冶金分析概述課件

1、第1頁(yè)/共184頁(yè)冶金分析冶金分析授課教師：劉淑萍授課教師：劉淑萍河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院第2頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述1. 定義定義：冶金分析是一門(mén)專業(yè)性很強(qiáng)分析化學(xué)。 它是研究冶金生產(chǎn)過(guò)程中各種物料的組成及 其含量的測(cè)定方法和有關(guān)理論的一門(mén)學(xué)科。2. 作用作用：在冶金分析中，對(duì)原料的選擇、冶煉 工藝流程的控制，冶金產(chǎn)品的檢驗(yàn)，新產(chǎn)品 的試制及應(yīng)用，都必須以分析結(jié)果為重要依 據(jù)。第3頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述3.3.發(fā)展?fàn)顩r及意義：發(fā)展?fàn)顩r及意義： 用氧頂吹轉(zhuǎn)煉鋼代替平爐煉鋼，縮短時(shí)間 由十幾小時(shí)到幾十分鐘，提出爐前爐前分析。 現(xiàn)代冶金分析不僅要作組分分析

2、，而且要作 狀態(tài)、價(jià)態(tài)、結(jié)構(gòu)微粒微區(qū)薄層縱深分析。 現(xiàn)代分析技術(shù)圖書(shū)館中冶金樣中有很多現(xiàn)代分析的書(shū)籍，作為我們只能是了解，將來(lái)工作需要的話再深造第4頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述4 4 冶金分析過(guò)程的特點(diǎn)冶金分析過(guò)程的特點(diǎn)1.1.試樣來(lái)源復(fù)雜。試樣來(lái)源復(fù)雜。 3. 選擇的方法要求快速、簡(jiǎn)便、易重復(fù)選擇的方法要求快速、簡(jiǎn)便、易重復(fù) 2. 同一元素分析方法多，雜質(zhì)影響大。同一元素分析方法多，雜質(zhì)影響大。例例Si 光度光度 容量容量 重量重量 4. 取樣方法多，正確。取樣方法多，正確。第5頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述5 5、冶金分析方法分類、冶金分析方法分類按作用分按作用分 標(biāo)準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)方法

3、非標(biāo)準(zhǔn)方法非標(biāo)準(zhǔn)方法1 1). ). 標(biāo)準(zhǔn)方法：標(biāo)準(zhǔn)方法：由國(guó)際某個(gè)組織或國(guó)家的某個(gè)特定機(jī)構(gòu)統(tǒng)一規(guī)定的分析方法?？煞譃椋旱?頁(yè)/共184頁(yè) 標(biāo)類法：標(biāo)類法：原料分析和成品的質(zhì)量分析，由所得結(jié)果來(lái)作為工藝計(jì)算、財(cái)務(wù)計(jì)算，評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)，要求準(zhǔn)確度高。 快速法：快速法：一定準(zhǔn)確度下要求快速，用于控制生產(chǎn)過(guò)程爐前分析，是冶煉過(guò)程中不可少的。 仲裁法或校核法仲裁法或校核法 仲裁：仲裁： 以解決爭(zhēng)議為目的的分析方法 校核：校核：廠內(nèi)復(fù)核某項(xiàng)分析結(jié)果而進(jìn)行的分析 方法1. 冶金分析概述第7頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述 (1) 這些方法往往是原標(biāo)類法中增添一些補(bǔ)充而使精確度提高，這些方法往往是原標(biāo)類

4、法中增添一些補(bǔ)充而使精確度提高，要求技術(shù)更高的分析人員進(jìn)行。要求技術(shù)更高的分析人員進(jìn)行。 (2) 分析方法標(biāo)準(zhǔn)須滿足以下要求：分析方法標(biāo)準(zhǔn)須滿足以下要求： 在政府標(biāo)準(zhǔn)化管理機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)和組織下進(jìn)行，按規(guī)定的程序編制。 按規(guī)定格式編寫(xiě)。 方法的成熟性得到公認(rèn)，方法的準(zhǔn)確度和精密度可通過(guò)協(xié)作試 驗(yàn)確定。第8頁(yè)/共184頁(yè)1. 冶金分析概述 (3)一些標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：一些標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)： ISO國(guó)際質(zhì)量認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法代號(hào)GB 例：GB223.69-89鋼鐵及合金中燃燒氣體容量法測(cè)碳 ASTM美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)協(xié)會(huì) JIS日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn) YB 冶金部、HB 化工部. 地方標(biāo)準(zhǔn)第9頁(yè)/共184頁(yè)1.

