第七章鋼鐵分析

1、第七章第七章 鋼鐵分析鋼鐵分析 7.1 概述概述 7.2 碳的測定碳的測定 7.3 硫的測定硫的測定 7.4 磷的測定磷的測定 7.5 錳的測定錳的測定 7.6 硅的測定硅的測定 7.1 概述概述 了解鋼的生產(chǎn)過程，從而進(jìn)一步理解五大元素在了解鋼的生產(chǎn)過程，從而進(jìn)一步理解五大元素在鋼中的作用，證明測定的意義鋼中的作用，證明測定的意義 。 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 成粗制鐵成生鐵成粗制鐵成生鐵 生鐵C 2.5 - 4%Mn 0.5 - 6%Si 0.5 - 3%S,P(少量) 一、鋼的生產(chǎn)過程一、鋼的生產(chǎn)過程按含碳量分鋼低碳鋼 1.7% （1.7 - 4%）據(jù)Mn Si 量生鐵一般分為灰口生鐵（軟而韌）白口生鐵（硬而脆）Si2%,Mn2%Si促使C以游離態(tài)石墨狀存在Si高流動性強(qiáng)，軟易加工用于鑄造Si4%C以化合態(tài)存在（如Fe3C, Mn阻止以游離態(tài)存在）mp=1200 Co斷口灰色mp=1100Co斷口銀白色Mn高硬難加工多用于煉鋼 鐵礦石和焦

3、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)過高溫煅燒、冶煉，則鐵礦石被焦炭合，經(jīng)過高溫煅燒、冶煉，則鐵礦石被焦炭還原，生成粗制的鐵，稱生鐵。反應(yīng)歷程較還原，生成粗制的鐵，稱生鐵。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)的氧化鐵，經(jīng)冶煉大部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)屬或非金屬雜質(zhì)的氧化鐵，經(jīng)冶煉大部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成爐渣，分離除去，有少量雜質(zhì)化成爐渣，分離除去，有少量雜質(zhì)C C、MnMn、SiSi、S S、P P等殘存在生鐵

4、中。等殘存在生鐵中。 如果將生鐵的其他輔助材料配合，進(jìn)一如果將生鐵的其他輔助材料配合，進(jìn)一步冶煉，則雜質(zhì)被進(jìn)一步氧化除去，同時控制步冶煉，則雜質(zhì)被進(jìn)一步氧化除去，同時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

5、加Ni、Cr、W、Ti等又分別稱為等又分別稱為Ni鋼、鋼、Cr鋼、鋼、W鋼、鋼、Ti鋼。鋼。 加加Ni增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度及韌性多用于承受增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度及韌性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%鑄鋼鑄鋼受熱時幾乎不膨脹可制精密儀器受熱時幾乎不膨脹可制精密儀器 加加Cr耐熱耐腐蝕性較強(qiáng)多用于制造耐熱耐腐蝕性較強(qiáng)多用于制造多用于制造滾珠軸承或工具含多用于制造滾珠軸承或工具含Cr 12.5 18%的鉻鋼或含鉻的鉻鋼或含鉻 0.6 1.75%、Ni 1.25%的鎳鉻鋼，又稱不銹鋼，可制高的鎳鉻鋼，又稱不銹鋼，可制高壓鍋。壓鍋。 加加W有極強(qiáng)的耐熱性，受熱至白熱化仍有極強(qiáng)的耐熱性，受

6、熱至白熱化仍不軟化常制運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)件或刀具。不軟化常制運(yùn)轉(zhuǎn)的機(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。 各種合金鋼具有獨(dú)特的性能而用于特殊各種合金鋼具有獨(dú)特的性能而用于特殊用途。用途。 含有一定量含有一定量V、Ti，而，而C又是以球狀存在又是以球狀存在的，稱的，稱“球墨鑄鐵球墨鑄鐵”。具有和某些合金鋼。具有和某些合金鋼類似的特殊性能，可代替合金鋼使用。類似的特殊性能，可代替合金鋼使用。 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 、

