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1、第五章第五章第五章第五章 金属材料分析金属材料分析金属材料分析金属材料分析钢铁分析钢铁分析铝及铝合金分析铝及铝合金分析金属材料金属材料简介介金属材料是由金属元素或以金属元素金属材料是由金属元素或以金属元素为主构成的具有主构成的具有金属特性的材料的金属特性的材料的统称，具体可分称，具体可分为包括黑色金属材包括黑色金属材料、有色金属材料和特种金属材料等。料、有色金属材料和特种金属材料等。黑色金属材料又称黑色金属材料又称钢铁材料，包括含材料，包括含铁9090以上以上的工的工业纯铁，含碳，含碳2 24 4的的铸铁，含碳小于，含碳小于 2 2的的碳碳钢，以及各种用途的，以及各种用途的钢结构、不构、不锈钢
2、、耐、耐热钢、高、高温合金、精密合金等。温合金、精密合金等。有色金属材料是指除有色金属材料是指除铁、铬、锰以外的全部金属以外的全部金属及其合金，通常分及其合金，通常分为轻金属、重金属、金属、重金属、贵金属、半金金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。属、稀有金属和稀土金属等。特种金属材料包括不同用途的特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功构金属材料和功能金属材料。其中有通能金属材料。其中有通过快速冷凝工快速冷凝工艺获得的非晶得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；米晶金属材料等；还有有隐身、抗身、抗氢、超、超导、形、形态记忆、耐磨、减振阻尼等、耐磨、减振
3、阻尼等特殊功能合金，以及复合金属材料等。特殊功能合金，以及复合金属材料等。第一节 钢铁分析 概述概述 碳的测定碳的测定 硫的测定硫的测定 磷的测定磷的测定 锰的测定锰的测定 硅的测定硅的测定 其它测定法介绍其它测定法介绍 概述概述 了解了解钢的生的生产过程，程，从而从而进一步理解五大元素一步理解五大元素在在钢中的作用，中的作用，证明明测定定的意的意义 。钢铁是是铁和碳的合金，和碳的合金，其化学成分中大多数元素其化学成分中大多数元素 是是铁，还含有碳、硅、含有碳、硅、锰、磷、硫等元素。磷、硫等元素。一、钢的生产过程一、钢的生产过程 铁铁矿矿石石和和焦焦炭炭、石石灰灰石石按按确确定定比比例例协协作
4、作，经经过过高高温温煅煅烧烧、冶冶炼炼，则则铁铁矿矿石石被被焦焦炭炭还还原原，生生成成粗粗制制的的铁铁，称称生生铁铁。反反应应历历程程较较困困难难，可可用用下下式式代表：代表：铁矿石石主主要要含含有有硅硅酸酸盐状状态存存在在的的其其他他金金属属或或非非金金属属杂质的的氧氧化化铁，经冶冶炼大大部部分分杂质转化化成成炉炉渣渣，分分别除除去去，有有少少量量杂质C C、MnMn、SiSi、S S、P P等残存在生等残存在生铁中。中。假假如如将将生生铁的的其其他他协助助材材料料协作作，进一一步步冶冶炼，则杂质被被进一一步步氧氧化化除除去去，同同时限限制制含含碳碳量量降降至至确确定定限限度度，硅硅猛猛等等
5、元元素素含含量量很很低低，硫硫磷磷等等杂质降降至至0.05%0.05%以以下下，则成成为铁及及碳碳的的合金碳素合金碳素钢。例：例：特种特种钢：若若适适当当提提高高钢中中SiSi或或MnMn含含量量，或或加加入入确确定定量量的的NiNi，CrCr，W W，MoMo，V V，TiTi等等金金属属，成成为特特种种钢（铁合金或合金合金或合金钢）。）。加Ni、Cr、W、Ti等又分别称为Ni钢、Cr钢、W钢、Ti钢。加Ni增加钢的强度及韧性多用于承受冲击或强大压力的制件含Ni 36%铸钢受热时几乎不膨胀可制精密仪器 加Cr耐热耐腐蚀性较强，多用于制造滚珠轴承或工具含Cr 12.5 18%的铬钢或含铬 0.