5、冶金分析概述 2).2).非標(biāo)準(zhǔn)方法非標(biāo)準(zhǔn)方法 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 文獻(xiàn)方法文獻(xiàn)方法 冶金分析方法很多，且準(zhǔn)確度也不相同。因此，測(cè)定一個(gè)試樣的某個(gè)組分時(shí)，采用不同的方法，測(cè)得結(jié)果有出入。故，一般都用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。唐山鋼鐵公司對(duì)GB進(jìn)行內(nèi)部簡(jiǎn)化，但不影響結(jié)果的準(zhǔn)確度第10頁(yè)/共184頁(yè)2. 標(biāo)準(zhǔn)試樣、基準(zhǔn)試樣 一、標(biāo)準(zhǔn)試樣（標(biāo)樣）：一、標(biāo)準(zhǔn)試樣（標(biāo)樣）：已經(jīng)準(zhǔn)確知道其化學(xué)組成的天然樣品或工業(yè)產(chǎn)品（礦石、金屬、合金、爐渣等）或人工配制的人造試樣。 要求要求: 組成均勻； 穩(wěn)定不變； 主要化學(xué)成分準(zhǔn)確地確定輔助元素的含量，只是參 考，不能作為標(biāo)準(zhǔn)。 二二、基準(zhǔn)試樣：、基準(zhǔn)試樣：純度極高的單質(zhì)或化合物，

6、一般至少相當(dāng)于保 證試劑（GR：光譜純；SP或EP：放射純）第11頁(yè)/共184頁(yè)2. 標(biāo)準(zhǔn)試樣、基準(zhǔn)試樣 四、兩樣作用四、兩樣作用 1）檢驗(yàn)分析結(jié)果是否正確，校正誤差 2）在各種儀器分析中用的制作工作曲線 3）用于標(biāo)定各種標(biāo)液濃度（基準(zhǔn)試樣可直接配標(biāo)液） 4）儀器的校準(zhǔn) 5）檢查和改進(jìn)分析方法 三、兩種試樣的區(qū)別：三、兩種試樣的區(qū)別： 基準(zhǔn)是由一般化學(xué)試劑提純而得。 標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)家內(nèi)有關(guān)研究機(jī)關(guān)或工廠實(shí)驗(yàn)室組織生產(chǎn)，它的準(zhǔn)確含量由最可靠方法、由有經(jīng)驗(yàn)的分析人員測(cè)定而得。第12頁(yè)/共184頁(yè)2. 標(biāo)準(zhǔn)試樣、基準(zhǔn)試樣 六、我國(guó)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（六、我國(guó)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（P131-138P131-138）

7、 GBWGBW表示什么表示什么 五、存儲(chǔ)與選用五、存儲(chǔ)與選用 存儲(chǔ)：存儲(chǔ)：于干燥器中密封，防氧化、玷污、受潮失效。怕光 的可于棕色干燥器中。 選用：選用：與待測(cè)試樣組分盡量一致，并成分含量接近。第13頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差一、表示方法一、表示方法 1. 分析結(jié)果的表示方法常以被測(cè)元素在試樣中的存在狀分析結(jié)果的表示方法常以被測(cè)元素在試樣中的存在狀 態(tài)而定。（在后續(xù)課程中會(huì)顯示出來(lái)）態(tài)而定。（在后續(xù)課程中會(huì)顯示出來(lái)） 例如：鐵的表示 合金中的鐵用Fe%表示 礦石中的鐵一般用Fe2O3%表示 若為了知道鐵礦石中的鐵含量來(lái)制定冶金工業(yè)生產(chǎn)。 用全部的（各種存在狀態(tài)的鐵）含量，

8、TFe%：試：試樣中含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)樣中含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù).第14頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差 硅酸鹽和爐渣樣品：硅酸鹽和爐渣樣品：因?yàn)樗鼈兪枪杷猁}，是SiO2和金屬氧化物的復(fù)合物。 Si以SiO2% Ca以CaO% Al以Al2O3% Mg以MgO% Fe以Fe2O3 Mn以MnO% 用氧化物表示分析結(jié)果在一定程度上，反映了客觀實(shí)在，便于檢用氧化物表示分析結(jié)果在一定程度上，反映了客觀實(shí)在，便于檢查分析結(jié)果的可靠性。所以，所有組分氧化物百分率的總和應(yīng)為查分析結(jié)果的可靠性。所以，所有組分氧化物百分率的總和應(yīng)為100%100%左右。左右。第15頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示

