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1、1,学习指南 1.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。 2.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。 3.理解钢铁中碳、硫、磷、锰、硅的分析方法类型和测定原理。 4.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,2,6.1 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,3,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，通常称为钢铁材料。各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炼而成的产品。1. 钢铁材料的分类(1)钢的分类钢是指含碳量
2、低于2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，合金钢还含有其他合金元素。一般工业用钢含碳量不超过1.4。,6.1.1 基础知识,4,1. 钢铁材料的分类(1)钢的分类按化学成分分类 钢铁材料可分为碳素钢和合金钢两种碳素钢：工业纯铁(含碳量0.04)；低碳钢(含碳量0.25)；中碳钢(含碳量在0.250.60)；高碳钢(含碳量0.60)。合金钢：低合金钢(合金元素总量5)；中合金钢(合金元素总量在510)；高合金钢(合金元素总量10)。按品质分类 普通钢(磷含量0.045，硫含量0.055)；优质钢(磷含量、硫含量0.040)；高级优质钢(磷含量0.035，硫含量0.030
3、)。,6.1.1 基础知识,5,1. 钢铁材料的分类(1)钢的分类按冶炼方法分类 按炉别分类有：平炉钢；转炉钢；电炉钢等。按脱氧程度分类有：沸腾钢；镇静钢；半镇静钢。按用途分类 结构钢；建筑及工程用钢；机械制造用钢。工具钢：刃具、量具、模具等。特殊性能钢：耐酸、低温、耐热、电工、超高强钢等。,6.1.1 基础知识,6,1. 钢铁材料的分类(2)生铁的分类生铁是含碳量高于2的铁碳合金，通常按用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，一般含硅量较低(1.75)，含硫量较高(0.07)。高炉中生产出来的生铁主要用作炼钢生铁，约占生铁产量的8090，质硬而脆，断口成白色，也叫白口铁。
4、铸造生铁是指用于铸造各种生铁、铸铁件的生铁，一般含硅量较高(3.75)，含硫量稍低(0.7)，脱氧程度或专门用途。例如，05F表示平均含碳量为0.05沸腾钢，45号表示平均含碳量0.45镇静钢，40Mn表示平均含碳量为0.40，锰大于0.7的镇静钢。,6.1.1 基础知识,16,3. 钢铁产品牌号表示方法(1)钢碳素工具钢 钢类名称(T)，含碳量(0.1)，含锰量(0.4)，钢品质(A、E、C)。例如，T8MnA表示平均含碳量0.8高锰高级(含硫、磷较低)优质工具钢。合金结构钢 含碳量(0.01)，合金元素(元素符号)，合金元素含量(11)，品质说明(A)。例如，40CrVA表示平均含碳量0.
5、40，含Cr、V但含量均小于1.5的高级优质合金结构钢。,6.1.1 基 础 知 识,17,3. 钢铁产品牌号表示方法(1)钢滚动轴承钢 G，Cr，Cr含量(0.1)，其他合金元素，含量(11)。例如，GCrl5SiMn表示平均含铬量1.5，含硅锰不超过1.5的滚动轴承钢。合金工具钢 含碳量以0.1为单位，含碳1.0不标，其余同合金结构钢。 例如，9Mn2V表示平均含碳0.9，含2Mn，含V不超过1.5合金工具钢。高速工具钢 不标含碳量，其余同合金结构钢，如W18Cr4V。不锈钢 与合金结构钢基本相同，但含碳量以0.1为单位，且当0.08以“0”表示，C0.03以“00”表示，如0Crl3、0
6、0Crl8Nil0。,6.1.1 基 础 知 识,18,3. 钢铁产品牌号表示方法(2)生铁产品名称符号，含硅量(0.1)。例如，Z30表示平均含硅量3的铸造生铁，Pl0表示平均含硅量1.0平炉炼钢生铁。(3)铁合金主元素名称符号，主元素含量(1)或顺序号(铬铁、锰铁)。例如，Si90、Si45、MnSi23、Cr1、Cr4、Mn1、Mn3等。,6.1.1 基 础 知 识,19,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。GB 222-84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成分允许偏差。1.术语（1） 熔炼分析熔炼分析是指在
7、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示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。,6.1.2钢铁试样的采取和制备,20,1.术语（2）成品分析成品分析是指在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(偏析)，成品分析的值有时与熔炼分析的值不同。（3）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。对超出的范围规定一个允许的数值。,6.1.2钢铁试样的采取和制备,21,2试样的采取规则（1）用
8、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，以满足全分析的要求。（2）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，明确后才能收样登记，及时取样妥善保管，防止试样搞混。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。,6.1.2钢铁试样的采取和制备,22,2试样的采取规则（3）如金属表面有油污，取样前应以汽油、乙醚等有机溶剂洗净，风干。若有锈垢及其他附着物，应将表面除去。若遇到特殊涂层，渗层或复合层(如材料表面有喷涂漆层、
9、电镀或化学镀层，渗C渗N磁化层等复合层)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。钻取后的试样以磁铁反复吸取干净后入试样袋中。（4）如遇钢铁试样有缩孔或气泡(这种试样往往有严重的成分偏析)应重新取样。,6.1.2钢铁试样的采取和制备,23,2试样的采取规则（5）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, 防止金属氧化。 若发现试样是蓝黑色则重新取样，制取的试样应为细铁屑不能制成大块的薄片或长卷试样。有的金属不适合钻取，应采取刨或车等方法。如球墨铸铁，测C的试样，不能采取钻取，否则石墨会从其基体上脱落飞散，使结果严重偏低。（6）当采用钻头采样时，对熔炼分析和小断面钢材分析，钻头直径不小于6cm；大断面钢材成品分析，钻头直径不小于12cm。,