6、6 1.75%、Ni 1.25%的镍铬钢，又称不锈钢，可制高压锅。加W有极强的耐热性，受热至白热化仍不软化常制运转的机件或刀具。高速切削钢：含W 1518%V 13%Cr 25%合金钢 含Mo、V、Ti等合金钢和钨钢性能相像。各种合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。含有确定量V、Ti，而C又是以球状存在的，称“球墨铸铁”。具有和某些合金钢类似的特殊性能，可代替合金钢运用。二、各元素在钢中的形态和作用主要讲解并描述C、S、Si、Mn、P（一）碳1、钢铁中的C来源：碳是钢铁的主要成分之一，它干脆影响着钢铁的性能。碳是区分铁与钢，确定钢号、品级的主要标记。2、形态：两种 碳碳是是对钢性性能能起起确确
7、定定作作用用的的元元素素。碳碳在在钢中中可可作作为硬硬化化剂和和加加强剂，正正是是由由于于碳碳的的存存在在，才能用才能用热处理的方法来理的方法来调整和改善其机械性能。整和改善其机械性能。对存在状存在状态的影响的影响 灰口生灰口生铁，石墨，石墨C C多，多，软而而韧 白口生白口生铁，化合物，化合物C C多，硬而脆多，硬而脆 碳素碳素钢据据C C 含量分三含量分三类，低、中、高碳素，低、中、高碳素钢（二）硅（二）硅 1 1、来源、来源 由原料由原料矿石引入或脱氧及特殊石引入或脱氧及特殊须要要而有意加入。而有意加入。2 2、形、形态主要以硅化物：主要以硅化物：FeSi FeSi、MnSi MnSi、
8、FeMnSi FeMnSi 存在存在在高硅在高硅钢中，一部分以中，一部分以SiCSiC存在，存在，也有也有时形成固熔体或硅酸形成固熔体或硅酸盐。3 3、性能、性能 (1)(1)增加增加钢的硬度、的硬度、弹性及性及强度，提度，提高抗氧化高抗氧化实力及力及耐酸性。耐酸性。(2)(2)促使促使C C以游离以游离态石墨状石墨状态，使，使钢高于流淌性，高于流淌性，易于易于铸造。造。(3)(3)类型类型 a a 一般生铁或碳素钢一般生铁或碳素钢SiSi含量含量1%0.8%碳素钢碳素钢 Mn 0.3 0.8%高锰钢高达高锰钢高达13%-14%如如含含锰锰0.8%-14%为为各各种种型型号号的的高高锰锰钢钢，
9、具具有有良良好好的的弹弹性性及及耐耐腐腐蚀蚀性性。用用于于制造弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等。制造弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等。含含Mn 12%-20%的铁合金为的铁合金为镜铁镜铁含含Mn 60%-80%的铁合金为的铁合金为锰铁锰铁 上两种主要用于炼钢做脱硫剂上两种主要用于炼钢做脱硫剂（四）硫（四）硫 1 1 来源来源 主要由焦炭或原料矿石引入钢铁主要由焦炭或原料矿石引入钢铁 2 2 形态形态 主要以主要以MnSMnS或或FeSFeS状态存在状态存在 若：若：3 性能 使钢产生“热脆性”有害成分 缘由：为什么产生热脆性？FeS的熔点较低，最终凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制钢铁时，FeS熔
10、融，钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。（五）磷（五）磷 1 来源来源：由原料中引入，有时也为了：由原料中引入，有时也为了特殊须要而有意加入特殊须要而有意加入 2 形态：以形态：以Fe2P或或Fe3P状态存在状态存在 3 性能：磷化铁硬度较强，以至钢铁性能：磷化铁硬度较强，以至钢铁难于加工，并使钢铁产生难于加工，并使钢铁产生“冷脆性冷脆性”也是有也是有害杂质作用害杂质作用(事物都有其另一面事物都有其另一面)P 流淌性流淌性 易铸造易铸造 并可并可避开在轧钢时轧辊与压件粘合避开在轧钢时轧辊与压件粘合 在特殊状况下常有意加入确定量在特殊状况下常有意加入确定量P达达此目的。此目的。4.类型类型:生铁生铁
11、P0.3%一般碳素钢一般碳素钢0.06%优质钢优质钢0.03%特殊用途：轧辊钢高达特殊用途：轧辊钢高达 0.4 0.5%炼钢或铸钢用的磷铁炼钢或铸钢用的磷铁 15 20%之间之间.以上归纳成如下表：以上归纳成如下表：C CSiSiMnMnS SP P形形态态 固溶体固溶体碳化物碳化物FeFe3 3C,C,MnMn3 3C,CrC,Cr3 3C,C,WC,MoC.WC,MoC.游离石墨碳游离石墨碳主要硅化物：主要硅化物：FeSi,MnSiFeSi,MnSi高碳钢部分高碳钢部分SiCSiC有时固熔体或有时固熔体或硅酸盐硅酸盐 MnC,MnC,MnS,MnS,FeMnSiFeMnSi 固固熔体熔体M
12、nS,MnS,FeSFeSFeFe2 2P,P,Fe Fe3 3P P来来源源焦炭焦炭原料矿石；脱原料矿石；脱氧或特殊需氧或特殊需要加入要加入原料矿原料矿石；作石；作脱硫脱脱硫脱氧剂氧剂焦炭或焦炭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高高低低 产生热脆产生热脆性性产生冷脆性产生冷脆性延展性韧性延展性韧性熔点熔点钢中钢中S0.05%生铁生铁0.35%生铁生铁P0.3%一般碳素一般碳素钢钢0.06%优质钢优质钢0.03%轧轧辊钢高达辊钢高达 0.4 0.5%磷铁磷铁 15 20%之间之间弹性强度抗弹性强度抗