9、方法、允許差2、根據(jù)試樣的聚集狀態(tài)、根據(jù)試樣的聚集狀態(tài) 氣體：體積百分比； 液體：g成分重量/L液 固體：重量百分比； 微量痕量組分時(shí)，用ppm、ppb表示的也有第16頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差 3 3、分析結(jié)果的規(guī)范表達(dá)、分析結(jié)果的規(guī)范表達(dá) 質(zhì)檢所的正規(guī)報(bào)表第17頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差二、準(zhǔn)確度與允許差二、準(zhǔn)確度與允許差 1. 分析結(jié)果所表達(dá)的意思：分析結(jié)果所表達(dá)的意思： 表示組分含量大小 表示準(zhǔn)確程度（98.2% 不準(zhǔn)；98.20% 準(zhǔn)確） 2. 允許差允許差 化學(xué)成分允許差化學(xué)成分允許差 成品化學(xué)成分允許差成品化學(xué)成分允許差 化學(xué)成分允許差：化

10、學(xué)成分允許差：規(guī)定用同一方法分析同一元素時(shí)，允許的平行 測(cè)定結(jié)果的偏差。第18頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差元素元素分析方法分析方法含量含量TkTk（偏差）（偏差）NiNi重量法重量法0.20.20.80.0570.0570.80.81.50.0930.093光度法光度法0.0100.0100.0250.00250.1010.1010.2500.010第19頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差 允許差的特點(diǎn)：允許差的特點(diǎn)： 同一分析方法，同一試樣中某元素其含量范 圍不同,規(guī)定的允許差不同。 方法不同，允許差不同。 范圍，允許差Tk。 標(biāo)樣Tk小于實(shí)際樣品Tk。第20頁(yè)

11、/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差鋼鋼 成品化學(xué)成分允許差：成品化學(xué)成分允許差： 規(guī)定允許的鐵水（鋼水）的分析結(jié)果與成品（固體）取樣分析結(jié)果差。 例：GB/T222-2006 鋼的成品化學(xué)成分允許差第21頁(yè)/共184頁(yè)3. 分析結(jié)果的表示方法、允許差 本講思考題：本講思考題： 1.如何用置信度、置信區(qū)間表示測(cè)量范圍？ 2.允許差有幾種表示方法，各代表什么意義？ 3.化學(xué)方法允許差的特點(diǎn)是什么？ 4.何為標(biāo)樣？在冶金分析中的作用？ 5.如何選用保管基準(zhǔn)試樣？第22頁(yè)/共184頁(yè)第二章第二章 礦石的分析礦石的分析1、掌握礦石試樣的采取和制備；、掌握礦石試樣的采取和制備； 鐵礦石分析方法；

12、 酸溶鐵（SFe）； 全鐵測(cè)定（TFe）； 亞鐵（FeO）測(cè)定。2、了解鐵礦石一般分析項(xiàng)目：、了解鐵礦石一般分析項(xiàng)目：SiO2、全鐵 TFe、S、P。 從冶煉出發(fā)還要測(cè)酸溶性鐵（SFe）、氧化亞鐵（FeO） CaO、MgO、MnO2、燒堿。3、 難點(diǎn)難點(diǎn)：亞鐵分析方法第23頁(yè)/共184頁(yè) 一、礦物一、礦物 地殼中具有一定化學(xué)成分和一定物理化學(xué)性質(zhì)的天地殼中具有一定化學(xué)成分和一定物理化學(xué)性質(zhì)的天然產(chǎn)物礦物然產(chǎn)物礦物 金屬礦物金屬礦物指用以提煉各種金屬元素的分類分類 非金屬礦物非金屬礦物為耐火材料、冶金材料（熔劑）陶瓷材料 2.1 概述第24頁(yè)/共184頁(yè)2.1 概述二、二、 礦石礦石 礦物在自然

13、界中或以單質(zhì)、以化合物、以多種化合物的組合形式存在的，含有一種或數(shù)種有用礦物，其富集程度達(dá)到了現(xiàn)代工業(yè)中具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的品位（工業(yè)品位）的自然集合體稱為礦稱為礦石。石。 1. 種類：種類： 含有一種被研究的金屬：如常見(jiàn)的赤鐵礦 同時(shí)含有多種礦物。如鉛鋅礦 第25頁(yè)/共184頁(yè) 2. 脈石：脈石： 含有有用礦物的巖石，在組成上可能很不一致，以石英和硅酸鹽為最多。 常見(jiàn)的：碳酸鹽、黃鐵礦、某些金屬（如鐵、錳）的氧化物 和氫氧化物 礦石是冶煉的基礎(chǔ)原料。分析是保證產(chǎn)品的質(zhì)量、控制冶煉過(guò)程和研究新礦石是冶煉的基礎(chǔ)原料。分析是保證產(chǎn)品的質(zhì)量、控制冶煉過(guò)程和研究新工藝必不可少的手段。工藝必不可少的手段。2.