7、SiSi 、MnMn 、P P （一）碳（一）碳 1 1 鋼鐵中的鋼鐵中的C C來源：來源： 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。碳是區(qū)別鐵與鋼，決定鋼號著鋼鐵的性能。碳是區(qū)別鐵與鋼，決定鋼號、品級的主要標(biāo)志。、品級的主要標(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 碳是對鋼性能起決定作用的元素。碳在鋼中可碳是對鋼性能起決定作用的元素。碳在鋼中可作為硬化劑和加強(qiáng)劑，正是由于碳的存在，才能用作為硬化劑和加強(qiáng)劑，正是由于碳的存在，才能用熱處理的方法來調(diào)節(jié)和改善其機(jī)械性能。熱處理的方法來調(diào)節(jié)和改善其機(jī)

8、械性能。 對存在狀態(tài)的影響對存在狀態(tài)的影響 灰口生鐵，石墨灰口生鐵，石墨C C多，軟而韌多，軟而韌 白口生鐵，化合物白口生鐵，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，低、中、高碳素鋼含量分三類，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、來源、來源 由原料礦石引入或脫氧及特殊需要而有意加入由原料礦石引入或脫氧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：FeSiFeSi 、MnSiMnSi 、FeMnSiFeMnSi 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

9、形成固熔體存在，也有時形成固熔體或硅酸鹽?；蚬杷猁}。 （二）硅（二）硅 3 3、性能、性能 (1)(1)增強(qiáng)鋼的硬度、彈性及強(qiáng)度，提高抗氧化能力增強(qiáng)鋼的硬度、彈性及強(qiáng)度，提高抗氧化能力及耐酸性及耐酸性 (2) (2) 促使促使C C以游離態(tài)石墨狀態(tài)，使鋼高于流動性，以游離態(tài)石墨狀態(tài)，使鋼高于流動性，易于鑄造易于鑄造 3 3、性能、性能 (3)(3) 、類型、類型 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% 0.8% 碳素碳素鋼鋼 MnMn 0.3 0.8% 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

10、種型號的高錳鋼，具有為各種型號的高錳鋼，具有良好的彈性及耐腐蝕性。用于制造彈簧、齒輪良好的彈性及耐腐蝕性。用于制造彈簧、齒輪、轉(zhuǎn)軸、鐵路道岔等。、轉(zhuǎn)軸、鐵路道岔等。 含含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脫硫劑上兩種主要用于煉鋼做脫硫劑 SMn生成MnS反之 過量S和FeFeS（四）硫（四）硫 1 1 來源來源 主要由焦炭或原料礦石引入鋼鐵主要由焦炭或原料礦石引入鋼鐵 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

11、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？ FeSFeS的熔點較低，最后凝固，夾雜于鋼鐵的晶格的熔點較低，最后凝固，夾雜于鋼鐵的晶格之間。當(dāng)加熱壓制鋼鐵時，之間。當(dāng)加熱壓制鋼鐵時，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 來源來源 ：由原料中引入，有時：由原料中引入，有時也為了特殊需要而有意加入也為了特殊需要而有意加入 2 形態(tài)形態(tài)：以：以Fe2P或或Fe3P狀態(tài)存在狀態(tài)存在 3 性能性能：磷化鐵硬度較強(qiáng)，以至鋼鐵難于加工，并使鋼：磷化鐵硬度較強(qiáng)，以至鋼鐵難于加工，并使鋼鐵產(chǎn)生鐵產(chǎn)生“冷脆性冷脆性”

12、也是有害雜質(zhì)作用也是有害雜質(zhì)作用(事物都有其事物都有其另一面另一面) P 流動性流動性 易鑄造易鑄造 并可避免并可避免在軋鋼時軋輥與壓件粘合在軋鋼時軋輥與壓件粘合 在特殊情況下常有在特殊情況下常有意加入一定量意加入一定量P達(dá)此目的。達(dá)此目的。 4. 類型類型 : 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)鋼鋼0.03% 特殊用途：軋輥鋼高達(dá)特殊用途：軋輥鋼高達(dá) 0.4 0.5% 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, M

13、nMn3 3C, CrC, Cr3 3C, C, WC, MoCWC, MoC. . 游離石墨碳游離石墨碳主要硅化物：主要硅化物：FeSi,MnSiFeSi,MnSi 高碳鋼部分高碳鋼部分SiCSiC 有時固熔體或有時固熔體或硅酸鹽硅酸鹽 MnCMnC, , MnSMnS, , FeMnSiFeMnSi 固熔體固熔體MnSMnS , , FeSFeSFeFe2 2P , P , Fe Fe3 3P P來來 源源焦炭焦炭原料礦石；脫原料礦石；脫氧或特殊需氧或特殊需要加入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