13、氧化性氧化性流动性流动性易于铸造易于铸造（促使（促使C以游离态）以游离态）易于铸造防易于铸造防止轧辊轧止轧辊轧件间粘合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三三 、检测意义检测意义 综上所述，综上所述，C C是确定钢铁型号及用途是确定钢铁型号及用途主要指标主要指标 Si Si、MnMn干脆影响钢铁性能干脆影响钢铁性能(有益的有益的)限制确定量限制确定量S S、P P有害成分有害成分 严格降至确定量严格降至确定量 因此，对于生铁和碳素钢：因此，对于
14、生铁和碳素钢：C C、SiSi、MnMn、S S、P P等五等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产限种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产限制的重要指标制的重要指标.碳的碳的测定定 测测定定各各种种形形态态的的碳碳属属于于相相分分析析；在在成成分分分分析析中中，一一般般钢钢样样只只测测定定总总碳碳量量。生生铁铁试试样样除除测测定定总总碳碳量量外外，常常分分别别测测定定游离碳和化合碳的含量。游离碳和化合碳的含量。总碳量的测定方法总碳量的测定方法 方方法法有有很很多多，但但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烧，使使之之转转化化为为二二氧氧化化碳碳再再用用
15、适适当当方方法法测定。测定。归纳起来可分为三大类：归纳起来可分为三大类：物理法物理法 化学法化学法 物理化学法物理化学法燃燃烧-气体容气体容积法法(气体容量法气体容量法)燃烧燃烧-气体容积法是目前国内外广泛接气体容积法是目前国内外广泛接受的标准方法。本法成本低，有较高的受的标准方法。本法成本低，有较高的精确度，测得结果是总碳量的确定值。精确度，测得结果是总碳量的确定值。其缺点是要求有较娴熟的操作技巧，分其缺点是要求有较娴熟的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。析时间较长，对低碳试样测定误差较大。（一）方法原理（一）方法原理 试试样样在在12001300的的高高温温O2气气流流中燃烧
16、，钢铁中的碳被氧化生成中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成CO2:C+O2 =CO2 4Fe3C+13O2 =4CO2+6Fe2O3 Mn3C +3O2 =CO2+Mn3O 3FeS+5O2 =Fe3O4+3SO2 3MnS+5O2=Mn3O4+3SO2 用用脱脱硫硫剂(活活性性MnO2)MnO2)吸吸取取SO2SO2生生成成的的CO2CO2与与过剩剩的的O2O2经导管管引引入入量量气气管管，测定定容容积，然然后后通通过装装有有KOHKOH溶液的吸取器，吸取其中的溶液的吸取器，吸取其中的CO2CO2 CO2 CO2十十2KOH =K2CO32KOH =K2CO3十十H2OH2O 剩剩余余的的O2O2再
17、再返返回回量量气气管管中中，依依据据吸吸取取前前后后容容积之之差差，得得到到CO2CO2的的容容积，据据此此计算算出出试样中中碳碳的的质量量分数。分数。（二）主要（二）主要试剂 1.氢氢氧化氧化钾钾吸取吸取剂剂溶液溶液(400g/L)；2.除硫除硫剂剂 活性二氧化活性二氧化锰锰(粒状粒状)或或钒钒酸酸银银。2.1 钒钒酸酸银银；2.2 活性氧化活性氧化锰锰；3.酸性酸性氯氯化化钠钠溶液（溶液（250g/L）；）；4.助助熔熔剂剂 锡锡粒粒(或或锡锡片片)、铜铜、氧氧化化铜铜、纯铁纯铁粉。粉。5.高高锰锰酸酸钾钾溶液（溶液（40g/L）；）；6.甲基橙指示甲基橙指示剂剂（2g/L）。）。v图图1
18、 气体容量法定碳装置气体容量法定碳装置vl.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.干干燥塔，燥塔，7.玻璃磨口塞玻璃磨口塞,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、吸取瓶吸取瓶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.温度自动限制器温度自动限制器.15.供氧旋塞供氧旋塞v（三）（三）仪器器（四）分析步（四）分析步骤 将将炉炉温温升升至至1200120013501350，检检查查
19、管管路路及及活活塞塞是是否否漏漏气气，装装置置是是否否正正常常，燃燃烧烧标标准准样样品品，检检查查仪仪器器及操作。及操作。称称取取适适量量试试样样置置于于瓷瓷舟舟中中，将将适适量量助助熔熔剂剂覆覆盖盖于于试试样样上上面面，打打开开玻玻璃璃磨磨口口塞塞，将将瓷瓷舟舟放放入入瓷瓷管管内内，用用长长钩钩推推至至高高温温处处，马马上上塞塞紧紧磨磨口口塞塞。预预热热lminlmin，依依据据定定碳碳仪仪操操作作规规程程操操作作，测测定定其其读读数数(体体积积或或含含量量)。打打开开磨磨口口塞塞，用用长长钩钩将将瓷瓷舟舟拉拉出出，即即可可进进行行下下一一试样分析。试样分析。（五）（五）测定条件定条件 1
20、1试样试样的燃的燃烧烧程度程度 燃燃烧烧温度温度;助熔助熔剂剂降低燃降低燃烧烧温度温度;通通O2O2速度速度 2 2硫的干硫的干扰扰及消退及消退 在在高高温温O2O2气气流流中中燃燃烧烧时时，试试样样中中硫硫也也转转化化为为SO2SO2：假假如如生生成成的的SO2SO2，在在吸吸取取前前未未能能除除去去，同同样样被被KOHKOH溶溶液液吸吸取取，干干扰扰碳碳的的测测定定。常常用用MnO2MnO2除除去混合气体中的去混合气体中的SO2SO23.3.测定中应留意的问题测定中应留意的问题 1.1.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%;0.005%;2.2.样品的放置要匀整地铺