14、1 概述第26頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制備一、取樣方法一、取樣方法 1. 1. 在呈塊狀堆積的礦石中，應(yīng)在具代表性的分布點(diǎn)上取樣，在呈塊狀堆積的礦石中，應(yīng)在具代表性的分布點(diǎn)上取樣，取樣點(diǎn)的數(shù)目和每點(diǎn)上取樣量的多少，按實(shí)際情況確定。取樣點(diǎn)的數(shù)目和每點(diǎn)上取樣量的多少，按實(shí)際情況確定。 選橫、豎線交點(diǎn)作為取樣點(diǎn)，用鍬或鏟從深0.50.7m處各取一份試樣。表層風(fēng)化、氧化表層風(fēng)化、氧化 大塊堆底細(xì)砂，中心聚集大塊堆底細(xì)砂，中心聚集 不均因素不均因素 大堆不能扒開(kāi)取樣大堆不能扒開(kāi)取樣第27頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制備礦石試樣的采取和制備2. 2. 車(chē)廂取樣車(chē)廂取樣 沒(méi)有運(yùn)輸不分

15、層時(shí)，在表面取樣沒(méi)有運(yùn)輸不分層時(shí)，在表面取樣 有運(yùn)輸已分層時(shí)，則按不同深度取樣有運(yùn)輸已分層時(shí)，則按不同深度取樣在若干個(gè)車(chē)廂一份份取樣時(shí)，則可以在第一節(jié)車(chē)廂取A點(diǎn)，第二車(chē)廂取B點(diǎn).第28頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備3. 3. 在選礦或燒結(jié)料運(yùn)輸皮帶上取樣。在選礦或燒結(jié)料運(yùn)輸皮帶上取樣。 只要每隔一定時(shí)間間隔取樣一次。取樣點(diǎn)處用鏟將皮帶上全寬度范圍內(nèi)物料全部扒下。 取樣器：取樣器：鍬、鏟、挖料鉆 直徑1250nm薄鐵圓筒狀取樣管第29頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備二（取樣量）制樣二（取樣量）制樣( (見(jiàn)見(jiàn)P2中中1.1.11.1.2

16、部分部分) ) 送到分析室的原始樣是幾十公斤、幾公斤不等，代表礦體送到分析室的原始樣是幾十公斤、幾公斤不等，代表礦體的某一塊數(shù)或礦層的化學(xué)組成。的某一塊數(shù)或礦層的化學(xué)組成。 分析用樣只需幾克、幾十克，最多也不過(guò)百克，因此對(duì)原分析用樣只需幾克、幾十克，最多也不過(guò)百克，因此對(duì)原始試樣進(jìn)行加工。始試樣進(jìn)行加工。 礦物原料試樣的制備，要經(jīng)過(guò)破碎、混勻、縮分、過(guò)篩、礦物原料試樣的制備，要經(jīng)過(guò)破碎、混勻、縮分、過(guò)篩、吸鐵等工序，即由原始試樣縮減到分樣用量為止。吸鐵等工序，即由原始試樣縮減到分樣用量為止。第30頁(yè)/共184頁(yè) kgQ k值值0.10.5礦石特性系數(shù)礦石特性系數(shù) mmd1. 1. 最低重量：最

17、低重量：用切喬特公式用切喬特公式2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備2kdQ 第31頁(yè)/共184頁(yè)各類礦石各類礦石K值值礦種礦種k值值鐵鐵 錳錳0.10.2Cu Mo W0.10.5Ni(硫化物) Co0.20.5Cr不大于0.250.3Pb Zn Sn 0.2鋁鋁土礦礦(非均一的,如黃鐵礦黃鐵礦化鋁鋁土礦礦,鈣質(zhì)鋁鈣質(zhì)鋁土角礫礫巖)0.30.5銻銻 汞不小于0.10.2菱鎂礦鎂礦 石灰石 白云石0.050.1脈金(顆顆?；旧闲∮?.1mm)0.2脈金(顆顆粒基本上近于0.1mm)0.4脈金脈金(顆?；旧洗笥陬w粒基本上大于0.6mm)0.81.0鈮鈮 鉭鉭 鋯鋯 鉿鉿 Be L