14、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低低 產(chǎn)生熱脆產(chǎn)生熱脆性性產(chǎn)生冷脆性產(chǎn)生冷脆性延展性韌性延展性韌性熔點熔點鋼中鋼中 S0.05% 生鐵生鐵0.35%生鐵生鐵P0.3% 一般碳素一般碳素鋼鋼0.06% 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼0.03%軋軋輥鋼高達(dá)輥鋼高達(dá) 0.4 0.5%磷鐵磷鐵 15 20%之間之間彈性強(qiáng)度抗彈性強(qiáng)度抗氧化性氧化性流動性流動性易于鑄造易于鑄造（促使（促使C以游離態(tài)以游離態(tài)）易于鑄造防易于鑄造防止軋輥軋止軋輥軋件間粘合件間粘合抗酸堿性抗酸堿性檢測意義檢測意義決定鋼鐵型號及決定鋼鐵型號及用途主要指標(biāo)用途主要指標(biāo)直接影響鋼鐵性直接影響鋼鐵性能控

15、制一定量能控制一定量有害成分嚴(yán)格降至一定量有害成分嚴(yán)格降至一定量三三 、 檢測意義檢測意義 綜上所述，綜上所述，C C是確定鋼鐵型號及用途是確定鋼鐵型號及用途主要指標(biāo)主要指標(biāo) SiSi、MnMn直接影響鋼鐵性能直接影響鋼鐵性能( (有益的有益的)控制一定量控制一定量 S S、P P有害成分有害成分 嚴(yán)格降至一定量嚴(yán)格降至一定量 因此，對于生鐵和碳素鋼：因此，對于生鐵和碳素鋼：C C、SiSi、MnMn、S S、P P等五等五種元素的含量是冶金或機(jī)械工業(yè)化驗室日常生產(chǎn)控制種元素的含量是冶金或機(jī)械工業(yè)化驗室日常生產(chǎn)控制的重要指標(biāo)的重要指標(biāo). .7.2 碳的測定碳的測定 測定各種形態(tài)的碳屬于相分析；

16、在成測定各種形態(tài)的碳屬于相分析；在成分分析中，一般鋼樣只測定總碳量。生分分析中，一般鋼樣只測定總碳量。生鐵試樣除測定總碳量外，常分別測定游鐵試樣除測定總碳量外，常分別測定游離碳和化合碳的含量。離碳和化合碳的含量。總碳量的測定方法總碳量的測定方法 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)方法測定。測定。 歸納起來可分為三大類：歸納起來可分為三大類： 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( (氣體容量法氣體容量法) ) 燃燒燃燒- -

17、氣體容積法是目前國內(nèi)外廣泛氣體容積法是目前國內(nèi)外廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。本法成本低，有較高采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。本法成本低，有較高的準(zhǔn)確度，測得結(jié)果是總碳量的絕對值的準(zhǔn)確度，測得結(jié)果是總碳量的絕對值。其缺點是要求有較熟練的操作技巧，。其缺點是要求有較熟練的操作技巧，分析時間較長，對低碳試樣測定誤差較分析時間較長，對低碳試樣測定誤差較大。大。（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撹F中的碳被氧化生成燒，鋼鐵中的碳被氧化生成CO2: C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3 Mn3C +3O2 = CO2 +

18、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與過剩的與過剩的O2經(jīng)導(dǎo)管引入量氣管，測經(jīng)導(dǎo)管引入量氣管，測定容積，然后通過裝有定容積，然后通過裝有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)此計算出試樣中的容積，據(jù)此計算出試樣中碳的質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量分?jǐn)?shù)。 （二）主要試劑（二）主要試劑 1.氫氧化鉀吸收劑溶

19、液氫氧化鉀吸收劑溶液(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）；）； 7.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，7.干燥干燥塔，塔，7.玻璃磨口塞玻璃磨口塞

