法测定锰量；GBT223.58一一1987钢铁及合金化学分析方法钢铁及合金化学分析方法亚砷亚砷酸钠一亚硝酸钠滴定法测定锰量酸钠一亚硝酸钠滴定法测定锰量；GBT223.631988钢铁及合金化学分析方法钢铁及合金化学分析方法高碘高碘酸钢酸钢(钾钾)光度法测定锰量光度法测定锰量；GBT223.64-1988钢铁及合金化学分析方法钢铁及合金化学
37、分析方法火焰火焰原于吸收光谱法测定锰量原于吸收光谱法测定锰量。v工厂实用分析方法有：工厂实用分析方法有：过硫酸铵法、分光光度法过硫酸铵法、分光光度法。（一）（一）过硫酸铵与银盐氧化一亚砷酸钠与亚硝酸钠滴定法过硫酸铵与银盐氧化一亚砷酸钠与亚硝酸钠滴定法v1方法要点方法要点试样以硫、磷、硝混酸溶解，并以硝酸银为催化剂，用过试样以硫、磷、硝混酸溶解，并以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵将锰氧化为高锰酸。然后用亚砷酸钠硫酸铵将锰氧化为高锰酸。然后用亚砷酸钠-亚硝酸钠还原。亚硝酸钠还原。v2主要反应主要反应氧化：氧化：2Mn(NO3)2+5(NH4)2S2O8+8H2O=2HMnO4+5(NH4)2SO4+4
38、HNO3+5H2SO4滴定滴定:2HMnO4+5Na3AsO3+4HNO3=5Na3AsO4+2Mn(NO3)2+2H2O 2HMnO4+5NaNO2+4HNO3=5NaNO3+2Mn(NO3)2+2H2Ov3试剂试剂(1)混酸甲混酸甲(硫酸硫酸+磷酸磷酸+硝酸硝酸+水水=100+125+250十十525)。(2)混酸乙混酸乙(硝酸硝酸+磷酸磷酸+水水=50+700+250)。(3)王水王水(盐酸盐酸+硝酸硝酸=3+1)。(4)高氯酸高氯酸(浓浓)。(5)硝酸银溶液硝酸银溶液(1.7)。(6)过硫酸铵溶液过硫酸铵溶液(25)。(7)氯化钠溶液氯化钠溶液(1)。(8)亚砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液亚
39、砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液c1/2(Na3AsO3-NaNO3)=0.05mol/L称取称取1.25g三氧化二砷固体于三氧化二砷固体于250mL烧烧杯中，加入杯中，加入50mLNaOH溶液溶液(1molL)，微热使其溶解，然，微热使其溶解，然后用硫酸溶液后用硫酸溶液c(1/2H2SO4)=1mol/L中和至中性，加入中和至中性，加入2g碳碳酸氢钠，酸氢钠，0.95g亚硝酸钠，待完全溶解后移入亚硝酸钠，待完全溶解后移入1L容量瓶中，容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。用水稀释至刻度，摇匀。v4分析步骤分析步骤(1)普通钢及低合金钢中锰的测定普通钢及低合金钢中锰的测定称取称取0.5000g试样于试样于2
40、50mL锥形瓶中，加入锥形瓶中，加入30mL混酸甲，加热溶解，煮沸混酸甲，加热溶解，煮沸23min，以驱尽氮的氧化物。于溶液中加入，以驱尽氮的氧化物。于溶液中加入80mL水，水，5mL硝硝酸银溶液，酸银溶液，10mL过硫酸铵溶液，加热煮沸过硫酸铵溶液，加热煮沸3040s，取，取下静置下静置1-2min。流水冷却至室温。流水冷却至室温。溶液中加入溶液中加入5mL氯化钠溶液，立即用亚砷酸钠亚硝酸钠氯化钠溶液，立即用亚砷酸钠亚硝酸钠滴定至红色消失。滴定至红色消失。(2)高锰钢中锰的测定高锰钢中锰的测定称取称取0.1000g试样于试样于250mL锥形瓶锥形瓶中，加入中，加入10mL混酸乙，低温溶解，并