21、在燃烧舟中样品的放置要匀整地铺在燃烧舟中;3.3.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300300500mm)500mm)4.4.更换水准瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾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，溶液后，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。才可进行试样测定。5.5.对测定定含含硫硫量量较高高的的试样(大大于于0.2%)0.2%)，应增增加加除硫除硫剂量或增加一个除硫管。量或增加一个除硫管。6.6.吸吸取取器器、水水准准瓶瓶内内溶溶液液以以及及混混合合气气体体
22、三三者者的的温温度度应基本相同，否基本相同，否则将将产生正生正负空白空白值。7.7.如如分分析析完完高高碳碳试样后后，应空空通通一一次次，才才可可以以接接着做低碳着做低碳试样分析。分析。8.8.当当洗洗气气瓶瓶中中硫硫酸酸体体积显著著增增加加及及二二氧氧化化锰变白白时，说明已失效，明已失效，应刚好更好更换。9.9.视察察试样是是否否完完全全燃燃烧，如如燃燃烧不不完完全全，需需重重新分析。新分析。10.10.10.10.炉炉炉炉子子子子升升升升温温温温应应起起起起先先先先慢慢慢慢，逐逐逐逐步步步步加加加加速速速速，以以以以延延延延长长硅硅硅硅碳碳碳碳棒寿命。棒寿命。棒寿命。棒寿命。11.11.1
23、1.11.分分分分析析析析前前前前，应应先先先先检检查查仪仪器器器器各各各各部部部部分分分分是是是是否否否否漏漏漏漏气气气气。工工工工作作作作起起起起先先先先前前前前及及及及工工工工作作作作中中中中，均均均均应应燃燃燃燃烧烧标标准准准准样样品品品品，判判判判定定定定工作工作工作工作过过程中程中程中程中仪仪器的精确性。器的精确性。器的精确性。器的精确性。12.12.12.12.吸吸吸吸取取取取前前前前后后后后视视察察察察刻刻刻刻度度度度的的的的时时间间应应一一一一样样。吸吸吸吸取取取取后后后后视视察察察察刻刻刻刻度度度度时时，量量量量气气气气管管管管及及及及水水水水准准准准瓶瓶瓶瓶内内内内液液液
24、液面面面面与与与与视视线线应应处处在同一水平在同一水平在同一水平在同一水平线线上。上。上。上。13.13.13.13.吸吸吸吸取取取取器器器器中中中中氢氢氧氧氧氧化化化化钾钾溶溶溶溶液液液液运运运运用用用用久久久久后后后后也也也也应应进进行行行行更更更更换换，一一一一般般般般在在在在分分分分析析析析2000200020002000次次次次后后后后更更更更换换，否否否否则则吸吸吸吸取取取取效效效效率率率率降低，使降低，使降低，使降低，使测测定定定定结结果偏低。果偏低。果偏低。果偏低。硫的硫的测定定 硫的测定方法很多。经典的硫酸钡硫的测定方法很多。经典的硫酸钡重量法用于测定高硫试样。燃烧重量法用于
25、测定高硫试样。燃烧滴定滴定法具有简洁、快速、精确及适应面广的法具有简洁、快速、精确及适应面广的特点，被广泛接受，它也是国内外的标特点，被广泛接受，它也是国内外的标准方法。准方法。介绍燃烧介绍燃烧滴定法中的燃烧滴定法中的燃烧碘酸碘酸钾容量法钾容量法 (一一)原原 理理 将将钢钢铁铁试试样样于于12501350的的高高温温下下通通氧氧燃燃烧烧，使使硫硫全全部部转转化化为为二二氧氧化化硫硫，将将生生成成的的二二氧氧化化硫硫用用淀淀粉粉溶溶液液吸吸取取，用用碘碘酸酸钾钾标标准准溶溶液液滴滴定定至至浅蓝色为终点浅蓝色为终点:燃烧：燃烧：4FeS+O2 =2Fe2O3+4SO2 3MnS+5O2 =Mn3
26、O4+3SO2 吸取：吸取：SO2+H2O=H2SO3滴滴定定：KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2O H2SO3+I2+H2O =H2SO4+2HI(二二)主要试剂及仪器主要试剂及仪器 1碘酸碘酸钾标钾标准滴定溶液准滴定溶液 c(1/6K103)=0.01000mol/L、0.001000mol/L、0.0002500mol/L；2淀粉吸取液淀粉吸取液(10g/L)；3.助熔助熔剂剂（三）仪器装置（三）仪器装置v定硫仪的滴定部分装置定硫仪的滴定部分装置 v1.球形管球形管 2.吸取杯吸取杯 3.滴定管滴定管(四四)测定步骤测定步骤 将将炉炉温温升升至至120012001350
27、1350C C，检查装装置置是是否否正正常常，于于定定硫硫吸吸取取杯杯中中加加入入淀淀粉粉吸吸取取液液（硫硫小小于于0.01%0.01%用用低低硫硫吸吸取取杯杯，加加20mL20mL吸吸取取液液；硫硫大大于于0.01%0.01%用用高高硫硫吸吸取取杯杯，加加60mL60mL吸吸取取液液），以以6006001500mL/min1500mL/min的的流流速速通通氧氧，用用碘碘酸酸钾标准准滴滴定定溶溶液液滴滴定定至至浅浅蓝色色不不褪褪，作作为终点色点色泽，关，关闭氧气。氧气。称取适量称取适量试样，置于瓷舟中，加入适量助，置于瓷舟中，加入适量助熔熔剂，将瓷舟推至高温，将瓷舟推至高温处，预热0.50.