20、,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、吸吸收瓶收瓶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.溫度自動控制器溫度自動控制器. 15. 供氧旋塞供氧旋塞（三）儀器（三）儀器（四）分析步驟（四）分析步驟 將爐溫升至將爐溫升至1200120013501350，檢查管路及活塞是，檢查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。 稱取適量試樣置于瓷舟中，將適量助熔

21、劑覆蓋稱取適量試樣置于瓷舟中，將適量助熔劑覆蓋于試樣上面，打開玻璃磨口塞，將瓷舟放入瓷管內(nèi)于試樣上面，打開玻璃磨口塞，將瓷舟放入瓷管內(nèi)，用長鉤推至高溫處，立即塞緊磨口塞。預(yù)熱，用長鉤推至高溫處，立即塞緊磨口塞。預(yù)熱lminlmin，按照定碳儀操作規(guī)程操作，測定其讀數(shù)，按照定碳儀操作規(guī)程操作，測定其讀數(shù)( (體積或含體積或含量量) )。打開磨口塞，用長鉤將瓷舟拉出，即可進(jìn)行下。打開磨口塞，用長鉤將瓷舟拉出，即可進(jìn)行下一試樣分析。一試樣分析。 ( (五五) )測定條件測定條件 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

22、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，試樣中硫也轉(zhuǎn)化氣流中燃燒時，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，干擾碳的測定。常用溶液吸收，干擾碳的測定。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.測定中應(yīng)注意的問題測定中應(yīng)注意的問題 3.1 3.15 3.2 助熔劑中含碳量一般不超過助熔劑中含碳量一般不超過0.005% ; 3.3 樣品的放置要均勻地鋪在燃燒舟中樣品的放置要均勻地鋪在燃燒舟中; 3.4

23、 定碳儀應(yīng)裝置在室溫較正常的地方定碳儀應(yīng)裝置在室溫較正常的地方(距距離高溫爐約離高溫爐約300500mm) 3.5 更換水準(zhǔn)瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫劑、氫更換水準(zhǔn)瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫劑、氫氧化鉀溶液后，均應(yīng)作幾次高碳試樣，使二氧化氧化鉀溶液后，均應(yīng)作幾次高碳試樣，使二氧化碳飽和后，才可進(jìn)行試樣測定。碳飽和后，才可進(jìn)行試樣測定。 3.6 對測定含硫量較高的試樣對測定含硫量較高的試樣(大于大于0.2%)，應(yīng)增，應(yīng)增加除硫劑量或增加一個除硫管。加除硫劑量或增加一個除硫管。 3.7 吸收器、水準(zhǔn)瓶內(nèi)溶液以及混合氣體三者的吸收器、水準(zhǔn)瓶內(nèi)溶液以及混合氣體三者的溫度應(yīng)基本相同，否則將產(chǎn)生正負(fù)空白值。溫

24、度應(yīng)基本相同，否則將產(chǎn)生正負(fù)空白值。 3.8 如分析完高碳試樣后，應(yīng)空通一次，才可以如分析完高碳試樣后，應(yīng)空通一次，才可以接著做低碳試樣分析。接著做低碳試樣分析。 3.9 當(dāng)洗氣瓶中硫酸體積顯著增加及二氧化錳變當(dāng)洗氣瓶中硫酸體積顯著增加及二氧化錳變白時，說明已失效，應(yīng)及時更換。白時，說明已失效，應(yīng)及時更換。 3.10 觀察試樣是否完全燃燒，如燃燒不完全，觀察試樣是否完全燃燒，如燃燒不完全，需重新分析。需重新分析。 分析結(jié)果計算 當(dāng)固定稱樣量如0.2500g、0.5000g或1.000g時的含碳量，其結(jié)果可按下式計算： f 溫度、壓力補(bǔ)正系數(shù)f讀數(shù)(C)(C)7.3 硫的測定硫的測定 硫的測定方

25、法很多。經(jīng)典的硫酸鋇重硫的測定方法很多。經(jīng)典的硫酸鋇重量法用于測定高硫試樣。燃燒量法用于測定高硫試樣。燃燒滴定法滴定法具有簡單、快速、準(zhǔn)確及適應(yīng)面廣的特具有簡單、快速、準(zhǔn)確及適應(yīng)面廣的特點，被廣泛采用，它也是國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)點，被廣泛采用，它也是國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)方法。方法。 介紹燃燒介紹燃燒滴定法中的滴定法中的燃燒燃燒碘酸碘酸鉀容量法鉀容量法 ( (一一) ) 原原 理理 將鋼鐵試樣于將鋼鐵試樣于12501350的高溫下通氧燃的高溫下通氧燃燒，使硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，將生成的二氧化燒，使硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，將生成的二氧化硫用淀粉溶液吸收，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺硫用淀粉溶液吸收，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定