18、i Ru Os 稀土元素稀土元素 0.10.5磷礦石磷礦石(分布均勻者分布均勻者) 螢石螢石 黃鐵礦黃鐵礦0.2高嶺土高嶺土 粘土粘土 石英巖石英巖0.10.2明礬明礬 石膏石膏 硼礦硼礦0.20.2第32頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備 例如例如:有一礦樣已全部通過(guò)有一礦樣已全部通過(guò)20號(hào)篩號(hào)篩(d=0.84mm),礦種的礦種的K=0.2,則需要縮分出的樣品的最低重量為：則需要縮分出的樣品的最低重量為：Q=0.20.842=0.141kg 說(shuō)明說(shuō)明:該礦種通過(guò)該礦種通過(guò)20號(hào)篩縮分出連續(xù)加工的樣品重量不能少于號(hào)篩縮分出連續(xù)加工的樣品重量不能少于141g,否則失去

19、代表性否則失去代表性. 縮分次數(shù)縮分次數(shù): 當(dāng)樣品原始重量比它最低可靠重量大當(dāng)樣品原始重量比它最低可靠重量大N倍倍,則縮分次則縮分次數(shù)數(shù):N=2m, m:縮分次數(shù)縮分次數(shù). 第33頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備 例如例如: 原重原重2kg 全部通過(guò)全部通過(guò)20號(hào)篩最低可靠重量號(hào)篩最低可靠重量141g，N=2000/141=14倍倍，2314141g，就是最就是最低可靠質(zhì)量低可靠質(zhì)量，有足夠的代表性有足夠的代表性。 實(shí)際工作中實(shí)際工作中,如沒(méi)有提出特殊要求如沒(méi)有提出特殊要求，k=0.2。全部按要求的篩全部按要求的篩號(hào)碎后號(hào)碎后，縮分至最低可靠重量以上縮分至最低可靠

20、重量以上，再全部細(xì)碎至所需粒度再全部細(xì)碎至所需粒度。第34頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備2. 2. 樣品加工程序樣品加工程序: 三個(gè)階段三個(gè)階段:粗碎、中碎、細(xì)碎 每個(gè)階段又包括四個(gè)程序：每個(gè)階段又包括四個(gè)程序：破碎 過(guò)篩 混勻 縮分3. 3. 樣品過(guò)篩樣品過(guò)篩，過(guò)程中一定要使樣品全部通過(guò)過(guò)程中一定要使樣品全部通過(guò)，絕不能任意絕不能任意棄去篩上樣品棄去篩上樣品.第35頁(yè)/共184頁(yè)2.2 礦石試樣的采取和制礦石試樣的采取和制備備4. 樣品混勻樣品混勻,代表性代表性 掀角法掀角法(量小的量小的) 分樣品法分樣品法(量大的量大的) 環(huán)錐法環(huán)錐法5. 樣品縮分樣品縮分

21、 四分四分 分樣器分樣器6. 樣品烘干樣品烘干 大宗樣品自然干(風(fēng)干法) 少量樣品電烘箱 105110 有些樣品不可烘干: 物相分析,測(cè)定Fe2+樣品 有些樣品低溫烘干: 黃鐵礦中硫化礦 6080 有些樣品較高溫烘干: 鋁土礦 錳礦 130第36頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦石分析礦石分析 一一、鐵礦石分析鐵礦石分析 1. 鐵礦定義與種類鐵礦定義與種類礦石主要成分含鐵量% 鐵的品位要求磁鐵礦FeOFe2O3(Fe3O4)72.45660赤鐵礦Fe2O370.05458菱鐵礦Fe2CO348.23035褐鐵礦Fe2O3nH2O4862.94550第37頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦石分析礦石分析礦石中 TF

22、e/ FeO2.7 磁鐵礦； TFe/ FeO2.7 赤鐵礦 TFe與SFe之差 硅酸鐵 這部分鐵在冶煉中不能還原為金屬鐵. 當(dāng)硅酸鐵中的鐵大于24%,要相應(yīng)提高全鐵品位要求.不夠品位要求的進(jìn)行選礦處理不夠品位要求的進(jìn)行選礦處理.第38頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 2. 2. 組成組成 脈石脈石: CaO、MgO、Al2O3、SiO2等等鐵礦石鐵礦石 伴生元素伴生元素: S、P、Pb、Zn、Cu、Mn、Cr、V、Ti Fe的氧化物鹽的氧化物鹽: FeOFe2O3、Fe2SiO3、Fe2CO3、 Fe2(SiO3)3、 Fe2(CO3)3、第39頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 3. 分析項(xiàng)

