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1、l学习指南 l1.了解钢铁的分类和牌号表示方法及钢铁试样的采取 、制备和分解方法。l2.了解钢铁五元素在钢铁中的存在形式及对钢铁性质 的影响。l3.理解钢铁中碳、硫、磷、锰、硅的分析方法类型和 测定原理。l4.掌握钢铁中碳、硫、磷、锰、硅的分析方法和测定 原理。第6章 钢铁分析16.1 概述6.1.1基础知识 6.1.2钢铁试样的采取和制备 6.1.3钢铁样品的分解2金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类 。黑色金属材料是指铁、铬、锰及它们的合金，。黑色金属材料是指铁、铬、锰及它们的合金， 通常称为钢铁材料。各类钢铁是由铁矿石及其他通常称为钢铁材料。各
2、类钢铁是由铁矿石及其他 辅助原料在高炉、转炉、电炉等各种冶金炉中冶辅助原料在高炉、转炉、电炉等各种冶金炉中冶 炼而成的产品。炼而成的产品。1. 1. 钢铁材料的分类钢铁材料的分类(1)(1)钢的分类钢的分类钢是指含碳量低于钢是指含碳量低于2 2的铁碳合金，其成分除的铁碳合金，其成分除 铁碳外，还有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素，铁碳外，还有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素， 合金钢还含有其他合金元素。一般工业用钢含碳合金钢还含有其他合金元素。一般工业用钢含碳 量不超过量不超过1.41.4。 6.1.1 基础知识31. 1. 钢铁材料的分类钢铁材料的分类(1)(1)钢的分类钢的分类按化学成分分类按化学
3、成分分类 钢铁材料可分为碳素钢和合金钢两种钢铁材料可分为碳素钢和合金钢两种碳素钢：工业纯铁碳素钢：工业纯铁( (含碳量含碳量 0.040.04) )；低碳钢低碳钢( (含碳量含碳量 0.250.25) )；中碳钢中碳钢( (含碳量在含碳量在0.250.250.600.60) )；高碳钢高碳钢( (含碳量含碳量0.600.60) )。合金钢：低合金钢合金钢：低合金钢( (合金元素总量合金元素总量 5 5) )；中合金钢中合金钢( (合金元素总量在合金元素总量在5 51010) )；高合金钢高合金钢( (合金元素总量合金元素总量1010) )。按品质分类按品质分类 普通钢普通钢( (磷含量磷含量
4、0.0450.045，硫含量，硫含量 0.0550.055 ) )；优质钢；优质钢( (磷含量、硫含量磷含量、硫含量 0.0400.040) )；高级优质钢；高级优质钢( (磷含磷含 量量 0.0350.035，硫含量，硫含量 0.0300.030) )。6.1.1 基础知识41. 1. 钢铁材料的分类钢铁材料的分类(1)(1)钢的分类钢的分类按冶炼方法分类按冶炼方法分类 按炉别分类有：平炉钢；转按炉别分类有：平炉钢；转 炉钢；电炉钢等。炉钢；电炉钢等。按脱氧程度分类有：沸腾钢；镇静钢；半镇按脱氧程度分类有：沸腾钢；镇静钢；半镇 静钢。静钢。按用途分类按用途分类 结构钢；建筑及工程用钢；机械结
5、构钢；建筑及工程用钢；机械 制造用钢。制造用钢。工具钢：刃具、量具、模具等。工具钢：刃具、量具、模具等。特殊性能钢：耐酸、低温、耐热、电工、超高特殊性能钢：耐酸、低温、耐热、电工、超高 强钢等。强钢等。6.1.1 基础知识51. 1. 钢铁材料的分类钢铁材料的分类(2)(2)生铁的分类生铁的分类生铁是含碳量高于生铁是含碳量高于2 2的铁碳合金，通常按用的铁碳合金，通常按用 途分为炼钢生铁和铸造生铁两类。途分为炼钢生铁和铸造生铁两类。炼钢生铁是指用于炼钢的生铁，一般含硅量较炼钢生铁是指用于炼钢的生铁，一般含硅量较 低低(0.7(0.7) ) ，脱氧程度或专门用途。，脱氧程度或专门用途。例如，例如
