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。“新”的含意包括兩個方面，首先它在經(jīng)典的碳硫分析理論基礎(chǔ)上有發(fā)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(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)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(yè)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(nèi)，惡化鋼鐵質(zhì)量，降低鋼的力學(xué)性能及耐蝕性、可焊性。特別是鋼中的硫，若以硫化鐵狀態(tài)存在時，它的熔點低（1000℃左右），將會引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象，即熱變形，高溫時工件產(chǎn)生裂紋，影響產(chǎn)品的質(zhì)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(tài)和游離態(tài)存在。

化合碳，主要以鐵碳化合物和合金元素碳化物的形態(tài)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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為鐵素體，稱灰口鐵，質(zhì)軟易加工。石墨碳為球形，即球墨鑄鐵。可見，碳的形態(tài)，直接影響鋼鐵性質(zhì)。硫在鋼鐵中主要以MnS和FeS的形態(tài)存在，僅含少量的其他硫化物。而游離態(tài)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(zhuǎn)化為氣體，分別生成此即燃燒法測定碳硫的基礎(chǔ)。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CO2和SO2氣體，用此法實現(xiàn)碳和硫與金屬元素及其化合物的分離，然后測定CO2和SO2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(lián)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(zhì)譜法、色譜法、活化分析法等，檢測設(shè)備多為進口的光譜儀等儀器。

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