23、目分析項(xiàng)目 鐵礦石中的鐵大都以高價(jià)鐵(Fe2O3)狀態(tài)和亞鐵(FeO)狀態(tài)存在，少量以硅酸鹽形式存在，幾乎無(wú)金屬鐵，還含有少量有害組分: SiO2、S、P、As等，它們冶煉過(guò)程中還原為單質(zhì)滲入生鐵中，嚴(yán)重影響金屬質(zhì)量。 鐵礦石一般分析項(xiàng)目鐵礦石一般分析項(xiàng)目：SiO2、全鐵TFe、S、P。從冶煉出發(fā)還要測(cè)酸溶性鐵(SFe) 、氧化亞鐵(FeO) 、CaO、MgO、MnO2、燒減等.第40頁(yè)/共184頁(yè)SiO2 GB1364-78 S GB1368-78 Al2O3 GB1365-78 CaO GB 1366-78 P GB1369-78 Mn 1370-78 MgO GB1367-78 Fe和和

24、H2O分分 1363-78 GB/T6730.1-1986 GB/T6730.22-1986代替代替 . . . . . .2.3 礦礦石分析 參考國(guó)標(biāo)參考國(guó)標(biāo) 第41頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 4. 分析方法分析方法(書(shū)書(shū)P9) 鐵礦石的分解鐵礦石的分解: 1) HCl(濃)分解，殘?jiān)鼮榘咨驕\灰色. 2) 若黑色或其它色，用HF或NH4F處理. 3) 磁鐵礦分解慢，用SnCl2或H2SO4H3PO4（21）混酸 4) 鐵礦石系統(tǒng)分析.熔劑KOH/Na2O2/Na2CO3/半熔法 （半熔法參考分析化學(xué)熔劑部分） 5) 鉻鐵礦:Na2O2 6) 鈦鐵礦:焦硫酸鉀第42頁(yè)/共184頁(yè)2.3

25、 礦礦石分析 鐵礦石的合適溶劑P11 引出SFe、TFe以及TFe溶（熔）解的兩種方法第43頁(yè)/共184頁(yè)（1）酸溶鐵）酸溶鐵(SFe) a. 重鉻酸鉀容量法重鉻酸鉀容量法 2.3 礦礦石分析 第44頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 2622224SnClHgClClHgSn這里是汞鹽測(cè)鐵法（國(guó)家仲裁方法）這里是汞鹽測(cè)鐵法（國(guó)家仲裁方法）反應(yīng)方程：2Fe3+Sn2+6Cl-2Fe2+SnCl62- Sn2+2HgCl2+4Cl-2Hg2Cl2+SnCl62- 主反應(yīng)： 6Fe2+Cr2O72-+14H+6Fe3+2Cr3+7H2O Hg被Cr2O72-氧化，并能將反應(yīng)生成Fe3+ Fe2+。

26、還原時(shí)，較濃的酸度、較小的體積、較熱的試液容易掌握還原終點(diǎn)。SnCl2將Fe3+黃色退去，在過(guò)量12D為宜。否則太過(guò)量的Sn2+發(fā)生：第45頁(yè)/共184頁(yè) H2SO4-H3PO4的作用：的作用： a. 調(diào)節(jié)酸度 b. 降低Fe3+/Fe2+，使指示劑進(jìn)入突躍之內(nèi)。 C. Fe3+ +PO43-生成無(wú)色配離子Fe(HPO4)+，掩蔽Fe3+的黃色 干擾終點(diǎn)的觀察 理論分析反應(yīng)的可行性。理論分析反應(yīng)的可行性。 ， 2.3 礦礦石分析 23/ FeFe23/ FeFe23/ FeFe第46頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 終點(diǎn)判斷：終點(diǎn)判斷： 終點(diǎn)色由Cr3+綠、Fe3+黃、指示劑紫紅三者比例大小決