6、，05F05F表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.050.05沸腾钢，沸腾钢，4545号表示号表示 平均含碳量平均含碳量0.450.45镇静钢，镇静钢，40Mn40Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.400.40 ，锰大于，锰大于0.70.7的镇静钢。的镇静钢。6.1.1 基础知识153. 3. 钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法(1)(1)钢钢碳素工具钢碳素工具钢 钢类名称钢类名称(T)(T)，含碳量，含碳量(0.1(0.1) )， 含锰量含锰量(0.4(0.4) )，钢品质，钢品质(A(A、E E、C)C)。例如，例如，T8MnAT8MnA表示平均含碳量表示平均含碳量0.80.8
7、高锰高级高锰高级( ( 含硫、磷较低含硫、磷较低) )优质工具钢。优质工具钢。合金结构钢合金结构钢 含碳量含碳量(0.01(0.01) )，合金元素，合金元素( (元元 素符号素符号) )，合金元素含量，合金元素含量(11(11) )，品质说明，品质说明(A)(A)。例如，例如，40CrVA40CrVA表示平均含碳量表示平均含碳量0.400.40，含，含CrCr 、V V但含量均小于但含量均小于1.51.5的高级优质合金结构钢。的高级优质合金结构钢。6.1.1 基 础 知 识163. 3. 钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法(1)(1)钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢 GG，CrCr，CrCr含
8、量含量(0.1(0.1) )，其他合金元素，其他合金元素 ，含量，含量(11(11) )。例如，例如，GCrl5SiMnGCrl5SiMn表示平均含铬量表示平均含铬量1.51.5，含硅锰不超，含硅锰不超 过过1.51.5的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。合金工具钢合金工具钢 含碳量以含碳量以0.10.1为单位，含碳为单位，含碳 1.01.0不不 标，其余同合金结构钢。标，其余同合金结构钢。 例如，例如，9Mn2V9Mn2V表示平均含碳表示平均含碳0.90.9，含，含2 2MnMn，含，含V V不超过不超过 1.51.5合金工具钢。合金工具钢。高速工具钢高速工具钢 不标含碳量，其余同合金结构钢，如不标
9、含碳量，其余同合金结构钢，如 W18Cr4VW18Cr4V。不锈钢不锈钢 与合金结构钢基本相同，但含碳量以与合金结构钢基本相同，但含碳量以0.10.1 为单位，且当为单位，且当 0.080.08以以“ “0”0”表示，表示，C0.03C0.03以以“ “00”00”表示，表示， 如如0Crl30Crl3、00Crl8Nil000Crl8Nil0。6.1.1 基 础 知 识173. 3. 钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法(2)(2)生铁生铁产品名称符号，含硅量产品名称符号，含硅量(0.1(0.1) )。例如，例如，Z30Z30表示平均含硅量表示平均含硅量3 3的铸造生铁，的铸造生铁， P
10、l0Pl0表示平均含硅量表示平均含硅量1.01.0平炉炼钢生铁。平炉炼钢生铁。(3)(3)铁合金铁合金主元素名称符号，主元素含量主元素名称符号，主元素含量(1(1) )或顺序号或顺序号( ( 铬铁、锰铁铬铁、锰铁) )。例如，例如，Si90Si90、Si45Si45、MnSi23MnSi23、Cr1Cr1、Cr4Cr4、 Mn1Mn1、Mn3Mn3等。等。6.1.1 基 础 知 识18钢或生铁的铸锭、铁水、钢水在取样时，均需钢或生铁的铸锭、铁水、钢水在取样时，均需 按一定的手续采取，才能得到平均试样。按一定的手续采取，才能得到平均试样。GB 222-84GB 222-84规定了钢的化学成分熔炼