26、至淺藍(lán)色為終點藍(lán)色為終點: 燃燒：燃燒： 4FeS + O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 3MnS +5O2 = Mn3O4 + 3SO2 吸收吸收： SO2 + H2O= H2SO3 滴定：滴定： KIO3 + 5KI +6HCl = 3I2 + 6KCl + 3H2O H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI 過量過量I2 與淀粉顯蘭色，指示終點。與淀粉顯蘭色，指示終點。( (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

27、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.吸收杯吸收杯 3.滴定管滴定管 ( (四四) )測定步驟測定步驟 將爐溫升至將爐溫升至12001350 C，檢查裝置是，檢查裝置是否正常，于定硫吸收杯中加入淀粉吸收液（否正常，于定硫吸收杯中加入淀粉吸收液（硫小于硫小于0.01%用低硫吸收杯，加用低硫吸收杯，加20mL吸收液吸收液；硫大于；硫大于0.01%用高硫吸收杯，加用高硫吸收杯，加60mL吸收吸收液），以液），以6001500mL/min的流速通氧，用的流速通氧，用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淺藍(lán)色

28、不褪，作碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淺藍(lán)色不褪，作為終點色澤，關(guān)閉氧氣。為終點色澤，關(guān)閉氧氣。( (四四) )測定步驟測定步驟 稱取適量試樣，置于稱取適量試樣，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15002000mL/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)色開始消褪使淀粉吸收液藍(lán)色開始消褪，立即用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定并使液面立即用碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定并使液面保持藍(lán)色保持藍(lán)色，當(dāng)吸收液褪色緩慢時，滴定速度也相應(yīng)減饅，當(dāng)吸收液褪色緩慢時，滴定速度也相

29、應(yīng)減饅，直至吸收液的色澤與原來的終點色澤直至吸收液的色澤與原來的終點色澤相同相同，間歇，間歇通氣后，色澤不變即為終點。通氣后，色澤不變即為終點。計算計算 mVVT0ST 碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液對硫的滴定度，碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液對硫的滴定度，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； V0滴定空白時所消耗碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體滴定空白時所消耗碘酸鉀標(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) )測定條件測定條件 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)測定連續(xù)測定10個樣品后，就應(yīng)清除管內(nèi)的

30、氧個樣品后，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)。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，對滴定，對滴定速度沒有要求，尤

31、其適合于碳硫的聯(lián)合測定。該速度沒有要求，尤其適合于碳硫的聯(lián)合測定。該法終點敏銳，操作方便；燃燒過程中即使有法終點敏銳，操作方便；燃燒過程中即使有SO3產(chǎn)生也能被滴定，不影響測定結(jié)果。產(chǎn)生也能被滴定，不影響測定結(jié)果。 v CS-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 鋼鐵中磷的測定方法有重量法、滴定鋼鐵中磷的測定方法有重量法、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)行測定。度法進(jìn)行測定。 7

32、.4 磷的測定磷的測定 7.5 錳的測定錳的測定 鋼鐵中錳含量的分析通常采用滴定法鋼鐵中錳含量的分析通常采用滴定法和光度法。前者可用硝酸銀和光度法。前者可用硝酸銀( (酸性條件酸性條件) )定量將錳氧化成三價，用硫酸亞鐵錢標(biāo)定量將錳氧化成三價，用硫酸亞鐵錢標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。還可以用過硫酸銨將準(zhǔn)滴定溶液滴定。還可以用過硫酸銨將錳氧化成七價，以亞砷酸鈉錳氧化成七價，以亞砷酸鈉- -亞硝酸鈉標(biāo)亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。后者常用高碘酸鉀將準(zhǔn)滴定溶液滴定。后者常用高碘酸鉀將錳氧化成七價后，進(jìn)行光度測定。錳氧化成七價后，進(jìn)行光度測定。 7.6 硅的測定硅的測定 目前鋼鐵中硅的測定方法很多，主要目前鋼鐵中硅