41、驱尽氮氧化物。加入混酸乙，低温溶解，并驱尽氮氧化物。加入80mL水，水，10mL硝酸银溶液，硝酸银溶液，40mL过硫酸铵溶液，加热，过硫酸铵溶液，加热，煮沸煮沸30-40s。取下，静置。取下，静置1min，流水冷却至室温；，流水冷却至室温；加入加入5mL氯化钠溶液，摇匀立即用亚砷酸钠一亚硝酸钠氯化钠溶液，摇匀立即用亚砷酸钠一亚硝酸钠滴至红色消失。滴至红色消失。(3)高铬钢中锰的测定高铬钢中锰的测定称取称取0.5000g试样于试样于250mL锥形瓶锥形瓶中加入中加入10mL王水，加热溶解再加入王水，加热溶解再加入10mL高氯酸，加热高氯酸，加热至冒高氯酸白烟，用浓盐酸使铬挥发尽，并驱尽至冒高氯酸
42、白烟，用浓盐酸使铬挥发尽，并驱尽Cl-至近干，至近干，取下，稍冷。取下，稍冷。以下操作同以下操作同(1)普通钢及低合金钢中锰的测定普通钢及低合金钢中锰的测定v5计算计算w(Mn)=Vf/m100式中式中w(Mn)试样中锰的质量分数，；试样中锰的质量分数，；V消耗亚砷酸钠一亚硝酸钠的体积，消耗亚砷酸钠一亚硝酸钠的体积，mL；f亚砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液对锰的滴定亚砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液对锰的滴定度，度，gmL；m称取的试样量，称取的试样量，g。v6附注附注(1)分析生铁或钢中含有石墨碳时，加入分析生铁或钢中含有石墨碳时，加入25mL水将水将溶液稀释，并将石墨碳及硅酸沉淀滤去，用硝酸溶液溶液稀释
43、，并将石墨碳及硅酸沉淀滤去，用硝酸溶液(2)洗涤数次。洗涤数次。(2)溶液煮沸时间不能太长，否则分析结果偏低。溶液煮沸时间不能太长，否则分析结果偏低。(3)标准样品和试样溶液滴定速度要求一致。标准样品和试样溶液滴定速度要求一致。(4)高铬钢等难溶试样，可先加浓盐酸初步溶解后，高铬钢等难溶试样，可先加浓盐酸初步溶解后，补加适量硝酸处理。补加适量硝酸处理。(5)赶赶Cl-时，要求冒高氯酸白烟时间达时，要求冒高氯酸白烟时间达1min以上，以上，以后继续操作至加硝酸银溶液时应无白色沉淀产生为以后继续操作至加硝酸银溶液时应无白色沉淀产生为宜；可适当补加硝酸及高氯酸冒烟除尽宜；可适当补加硝酸及高氯酸冒烟除
44、尽Cl-。7测定范围：测定范围：锰含量锰含量10v(二二)分光光度法分光光度法1方法要点方法要点以酸溶解试样，用硝酸银作催化剂，过硫酸铵氧以酸溶解试样，用硝酸银作催化剂，过硫酸铵氧化锰成高锰酸，测定吸光度。化锰成高锰酸，测定吸光度。2试剂试剂(1)王水王水(盐酸十硝酸盐酸十硝酸=2+1)。(2)高氯酸高氯酸(浓浓)。(3)混合酸混合酸1g硝酸银溶于硝酸银溶于500mL水中，加入水中，加入25mL浓硫酸，浓硫酸，30mL浓磷酸浓磷酸30mL浓硝酸，用水稀释至浓硝酸，用水稀释至1L。(4)过硫酸铵溶液过硫酸铵溶液(15)。(5)EDTA溶液溶液(5)。(6)高锰酸钾标准溶液高锰酸钾标准溶液c(1/
45、5KMnO4)=0.01mol/L。v3分析步骤分析步骤称取称取0.5000g试样于试样于150mL锥形瓶中，加入锥形瓶中，加入1520mL王水，加热溶解后加人王水，加热溶解后加人5mL高氯酸，继续加高氯酸，继续加热至冒白烟热至冒白烟1min。冷却，加入少量水溶解盐类，并。冷却，加入少量水溶解盐类，并移人移人50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。吸取吸取5mL试液于试液于150mL锥形瓶中，加入锥形瓶中，加入20mL混混合酸，加热近沸加入合酸，加热近沸加入5mL过硫酸铵溶液，煮沸过硫酸铵溶液，煮沸1min。冷却后，移人。冷却后，移人50mL容量瓶中用水稀释至容