28、51.5min1.5min，通氧，限制氧速，通氧，限制氧速为150015002000mL/min2000mL/min，燃，燃烧后的混合气体后的混合气体导入吸取杯中，使淀粉吸取液入吸取杯中，使淀粉吸取液蓝色起先消褪，色起先消褪，马上用碘酸上用碘酸钾标准溶液滴定并使准溶液滴定并使液面保持液面保持蓝色，当吸取液褪色色，当吸取液褪色缓慢慢时，滴定速，滴定速度也相度也相应减减馒，直至吸取液的色，直至吸取液的色泽与原来的与原来的终点色点色泽相同，相同，间歇通气后，色歇通气后，色泽不不变即即为终点。点。计算计算vT 碘酸钾标准溶液对硫的滴定度，碘酸钾标准溶液对硫的滴定度，g/mL；v V 滴滴定定试试样样所
29、所消消耗耗碘碘酸酸钾钾标标准准溶溶液液的的体体积积，mL；v V0滴滴定定空空白白时时所所消消耗耗碘碘酸酸钾钾标标准准溶溶液液的的平平均均体积，体积，mL；v m 试料的质量，试料的质量，g。(五五)测定条件测定条件 助熔剂用量助熔剂用量SO2的转化率的转化率SO2的回收率的回收率连续测定连续测定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 燃烧燃烧酸碱滴定法酸碱滴定法 本本法法接接受受双双氧氧水水溶溶液液作作为为吸吸取取剂剂吸吸取取二二氧氧化化硫硫，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生成成的的H2SO4
30、，即即可可求求出出SO2的质量分数。的质量分数。吸取：吸取：SO2+H2O =H2SO3 H2SO3+H2O2 =H2SO4+H2O 滴滴定定：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O 本本法法克克服服了了SO2在在吸吸取取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要求求，尤尤其其适适合合于于碳碳硫硫的的联联合合测测定定。该该法法终终点点敏敏锐锐，操操作作便便利利；燃燃烧烧过过程程中中即即使使有有SO3产生也能被滴定，不影响测定结果。产生也能被滴定，不影响测定结果。钢铁中磷的测定方法有重量法、滴定法、光度钢铁中磷的测定方法有重量法、滴定法、光度法。一般是使磷转化为磷酸，
31、在与钼酸铵反应生法。一般是使磷转化为磷酸，在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、成磷钼酸，在此基础上可用重量法、酸碱滴定法、磷钼杂多酸光度法进行测定。磷钼杂多酸光度法进行测定。磷的磷的测定定 留意：留意：（1）防止）防止P以以PH3形式挥发损失，运用氧化性形式挥发损失，运用氧化性酸分解样品；酸分解样品；（2）防止）防止Fe 3+消耗还原剂，加入消耗还原剂，加入NaF，使，使Fe 3+形成形成FeF63-.磷磷钼黄光度法黄光度法原理原理：在硝酸介：在硝酸介质中中,正磷酸与正磷酸与钼酸酸铵、钒酸酸铵生成黄色生成黄色磷磷钒钼杂多酸。多酸。max=max=380nm380nm，=
32、2.6103=2.6103。实际常在常在420nm420nm测定，定，=1.3103=1.3103。磷磷钼蓝光度法光度法原理原理：在酸性溶液中，磷酸与：在酸性溶液中，磷酸与钼酸生成黄色的磷酸生成黄色的磷钼杂多多酸，可被硫酸酸，可被硫酸亚铁、二、二氯化化锡、抗坏血酸、硫酸、抗坏血酸、硫酸肼等等还原原为磷磷钼蓝，进行光度行光度测定。定。max=max=905nm905nm，=5.341045.34104，常在，常在690nm690nm测定，定，=1.30104 =1.30104。锰的的测定定 锰是是钢铁中中有有益益元元素素，在在炼钢中中是是良良好好的的脱脱氧氧剂和和脱脱硫硫剂。它它以以金金属属固固
33、熔熔体体MnSMnS状状态存存在在。钢铁中中锰含含量量的的分分析通常接受滴定法和光度法。析通常接受滴定法和光度法。光度法：高光度法：高锰酸酸钾光度法。光度法。试样用用HNO3HNO3溶溶解解，用用H3PO4H3PO4与与Fe3+Fe3+协作作成成无无色色的的Fe(HPO4)2-Fe(HPO4)2-，在在催催化化剂AgNO3AgNO3作作用用下下，以以(NH4)2S2O8(NH4)2S2O8为氧氧化化剂，加加热煮煮沸沸使使Mn2+Mn2+，氧氧化化为紫紫红色色的的MnO4-MnO4-，于于530 530 nmnm波波长下下测定吸光度。定吸光度。试样经硝酸硫酸溶解，锰转化为Mn2+,然后在Ag+的
