工业分析技术第6章钢铁分析.ppt

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。;6.1 概述; 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％。 ; 1. 钢铁材料的分类 (1)钢的分类 ①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0.25％～0.60％)； 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5％～10％)； 高合金钢(合金元素总量〉10％)。 ②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％)。; 1. 钢铁材料的分类 (1)钢的分类 ③按冶炼方法分类 按炉别分类有：平炉钢；转炉钢；电炉钢等。 ④按脱氧程度分类有：沸腾钢；镇静钢；半镇静钢。 ⑤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。; 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80％～90％，质硬而脆，断口成白色，也叫白口铁。 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(0.06％)。因其断口呈灰色，所以也叫灰口铁。; 1. 钢铁材料的分类 (3)铁合金的分类 铁合金是含有炼钢时所需的各种合金元素的特种生铁，用作炼钢时的脱氧剂或合金元素添加剂。铁合金主要是以所含的合金元素来分，如硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钨铁、铌铁、钍铁、硅锰合金、稀土合金等。 用量最大的是硅铁、锰铁、铬铁。; 1. 钢铁材料的分类 (4)铸铁的分类 铸铁也是一种含碳量高于2％的铁碳合金，是用铸造生铁原料经重熔调配成分再浇注而成的机件，一般称为铸铁件。 铸铁分类方法较多，按断口颜色可分为灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁三类；按化学成分不同，可分为普通铸铁和合金铸铁两类；按组织、性能不同，可分为普通灰口铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁(耐热、耐蚀、耐磨铸铁等)。; 2. 钢铁中主要元素的存在形式及影响 (1) 碳 碳在钢铁中主要以固溶体状态存在，有的生成碳化物(Fe2C、Mn3C、Cr5C2、WC、MOC等)。碳是决定钢铁性能的主要元素之一。一般含碳量高，硬度增强，延性及冲击韧性降低，熔点较低。含碳量低，则硬度较弱，延性及韧性增强，熔点较高。 正是由于碳的存在，才能用热处理的方法来调节和改善钢铁的机械性能。; 2. 钢铁中主要元素的存在形式及影响 (2) 硫 硫在钢铁中主要以FeS、MnS状态存在，FeS的熔点低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间，当加热压制时，FeS熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而碎裂。 硫的存在所引起的这种“热脆性”严重影响钢铁的性能。 国家标准规定碳素钢中硫含量不得超过0.05%，优质钢中含硫量不超过0.02%。; 2. 钢铁中主要元素的存在形式及影响 (3) 磷 磷在钢铁中以Fe2P或Fe3P状态存在，磷化铁硬度较强，以致钢铁难于加工，并使钢铁产生“冷脆性