33、的測定方法很多，主要有重量法，滴定法，光度法等。重量法有重量法，滴定法，光度法等。重量法是最經(jīng)典的測定方法，具有準(zhǔn)確、適用是最經(jīng)典的測定方法，具有準(zhǔn)確、適用范圍廣等特點范圍廣等特點 。光度法具有簡單、快速。光度法具有簡單、快速、準(zhǔn)確等特點，是目前實際應(yīng)用最廣泛、準(zhǔn)確等特點，是目前實際應(yīng)用最廣泛的方法。其中應(yīng)用最多的是硅鉬藍(lán)光度的方法。其中應(yīng)用最多的是硅鉬藍(lán)光度法。法。 介紹介紹還原型硅鉬酸鹽光度法測定還原型硅鉬酸鹽光度法測定 一、方法原理一、方法原理 試樣用稀酸溶解后，使硅轉(zhuǎn)化為可溶性硅酸試樣用稀酸溶解后，使硅轉(zhuǎn)化為可溶性硅酸: : 3FeSi+l6HNO 3FeSi+l6HNO3 3 = 3

34、Fe(NO= 3Fe(NO3 3) )3 3+3H+3H4 4SiOSiO4 4+7NO+7NO +2H+2H2 2O O FeSi+H FeSi+H2 2SOSO4 4+4H+4H2 2O = FeSOO = FeSO4 4+H+H4 4SiOSiO4 4+3H+3H2 2 加高錳酸鉀氧化碳化物，再加亞硝酸鈉還原過加高錳酸鉀氧化碳化物，再加亞硝酸鈉還原過量的高錳酸鉀，在弱酸性溶液中，加入鉬酸，使量的高錳酸鉀，在弱酸性溶液中，加入鉬酸，使其與其與H H4 4SiOSiO4 4反應(yīng)生成氧化型的黃色硅鉬雜多酸反應(yīng)生成氧化型的黃色硅鉬雜多酸( (硅硅鉬黃鉬黃) )，在草酸的作用下，用硫酸亞鐵銨將其還

35、原，在草酸的作用下，用硫酸亞鐵銨將其還原為硅鉬藍(lán)為硅鉬藍(lán): : H4SiO4 + 12H2MoO4 = H8Si(Mo2O7)6+10H2O H8Si(Mo2O7)6+4FeSO4+2H2SO4 H8 Si(Mo2O7)5Mo2O5+2Fe2(SO4)3+2H2O于波長于波長810nm處測定硅鉬藍(lán)的吸光度。本法適用于處測定硅鉬藍(lán)的吸光度。本法適用于鐵、碳鋼、低合金鋼中鐵、碳鋼、低合金鋼中0.030l.00%酸溶硅含量的酸溶硅含量的測定。測定。 酸液顯色硅鉬黃H2C2O4提高酸度消除P、As干擾Fe2+還原為硅鉬藍(lán)比色測定二、主要試劑與儀器二、主要試劑與儀器 1 試劑試劑 1.1 純鐵（硅的含量

36、小于純鐵（硅的含量小于0.002%）；）； 1.2 鉬酸銨溶液（鉬酸銨溶液（50g/L）；）； 1.3 草酸溶液草酸溶液(50g/L) 1.4 硫酸亞鐵銨溶液硫酸亞鐵銨溶液(60g/L)； 1.5 硅標(biāo)準(zhǔn)溶液硅標(biāo)準(zhǔn)溶液(20 g/mL) 2儀器儀器 721等類型的光度計。等類型的光度計。 三、分析步驟三、分析步驟 稱取試樣稱取試樣0.1g0.1g左右，置于左右，置于150mL150mL燒杯燒杯中。加入中。加入30mL30mL硫酸硫酸(1+17)(1+17)，低溫緩慢加熱（不要煮沸）至，低溫緩慢加熱（不要煮沸）至試樣完全溶解（并不斷補(bǔ)充蒸發(fā)失去的水分）。試樣完全溶解（并不斷補(bǔ)充蒸發(fā)失去的水分）。