46、量瓶中用水稀释至刻度，摇匀。刻度，摇匀。空白液：取少量试液加入空白液：取少量试液加入2滴滴EDTA溶液，至颜色溶液，至颜色褪尽。褪尽。在渡长在渡长530nm处，用处，用2cm比色皿，用空白液调零，比色皿，用空白液调零，测定吸光度。测定吸光度。v4标准曲线的绘制标准曲线的绘制(1)标准样品的曲线称取相同或相近牌号，不同锰量的标标准样品的曲线称取相同或相近牌号，不同锰量的标准样品，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。准样品，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。(2)标液的曲线标液的曲线吸取吸取1，3，5，7，9mL高锰酸钾标准溶液高锰酸钾标准溶液于一组于一组50mL容量瓶中，用水稀释至刻度
47、，摇匀，同试样操容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。5附注附注(1)本法最适于高铬钢、镍铬不锈钢中锰的测定。本法最适于高铬钢、镍铬不锈钢中锰的测定。(2)碳钢或低合金钢可用以下方法：称取碳钢或低合金钢可用以下方法：称取0.10000.5000g试样加试样加20mL混酸溶解加过硫酸铵混酸溶解加过硫酸铵5mL，并加热煮沸，并加热煮沸1min，冷却后以水稀释至，冷却后以水稀释至50mL。以水作空白测其吸光度。以水作空白测其吸光度。(3)生铁试样溶解后，需将石墨碳滤去，以后按生铁试样溶解后，需将石墨碳滤去，以后按(2)碳钢或碳钢或低合
48、金钢步骤进行。低合金钢步骤进行。6测定范围测定范围锰含量锰含量0.0701.00。8 8.7.7 硅的测定硅的测定8.7硅的测定硅的测定v测定方法很多：测定方法很多：重量法重量法，滴定法滴定法，光度法光度法等。等。重量法重量法是最经典的测定方法，具有准确、适用是最经典的测定方法，具有准确、适用范围广等特点范围广等特点。光度法光度法具有简单、快速、准确等特点，是目前具有简单、快速、准确等特点，是目前实际应用最广泛的方法。其中应用最多的是实际应用最广泛的方法。其中应用最多的是硅硅钼蓝光度法。钼蓝光度法。v以下介绍以下介绍硅钼蓝光度法硅钼蓝光度法。一、方法原理一、方法原理v试样用稀酸溶解后，使硅转化
49、为试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸可溶性硅酸:v3FeSi+l6HNO3=3Fe(NO3)3+3H4SiO4+7NO+2H2OvFeSi+H2SO4+4H2O=FeSO4+H4SiO4+3H2 v加加 入入 KMnO4氧氧 化化 Fe2+，过过 量量 的的 KMnO4再再 用用 NaNO2还原；还原；v在在弱弱酸酸性性溶溶液液中中，加加入入钼钼酸酸，使使其其与与H4SiO4反反应应生生成成氧氧化化型型的的黄黄黄黄色色色色硅硅钼钼杂杂多多酸酸(硅硅钼钼黄黄)，在在草草酸酸的作用下，用的作用下，用硫酸亚铁铵硫酸亚铁铵将其还原为将其还原为硅钼蓝。硅钼蓝。vH4SiO4+12H2MoO4=HH8
50、 8Si(MoSi(Mo2 2OO7 7)6 6+10H2Ov于波长于波长810nm处测定处测定硅钼蓝硅钼蓝的吸光度。的吸光度。v本法适用于铁、碳钢、低合金钢中本法适用于铁、碳钢、低合金钢中0.030l.00%酸溶硅含量的测定。酸溶硅含量的测定。一、方法原理一、方法原理二、主要试剂与仪器二、主要试剂与仪器v1.试剂试剂11纯铁（硅的含量小于纯铁（硅的含量小于0.002%）；）；12钼酸铵溶液（钼酸铵溶液（50g/L）；）；13草酸溶液草酸溶液(50g/L)14硫酸亚铁铵溶液硫酸亚铁铵溶液(60g/L)；15硅标准溶液硅标准溶液(20 g/mL)v2仪器仪器721等类型的光度计。等类型的光度计。