34、催化下，用过硫酸铵氧化Mn2+为Mn（）。反应方程式如下：3MnS+14HNO3MnS+14HNO3 3=3Mn(NO=3Mn(NO3 3)2 2+3H+3H2 2SOSO4 4+8NO+4H+8NO+4H2 2O O MnS+HMnS+H2 2SOSO4 4=MnSO=MnSO4 4+H+H2 2S S 3Mn3Mn3 3C+28HNOC+28HNO3 3=9Mn(NO=9Mn(NO3 3)2 2+10NO+3CO+10NO+3CO2 2+14H+14H2 2O O 在催化剂AgNO3的作用下，(NH4)2S2O8对Mn2+的催化氧化过程为：2Ag2Ag+S+S2 2O O8 82-2-+2
35、H+2H2 2O=AgO=Ag2 2O O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 5Ag5Ag2 2O O2 2+2Mn+2Mn2+2+4H+4H+=10Ag=10Ag+2MnO+2MnO4 4-+2H+2H2 2O O滴定法原理：滴定法原理：滴定法滴定法：用：用过硫酸硫酸铵将将锰氧化成七价，以氧化成七价，以亚砷酸砷酸钠-亚硝酸硝酸钠标准滴定溶液滴定。准滴定溶液滴定。所产生的MnO4-用还原剂亚砷酸钠-亚硝酸钠标准溶液滴定，发生定量反应：5AsO5AsO3 33-3-+2MnO+2MnO4 4-+6H+6H+=5AsO=5AsO4 43-3-+2Mn+2Mn2+2+3H+3H2 2O O 5N
36、O5NO2 2-+2MnO+2MnO4 4-+6H+6H+=5NO=5NO3 3-+2Mn+2Mn2+2+3H+3H2 2O O硅的硅的测定定 目前钢铁中硅的测定方法很多，主目前钢铁中硅的测定方法很多，主要有重量法，滴定法，光度法等。重量要有重量法，滴定法，光度法等。重量法是最经典的测定方法，具有精确、适法是最经典的测定方法，具有精确、适用范围广等特点用范围广等特点 。光度法具有简洁、快。光度法具有简洁、快速、精确等特点，是目前实际应用最广速、精确等特点，是目前实际应用最广泛的方法。其中应用最多的是硅钼蓝光泛的方法。其中应用最多的是硅钼蓝光度法。度法。(一）方法原理一）方法原理 试样用稀酸溶解
37、后，使硅用稀酸溶解后，使硅转化化为可溶性硅酸可溶性硅酸:3FeSi+l6HNO3=3Fe(NO3)3+3H4SiO4+7NO+2H2O FeSi+H2SO4+4H2O=FeSO4+H4SiO4+3H2 加高加高锰酸酸钾氧化碳化物，再加氧化碳化物，再加亚硝酸硝酸钠还原原过量量的高的高锰酸酸钾，在弱酸性溶液中，加入，在弱酸性溶液中，加入钼酸，使其与酸，使其与H4SiO4反反应生成氧化型的黄色硅生成氧化型的黄色硅钼杂多酸多酸(硅硅钼黄黄)，在草酸的作用下，用硫酸，在草酸的作用下，用硫酸亚铁铵将其将其还原原为硅硅钼蓝:H4SiO4+12H2MoO4=H8Si(Mo2O7)6+10H2O v 于波长81
38、0nm处测定硅钼蓝的吸光度。本法适用于铁、碳钢、低合金钢中0.030l.00%酸溶硅含量的测定。（二）分析步骤（二）分析步骤 称称取取试试样样0.1g0.1g左左右右，置置于于150mL150mL烧烧杯杯中中。加加入入30mL30mL硫硫酸酸(1+17)(1+17)，低低温温缓缓慢慢加加热热（不不要要煮煮沸沸）至至试试样样完完全全溶溶解解（并并不不断断补补充充蒸蒸发发失失去去的的水水分分）。煮煮沸沸，滴滴加加高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液（40g/L)40g/L)至至析析出出二二氧氧化化锰锰水水合合物物沉沉淀淀。再再煮煮沸沸约约lminlmin，滴滴加加亚亚硝硝酸酸钠钠溶溶液液(100g/L)(10