37、煮沸，滴加高錳酸鉀溶液（煮沸，滴加高錳酸鉀溶液（40g/L)40g/L)至析出二氧化至析出二氧化錳水合物沉淀。再煮沸約錳水合物沉淀。再煮沸約lminlmin，滴加亞硝酸鈉溶，滴加亞硝酸鈉溶液液(100g/L)(100g/L)至試驗溶液清亮，繼續(xù)煮沸至試驗溶液清亮，繼續(xù)煮沸l(wèi)minlmin2min(2min(如有沉淀或不溶殘渣，趁熱用中速濾紙過如有沉淀或不溶殘渣，趁熱用中速濾紙過濾，用熱水洗滌濾，用熱水洗滌) )。冷卻至室溫，將試驗溶液移。冷卻至室溫，將試驗溶液移入入100mL100mL容量瓶容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。中，用水稀釋至刻度，混勻。 移取移取10.00mL上述試驗溶液二份，分別

38、上述試驗溶液二份，分別置于置于50mL容量瓶中容量瓶中(一份作顯色溶液用，一份作顯色溶液用，一份作參比溶液用一份作參比溶液用) 顯色溶液顯色溶液 小心加入小心加入5.0mL鉬酸銨溶液，鉬酸銨溶液，混勻。放置混勻。放置15min或沸水浴中加熱或沸水浴中加熱30s，加，加入入l0mL的草酸溶液，混勻。待沉淀溶解后的草酸溶液，混勻。待沉淀溶解后30s內(nèi)，加入內(nèi)，加入5.0mL的硫酸亞鐵銨溶液，用的硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，混勻。水稀釋至刻度，混勻。 參比溶液參比溶液 加入加入10.0mL草酸溶液、草酸溶液、5.0mL鉬酸銨溶液、鉬酸銨溶液、5.0mL硫酸亞鐵銨溶液，硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻

39、度，混勻。用水稀釋至刻度，混勻。 將顯色溶液移入將顯色溶液移入lcmlcm吸收皿中，以參比溶吸收皿中，以參比溶液為參比，于分光光度計波長液為參比，于分光光度計波長810nm810nm處測量溶處測量溶液的吸光度值。對沒有此波長范圍的光度計液的吸光度值。對沒有此波長范圍的光度計，可于，可于680nm680nm處測量。處測量。 思考一下思考一下測定波長測定波長的問題的問題 顯色溶液顯色溶液與與參比溶液參比溶液和通常情況下所和通常情況下所選擇的情況有什么區(qū)別？選擇的情況有什么區(qū)別？ 工作曲線繪制工作曲線繪制 移取數(shù)份與已知其硅含量的移取數(shù)份與已知其硅含量的純鐵純鐵或或低硅低硅標(biāo)樣作低樣。移取標(biāo)樣作低樣

40、。移取0 0、0.500.50、1.001.00、2.002.00、3.003.00、4.004.00、5.005.00、7.00mL7.00mL硅標(biāo)硅標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)溶液(20(20 g/mL)g/mL)，分別置于上述數(shù)份，分別置于上述數(shù)份低低樣樣中，以下按分析步驟進(jìn)行。用硅標(biāo)準(zhǔn)中，以下按分析步驟進(jìn)行。用硅標(biāo)準(zhǔn)溶液中硅量和溶液中硅量和純鐵純鐵中硅量之和為橫坐標(biāo)中硅量之和為橫坐標(biāo)，測得的吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制工作，測得的吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線曲線。 硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計算：硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計算： VVmm161g/g10)Si(式中式中 m1從工作曲線上查得的硅量，從工作曲線上查得的硅量，

41、 g； V1移取試驗溶液的體積，移取試驗溶液的體積，mL； V試驗溶液的總體積，試驗溶液的總體積，mL m稱樣量，稱樣量，g。 A m ( g) m1 g A試液試液 工工 作作 曲曲 線線( g/50mL)四、測定條件四、測定條件酸度和鉬酸銨濃度酸度和鉬酸銨濃度 溫度和時間溫度和時間 試劑的加入順序試劑的加入順序 還原條件及光學(xué)性質(zhì)還原條件及光學(xué)性質(zhì) 干擾及消除干擾及消除 操作注意事項操作注意事項 掌握掌握原理：原理：試樣酸溶H4SiO4H3PO4(正硅酸)(正磷酸)(NH4)2MoO4強(qiáng)酸溫度H8Si(Mo2O7)6H3P(Mo3O10)4還原劑Fe2+(H2SO4介質(zhì))H2C2O4存在H