11、分析和成规定了钢的化学成分熔炼分析和成 品分析用试样的取样。该标准还规定了成品化学品分析用试样的取样。该标准还规定了成品化学 成分允许偏差。成分允许偏差。1.1.术语术语（1 1） 熔炼分析熔炼分析熔炼分析是指在钢液浇注过程中采样取锭，然熔炼分析是指在钢液浇注过程中采样取锭，然 后进一步测定试样并对其进行的化学分析结果表后进一步测定试样并对其进行的化学分析结果表 示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。6.1.26.1.2钢铁试样的采取和制备钢铁试样的采取和制备191.1.术语术语（2 2）成品分析）成品分析成品分析是指在加工过的成品钢材上采取试样成品分析是指在
12、加工过的成品钢材上采取试样 ，然后对其进行的化学分析。成品分析主要用于，然后对其进行的化学分析。成品分析主要用于 验证化学成分，又称验证分析。由于钢液在结晶验证化学成分，又称验证分析。由于钢液在结晶 过程中产生元素不均匀分布过程中产生元素不均匀分布( (偏析偏析) )，成品分析的值，成品分析的值 有时与熔炼分析的值不同。有时与熔炼分析的值不同。（3 3）成品化学成分允许偏差）成品化学成分允许偏差成品化学成分允许偏差是指熔炼分析的值虽在成品化学成分允许偏差是指熔炼分析的值虽在 标准规定的范围内，但由于钢中元素偏析，成品标准规定的范围内，但由于钢中元素偏析，成品 分析的值可能超出标准规定的成分范围
13、。对超出分析的值可能超出标准规定的成分范围。对超出 的范围规定一个允许的数值。的范围规定一个允许的数值。6.1.26.1.2钢铁试样的采取和制备钢铁试样的采取和制备202 2试样的采取规则试样的采取规则（1 1）用于钢的化学成分熔炼分析和成品分析的）用于钢的化学成分熔炼分析和成品分析的 试样，必须在钢液或钢材具有代表性的部位采取试样，必须在钢液或钢材具有代表性的部位采取 。试样应均匀一致，能充分代表每一熔炼号或每。试样应均匀一致，能充分代表每一熔炼号或每 批钢材的化学成分，并有足够的数量，以满足全批钢材的化学成分，并有足够的数量，以满足全 分析的要求。分析的要求。（2 2）收到试样和送检单时，
14、认真检查分析项目）收到试样和送检单时，认真检查分析项目 、试样状态。如有问题应及时向送检人员提出，、试样状态。如有问题应及时向送检人员提出， 明确后才能收样登记，及时取样妥善保管，防止明确后才能收样登记，及时取样妥善保管，防止 试样搞混。试样搞混。制样前检查加工现场、工具及设备是否干燥清制样前检查加工现场、工具及设备是否干燥清 洁，有无油圬及其他杂物，以确保试样的纯净。洁，有无油圬及其他杂物，以确保试样的纯净。6.1.26.1.2钢铁试样的采取和制备钢铁试样的采取和制备212 2试样的采取规则试样的采取规则（3 3）如金属表面有油污，取样前应以汽油、乙）如金属表面有油污，取样前应以汽油、乙 醚
15、等有机溶剂洗净，风干。若有锈垢及其他附着醚等有机溶剂洗净，风干。若有锈垢及其他附着 物，应将表面除去。物，应将表面除去。若遇到特殊涂层，渗层或复合层若遇到特殊涂层，渗层或复合层( (如材料表面有如材料表面有 喷涂漆层、电镀或化学镀层，渗喷涂漆层、电镀或化学镀层，渗C C渗渗N N磁化层等复磁化层等复 合层合层) )时，必须予以处理，要避免这些成分混入基时，必须予以处理，要避免这些成分混入基 体试样中，同时还要将试样表面可能存在的包砂体试样中，同时还要将试样表面可能存在的包砂 氧化油污等不洁净物除掉。可以用砂纸砂轮或钢氧化油污等不洁净物除掉。可以用砂纸砂轮或钢 丝刷清理直到露出金属光泽。钻取后的试样以磁丝刷清理直到露出金属光泽。钻取后的试样以磁 铁反复吸取干净后入试样袋中。铁反复吸取干净后入试样袋中。（4 4）如遇钢铁试样有缩孔或气泡）如遇钢铁试样有缩孔或气泡( (这种试样往往这种试样往往 有严重的成分偏析有严重的成分偏析) )应重新取样。应重新取样。6.1.26.1.2钢铁试样的采取和制备钢铁试样的采取和制备222 2试样的采取规则试样的采取规则（5 5）制样过程中，不能接触水、油、润滑剂等）制样过程中，不能接触水、油、润滑剂等 。钻取的试样速度不宜过快。钻取的试样速度不宜过快, , 防止金属氧化