39、0g/L)至至试试验验溶溶液液清清亮亮，接接着着煮煮沸沸lminlmin2min(2min(如如有有沉沉淀淀或或不不溶溶残残渣渣，趁趁热热用用中中速速滤滤纸纸过过滤滤，用用热热水水洗洗涤涤)。冷冷却却至至室室温温，将将试试验验溶溶液液移移入入100mL100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移移取取10.00mL10.00mL上上述述试试验验溶溶液液二二份份，分分别别置置于于50mL50mL容容量量瓶瓶中中(一一份份作作显显色色溶溶液液用用，一一份份作作参参比比溶溶液用液用)显显色色溶溶液液 当当心心加加入入5.0mL5.0mL钼钼酸酸铵铵溶溶液液，混混匀匀。
40、放放置置15min15min或或沸沸水水浴浴中中加加热热30s30s，加加入入l0mLl0mL的的草草酸酸溶溶液液，混混匀匀。待待沉沉淀淀溶溶解解后后30s30s内内，加加入入5.0mL5.0mL的的硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。参参比比溶溶液液 加加入入10.0mL10.0mL草草酸酸溶溶液液、5.0mL5.0mL钼钼酸酸铵铵溶溶液液、5.0mL5.0mL硫硫酸酸亚亚铁铁铵铵溶溶液液，用用水水稀稀释释至至刻刻度度，混匀。混匀。将显色溶液移入将显色溶液移入lcmlcm吸取皿中，以参比溶吸取皿中，以参比溶液为参比，于分光光度计波长液为参比，于分光光度
41、计波长810nm810nm处测量溶处测量溶液的吸光度值。对没有此波长范围的光度计，液的吸光度值。对没有此波长范围的光度计，可于可于680nm680nm处测量。处测量。v思索一下测定波长的问题思索一下测定波长的问题v显色溶液与参比溶液和通常状况下显色溶液与参比溶液和通常状况下所选择的状况有什么区分？所选择的状况有什么区分？Am(g)m1 gA试液试液工工 作作 曲曲 线线v(g/50mL)（三）测定条件（三）测定条件酸度和钼酸铵浓度酸度和钼酸铵浓度 温度和时间温度和时间 试剂的加入依次试剂的加入依次 还原条件及光学性质还原条件及光学性质 干扰及消退干扰及消退 操作留意事项操作留意事项 v驾驭驾驭
42、测硅消退P,As的干扰：酸度是生成硅钼黄或硅钼蓝及解除P,As杂质干扰的重要条件。硅钼黄的在低酸度生成，然后提高酸度至3.04.0mol/L 消退P,As干扰。除P,As杂多酸由谁担当？可加入有机酸：草酸，酒石酸，柠檬酸消退干扰其中以H2C2O4效果最快H2C2O4除了提高酸度除杂质，还有其他作用：H2C2O4作用 a:调整酸度（提高酸度），破坏P,As杂多酸，消退P,As干扰 b:增加Fe2+还原实力并消退Fe3+黄色干扰 五元素快速分析五元素快速分析 一、碳硫联合测定一、碳硫联合测定 二、硅、锰、磷的快速测定二、硅、锰、磷的快速测定 硅，锰，磷的测定硅，锰，磷的测定 SiMnPGB223
43、81规定规定生铁或碳素钢生铁或碳素钢(1)高氯酸脱水重量高氯酸脱水重量法法(2)硅钼蓝比色法硅钼蓝比色法GB223 81(1)亚砷酸钠亚砷酸钠 亚亚硝酸钠容量法硝酸钠容量法(2)硝酸铵氧化容量硝酸铵氧化容量法法GB2233 81(1)二安替比林甲烷二安替比林甲烷磷钼酸重量法磷钼酸重量法(2)磷钼酸铵容量法磷钼酸铵容量法(3)乙酸丁酯萃取磷乙酸丁酯萃取磷钼蓝光度法钼蓝光度法(4)锑磷钼蓝光度法锑磷钼蓝光度法国家冶金部国家冶金部YB35-64磷钼磷钼蓝比色法测定蓝比色法测定四、钢铁中合金元素四、钢铁中合金元素(一）一）铬（二苯碳（二苯碳酰二二肼法）法）在弱酸性介质中，Cr()与二苯碳酰二肼形成紫红
44、色水溶性化合物，于540 nm波特长测定吸光度，在工作曲线上查得相应的浓度，计算铬的含量。Ni2+Ni2+Ni2+Ni2+与丁二与丁二与丁二与丁二酮肟酮肟在中性、弱酸性或弱碱性溶液中在中性、弱酸性或弱碱性溶液中在中性、弱酸性或弱碱性溶液中在中性、弱酸性或弱碱性溶液中形成形成形成形成鲜红鲜红色色色色的螯合物沉淀，此反的螯合物沉淀，此反的螯合物沉淀，此反的螯合物沉淀，此反应应是是是是鉴鉴定定定定Ni2+Ni2+Ni2+Ni2+的特征的特征的特征的特征反反反反应应，丁二，丁二，丁二，丁二酮肟酮肟又称又称又称又称为镍试剂为镍试剂。(二二二二)镍镍例例：丁二酮肟光度法测钢中镍，络合物丁二酮肟光度法测钢中
