第八章 钢铁分析详解.ppt

第八章 钢铁分析 §8.1 概 述 §8.2 钢铁试样的采集 §8.3 总碳的测定 §8.4 硫的测定 §8.5 磷的测定 §8.6 锰的测定 §8.7 硅的测定 §8.1 概 述 了解钢的生产过程，进一步理解五大元素在钢中的作用，证明测定的意义 。 钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中大多数元素是铁，还含有碳、硫、磷、硅、锰等元素。 §8.1 概 述 1、生铁 铁矿石主要成分是氧化铁(Fe2O3)，还含有其他金属的硅酸盐或非金属杂质，经冶炼大部分杂质转化成炉渣，分离除去，有少量杂质C、Mn、Si、S、P等残存在生铁中。 如果在生铁中加入其他辅助材料，进一步冶炼，则杂质被进一步氧化除去，同时控制含碳量降至一定限度， Si 、 Mn等元素含量很低，硫磷等杂质降至0.05%以下，则成为铁及碳的合金——碳素钢。 2、钢 特种钢：若适当提高钢中Si或Mn含量，或加入一定量的Ni，Cr，W，Mo，V，Ti等金属，成为特种钢（铁合金或合金钢）。 Ni钢：有较强的强度及韧性，多用于承受冲击或强大压力的制件，含Ni36%的铸钢受热时几乎不膨胀，可制精密仪器。 Cr钢：增强耐热耐腐蚀性，多用于制造滚珠轴承或工具，含Cr12.5–18%的铬钢或含铬0.6 – 1.75%、Ni 1.25%的镍铬钢，又称不锈钢，可制高压锅等多种物品。 W钢：具有极强的耐热性，受热至白热化仍不软化，常用于制造运转的机件或刀具。 各种合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。 二、各元素在钢中的形态和作用 主要是 C 、S 、Si 、Mn 、P （一）碳 钢铁中的C来源：原料中的焦炭 碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁的性能。 碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。 碳决定钢的性能。碳在钢中可作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才能用热处理的方法来调节和改善其机械性能。 对存在状态的影响 灰口生铁，游离的C多，软而韧→用于铸造 白口生铁，化合物C多，硬而脆→用于炼钢 （二）硅 1、来源 由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入。 2、? 形态 主要以硅化物：FeSi 、MnSi 、FeMnSi 存在 在高硅钢中，一部分以SiC存在，也有时形成 固熔体或硅酸盐。 3、性能 (1)增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能力及耐酸性； (2)促使C以游离态存在，使钢具有流动性，易于铸造 (3)?类型 a 一般生铁或碳素钢 Si含量 1% b 电器用硅钢 Si含量可达 4% c 特殊用途的硅铁、硅钢等合金，Si含量 高达 12 – 95% 如： 含Si 12 – 14%的铁合金称 硅铁； 含Si 12%，Mn 20%的铁合金称硅镜铁，主要用作炼钢脱氧剂。 (三) 锰 1、来源 少量由原料矿石中引入，主要是在冶炼钢铁过程中作为脱硫脱氧剂有意加入。 2、形态 钢铁中主要以MnS状态存在，如S含量较低，过量的锰可能组成MnC、MnSi、FeMnSi等，呈固熔体状态存在。 3、性能 增强钢的硬度，减弱延展性。 4、类型 生铁 Mn 0.5% - 6% 碳素钢 Mn 0.3 – 0.8% 锰钢 Mn0.8% 高锰钢 高达13%-14% 含Mn 12% - 20%的铁合金为镜铁 含Mn 60% - 80%的铁合金为锰铁 （四）硫 ——有害成分 1 来源：主要由焦炭或原料矿石引入 2 形态：主要以MnS或FeS状态存在 若： （五）磷 ——有害杂质 1 来源 ：由原料中引入，有时也为了特殊需要而有意加入 2 形态：以Fe2P 或 Fe3P 状态存在 3 性能：磷化铁硬度较强，以至钢铁难于加工，并使钢铁产生“冷脆性”，也是有害杂质。 但是P也有其作用： P↑ → 流动性↑ →易铸造 并可避免在轧钢时轧辊与压件粘合 因此在特殊情况下常有意加入一定量P达此目的。 4. 类型 : 生 铁 P0.3% 碳素钢 P0.06% 优质钢 P0.03% 特殊用途：轧辊钢高达 0.4 – 0.5% 炼钢 或 铸钢用的磷铁 15 – 20%之间 以上归纳成如下表： 三 、 检测意义 综上所述， C——确定钢铁型号及用途→主要指标 Si、Mn——直接影响钢铁性能(有益的)→控制一定量 S、P——有害成分 →严格降至一定量 因此，对于生铁和碳素钢：C、Si、Mn、S、P等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室日常生产控制的重要