42、8Si(Mo2O7)5Mo2O5測定方法的類型測定方法的類型 根據(jù)含量的不同選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǜ鶕?jù)含量的不同選擇適當(dāng)?shù)姆椒?常量法常量法 SiOSiO2 2重量法重量法 K K2 2SiFSiF6 6容量法容量法 微量法微量法 硅鉬藍(lán)分光光度法硅鉬藍(lán)分光光度法酸液顯色硅鉬黃H2C2O4提高酸度消除P、As干擾Fe2+還原為硅鉬藍(lán)比色測定2 條件條件(1)創(chuàng)造條件生成創(chuàng)造條件生成型硅鉬雜多酸（硅鉬黃）型硅鉬雜多酸（硅鉬黃） 硅鉬黃有兩種形態(tài)硅鉬黃有兩種形態(tài) ：1原理原理1 1 硅鉬雜多酸（硅鉬雜多酸（ 硅鉬黃）硅鉬黃） 在較低酸度即較多在較低酸度即較多pHpH3.8pHpH3.84.8 4.8 的室

43、溫中生成很穩(wěn)定的室溫中生成很穩(wěn)定, ,還原為藍(lán)還原為藍(lán)綠色綠色 2 2 硅鉬雜多酸硅鉬雜多酸 在較高酸度即較低在較高酸度即較低pH l.0pH l.01.8 1.8 （水泥化學(xué)（水泥化學(xué)分析分析pH 1.51.7pH 1.51.7）中生成，還原為藍(lán)色）中生成，還原為藍(lán)色 （ 硅鉬黃）硅鉬黃）易轉(zhuǎn)化TpHI 硅鉬黃硅鉬黃 硅鉬黃硅鉬黃pH3.84.8 較高較高 范圍范圍寬寬l.01.8 較低較低 窄窄顏色顏色 max 藍(lán)綠色藍(lán)綠色 635，750 nm 藍(lán)色藍(lán)色 810nm(硅鉬藍(lán)硅鉬藍(lán))1.85104 靈敏度較靈敏度較低低2.00104 靈敏度較高靈敏度較高穩(wěn)定性穩(wěn)定性較穩(wěn)定較穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定

44、被還原為被還原為 硅鉬藍(lán)硅鉬藍(lán) 不易不易易易注：注：型不穩(wěn)定較易還原成型不穩(wěn)定較易還原成 型，其轉(zhuǎn)變速度隨溫度升高，酸度型，其轉(zhuǎn)變速度隨溫度升高，酸度降低（降低（pHpH升高）及離子強(qiáng)度的增大而加快。升高）及離子強(qiáng)度的增大而加快。 730nm730nm波長處二者硅鉬藍(lán)吸光度相等，在波長處二者硅鉬藍(lán)吸光度相等，在7272型分光光度計上，采用型分光光度計上，采用650650700nm700nm波長范圍測定。波長范圍測定。 實際應(yīng)用是創(chuàng)造條件得實際應(yīng)用是創(chuàng)造條件得型硅鉬黃的原因？型硅鉬黃的原因？ 雖然雖然型不穩(wěn)定，生成的酸度有比較嚴(yán)格型不穩(wěn)定，生成的酸度有比較嚴(yán)格 但是：但是： 1 1 因為它在較高酸度下形成，此時鐵等許多金屬離子不易因為它在較高酸度下形成，此時鐵等許多金屬離子不易水解，共存離子干擾少水解，共存離子干擾少 2 2 型硅鉬黃比型硅鉬黃易被還原成硅鉬藍(lán)型硅鉬黃比型硅鉬黃易被還原成硅鉬藍(lán) 3 3 型硅鉬黃的還原產(chǎn)物硅鉬藍(lán)的靈敏度高于型硅鉬黃的還原產(chǎn)物硅鉬藍(lán)的靈敏度高于 型還原產(chǎn)型還原產(chǎn)物的靈敏度物的靈敏度 盡量減少盡量減少型型型轉(zhuǎn)化的措施型轉(zhuǎn)化的措施 控制控制型的配合時間及配合溫