27、定終點(diǎn)顏色，但只要綠色得到一定程度突然轉(zhuǎn)色，就是終點(diǎn)，這里一定觀察到中間色。第47頁(yè)/共184頁(yè)b. SnCl2與與TiCl3聯(lián)合還原法。聯(lián)合還原法。P11 SnCl2加到試液顏色由小米黃之后，鎢酸鈉為指示劑，用TiCl3無(wú)汞鹽測(cè)鐵法：無(wú)汞鹽測(cè)鐵法：滴定至黃變蘭（鎢蘭），再過(guò)量一D停止，用Cu2作催化劑，把過(guò)量的Ti3+再處理，不用Cu2也可以，時(shí)間變長(zhǎng)。值得提的是，蘭色的存在保證不受空氣中O2干擾。c. EDTA容量法容量法.磺基水楊酸指示劑測(cè)定磺基水楊酸指示劑測(cè)定2.3 礦礦石分析 第48頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 (2) 全鐵測(cè)定全鐵測(cè)定TFe 在溶樣時(shí)，HCl不能把鐵礦石中的Fe

28、2(SiO3)3溶解。因此，在酸溶時(shí)，加入適量堿金屬氟化物，則測(cè)得值中包括了硅酸鐵， 即 TFe。氟化物用量氟化物用量:1g過(guò)多過(guò)多: Fe2+氧化 并防礙Fe3+的還原 侵蝕玻璃燒杯析出的硅酸，吸附鐵離子. 用酸不能完全溶解的鐵礦樣必須改用堿熔分解用酸不能完全溶解的鐵礦樣必須改用堿熔分解.第49頁(yè)/共184頁(yè)（3） 亞鐵測(cè)定亞鐵測(cè)定 P12 有時(shí)由于高爐冶煉的需要或者確定可否進(jìn)行磁選時(shí)，需要了解 礦石或燒結(jié)礦中亞鐵的量。需測(cè)定亞鐵很不容易，因?yàn)镺2/H2O=1.23V，F(xiàn)e=0.68V，在溶解試樣時(shí)如果不采取措施， 就可能發(fā)生Fe2+ Fe3+反應(yīng)。因此，溶樣時(shí)：, ,溶樣在隔絕空氣的簡(jiǎn)易裝

29、置中進(jìn)行溶樣在隔絕空氣的簡(jiǎn)易裝置中進(jìn)行 對(duì)于單純的鐵礦中亞鐵的測(cè)定對(duì)于單純的鐵礦中亞鐵的測(cè)定，HCl-NaF分解試樣或 H2SO4-HF（Pt坩堝中） HCl-NaF溶樣時(shí)，溶樣時(shí)，F(xiàn)eO、FeSiO3都被溶解，直接Cr2O72-滴定。2.3 礦礦石分析 第50頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 操作操作: . 排空氣排空氣:加加HCl之前加入適量之前加入適量NaHCO3或潔凈的方解石。或潔凈的方解石。 II加入加入HCl后立即產(chǎn)生后立即產(chǎn)生CO2排出空氣排出空氣。 III立即塞以帶導(dǎo)管的膠塞立即塞以帶導(dǎo)管的膠塞，試樣分解完畢試樣分解完畢。 IV 開(kāi)啟塞子并迅速加入開(kāi)啟塞子并迅速加入NaHCO3

30、飽和溶液或幾粒方解石飽和溶液或幾粒方解石,重重新蓋上塞子新蓋上塞子，流水冷卻流水冷卻。 V 加加H2SO4-H3PO4混酸和指示劑，立即滴定混酸和指示劑，立即滴定Cr2O72-至終點(diǎn)至終點(diǎn).第51頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 對(duì)于含高價(jià)錳對(duì)于含高價(jià)錳 含高價(jià)錳和酸溶性硫化物含高價(jià)錳和酸溶性硫化物.不學(xué)不學(xué) 高價(jià)鈰和鉻的高價(jià)鈰和鉻的作業(yè)：作業(yè)： 1. 寫(xiě)出無(wú)汞鹽測(cè)鐵的原理和步驟? 2. 鐵礦石中鐵有幾種表示方法?比較溶解時(shí)各有什么不同? 3. 常見(jiàn)的鐵礦石中主要的雜質(zhì)有哪些?測(cè)鐵時(shí)如何消除干擾? 4. TFe測(cè)定中，加入NaF用量？為什么？第52頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 4. 金屬鐵