45、镍，络合物丁二酮肟镍的最大吸取波长为丁二酮肟镍的最大吸取波长为470 nm，但试样中的铁用酒石酸钠掩蔽，但试样中的铁用酒石酸钠掩蔽后，在后，在470 nm处也有确定吸取，干处也有确定吸取，干扰镍的测定。为避开铁的干扰，可以扰镍的测定。为避开铁的干扰，可以选择波长选择波长 520 nm进行测定，虽然测进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰镍的测定。干扰镍的测定。吸光光度法：硫吸光光度法：硫氰酸酸盐吸光光度法吸光光度法方法原理：方法原理：在酸性介在酸性介质中，在确定条件下硫中，在确定条件下硫氰酸酸盐可与可与待待测液中液中+6+6价成价成络合物，合物，经
46、SnCl2SnCl2还原成原成+5+5价价MoMo的的络合物后，可用吸光光度法定量。合物后，可用吸光光度法定量。硫硫氰酸酸盐（SCN-SCN-）可与）可与MoMo形成形成络合物，其中以合物，其中以+5+5价价MoMo的的络合物的橙黄色合物的橙黄色颜色最深，可用于比色定量。色最深，可用于比色定量。（三）钼（三）钼萃取比色，合金钢中钒的测定萃取比色，合金钢中钒的测定三元络合物三元络合物紫红色紫红色萃取光度法萃取光度法=530nmV(IV)氧化剂氧化剂V(V)钽试剂钽试剂CHCl3V-钽试剂钽试剂-ClHCl(3.5mol/L)1 :2 :1（四）钒（四）钒高锰酸钾高锰酸钾（五）钛（五）钛（一）方法
47、（一）方法综述述1 1、过氧化氧化氢光度法光度法2 2、二安替比林甲、二安替比林甲烷光度法光度法3 3、钛铁试剂光度法光度法4 4、苦杏仁酸置、苦杏仁酸置换铜盐溶液返滴定法溶液返滴定法5 5、过氧化氧化氢配位配位铋盐溶液返滴定法溶液返滴定法（二）二安替比林甲（二）二安替比林甲烷光度法光度法1 1、方法原理、方法原理 ：在酸性溶液中：在酸性溶液中TiO2+TiO2+与二安替比林甲与二安替比林甲烷生生成黄色成黄色协作物，于波作物，于波长420nm420nm处测定其吸光度。定其吸光度。其次其次节 铝及及铝合金分析合金分析概述概述（1）类型型：铝合合金金通通常常分分为铸造造用用铝合合金金和和压力力用用
48、铝合合金金，后后者者又又叫叫熟熟合合金金或或变形形铝合合金金。铸造造铝合合金金分分为简洁的的铝硅硅合合金金、特特殊殊铝合合金金如如铝硅硅镁、铝硅硅铜、铝铜铸造造合合金金、铝镁铸造造合合金金、铝锌铸造造合合金金等等。变形形铝合合金金依依据据其其性性能能和和用用途途的的不不同同通通常常分分为铝、硬硬铝、防防锈铝、线铝、锻铝、超硬、超硬铝、特殊、特殊铝和耐和耐热铝等。等。（2 2）分解分解样品方法：品方法：铝及其合金及其合金试样的分解常用的分解常用NaOHNaOH，不溶性的残渣再，不溶性的残渣再用用HNO3HNO3溶解。不干脆用溶解。不干脆用HNO3HNO3或或浓H2SO4H2SO4溶解，以免溶解，
49、以免钝化化。有。有时也用也用HClHCl溶解，不溶性残渣再用溶解，不溶性残渣再用HNO3HNO3分解分解.（3 3）成分：成分：铝是主体元素，是主体元素，纯铝中一般含中一般含97%97%以上；以上；铸造造铝合金合金含含80%80%左右，而左右，而变形形铝合金通常在合金通常在90%90%左右。一般左右。一般纯铝中含有硅、中含有硅、铁、铜等元素，各种等元素，各种铝合金中常合金中常见有硅、有硅、镁、锌、铜、锰等元素，个等元素，个别的的铝合金合金还含有含有镍、铬。分析方法以光度法分析方法以光度法为主。主。1.铝中中铝的的测定定 2.纯铝中中铝的的测定方法可接受定方法可接受EDTA滴定法。滴定法。3.该
50、法法在在微微酸酸性性溶溶液液中中加加入入过量量的的确确定定量量的的EDTA标准准滴滴定定溶溶液液，使使铁、锌、铜等等元元素素与与之之形形成成协作作物物 然然后后在在乙乙酸酸存存在在下下，煮煮沸沸使使铝全全部部形形成成协作作物物，以以XO为指指示示剂，用用硝硝酸酸铅标准滴定溶液回滴准滴定溶液回滴过量的量的EDTA。加加入入氟氟化化物物使使AlEDTAAlEDTA解解蔽蔽，释放放出出与与铝等等量量的的EDTAEDTA，再再用用硝硝酸酸铅标准准滴滴定定溶溶液液滴滴定定，由由此此计算算铝的的质量量分分数数。锡、钛与与EDTAEDTA形形成成的的协作作物物，同同样被被氟氟化化物物所所取取代代，而而释放放