31、測(cè)定金屬鐵測(cè)定 (后敘后敘3.3)5. 鐵礦石中其它項(xiàng)目分析鐵礦石中其它項(xiàng)目分析. 關(guān)于關(guān)于MnO在錳礦分析中介紹在錳礦分析中介紹. 關(guān)于關(guān)于SiO2、S、P、TiO2、Al2O3、CaO、MgO 測(cè)定可：測(cè)定可： 單獨(dú)稱樣，只作其中單項(xiàng)分析。 不制成母液，然后按硅酸鹽系統(tǒng)分析方法測(cè)定各項(xiàng)。 母液制備: 熔劑: KOH+少量的Na2O2或NaCO3+硼酸(2+1) 坩鍋:銀 水浸取，硝酸酸化，定容250ml，分取各測(cè)。第53頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 SiO2測(cè)定測(cè)定: 高氯酸脫水重量法 動(dòng)物膠凝聚重量法硅酸鹽分析中講硅酸鹽分析中講 氟硅酸鉀容量法 硅鉬藍(lán)光度快速法 鋼鐵分析中講（系統(tǒng)分

32、析中）鋼鐵分析中講（系統(tǒng)分析中）第54頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 P測(cè)定測(cè)定 磷易氧化，所以礦石中沒(méi)有游離狀態(tài)的磷，鐵礦中的磷幾乎都以磷酸鹽形態(tài)存在。 方法方法 重量法重量法:焦磷酸鎂法焦磷酸鎂法，磷鉬酸銨法磷鉬酸銨法，很少用很少用。 容量法容量法:鉬酸銨容量法鉬酸銨容量法，檸檬酸鉬酸銨容量法。檸檬酸鉬酸銨容量法。 光度法光度法:磷鉬藍(lán)法磷鉬藍(lán)法，磷鉬蘭法磷鉬蘭法。 脫脫Si是難點(diǎn)、重點(diǎn)是難點(diǎn)、重點(diǎn) HCl、HNO3-HClO4是冒煙，脫是冒煙，脫Si第55頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 S的測(cè)定的測(cè)定 鐵礦石中，硫多以硫化物(FeS2)或硫酸鹽(CaSO42H2O)等形式存在。在鐵礦

33、中S含量在百分之幾至千分之幾，少數(shù)達(dá)百分之幾。方法方法 1. 堿熔或酸溶，使S轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鹽，測(cè)SO42-有： BaSO4重量法、EDTA容量法、硫酸聯(lián)苯胺容量法2. 礦樣在管式爐中通過(guò)O2或空氣燃燒SSO2 吸收后測(cè)定方法有： 碘量法碘量法 中和法中和法 常用方法在鋼鐵分析中講解. 光度法光度法第56頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 CaO、MgO、Al2O3、TiO2測(cè)定測(cè)定吸取濾下液(母液)，合適酸度測(cè)定，見(jiàn)硅酸鹽分析方法。第57頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 二二、 錳礦石分析錳礦石分析 錳在自然界中分布很廣錳在自然界中分布很廣，幾乎所有礦石及硅酸鹽的巖石幾乎所有礦石及硅酸鹽的

34、巖石中都含有錳。最常見(jiàn)的錳礦是無(wú)水或含水的氧化錳或碳酸錳中都含有錳。最常見(jiàn)的錳礦是無(wú)水或含水的氧化錳或碳酸錳。第58頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 1. 種類、重要成分及種類、重要成分及Mn%種類種類 重要成分Mn%雜質(zhì)成分有雜質(zhì)成分有軟錳礦軟錳礦MnO262%SiO2、S、P、As、Fe、Al、Cu、Mg前四種為種為有害元素硬錳礦硬錳礦MnO2MnOnH2O54%黑錳礦黑錳礦Mn3O472%菱錳礦菱錳礦MnCO390銳鐵礦銳鐵礦TiO70第63頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 測(cè)定方法測(cè)定方法 光度法：無(wú)機(jī)光度法：無(wú)機(jī)H2O2顯色劑顯色劑Ti(H2O2)紅色物質(zhì)。紅色物質(zhì)。Ti3+ Ti4

35、+兩種變價(jià)這一化學(xué)性質(zhì)。兩種變價(jià)這一化學(xué)性質(zhì)。有機(jī)（含羥基），有機(jī)（含羥基），Ti與氧的鍵合能力強(qiáng)。與氧的鍵合能力強(qiáng)。容量法：容量法：操作過(guò)程：見(jiàn)下頁(yè)（結(jié)合P164頁(yè)講解）K2S2O7 用于堿性、中性氧化物熔解反應(yīng)：第64頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 干擾離子干擾離子：Fe3+，V4+,5+，Mo5+,6+，W6+，F(xiàn)-第65頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 應(yīng)用高鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)，用硫氰酸鹽（紫色）或中性紅指示劑。應(yīng)用高鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)，用硫氰酸鹽（紫色）或中性紅指示劑。 高鐵法：高鐵法： Al3+/Al1.66V Ti4+/Ti3+0.092V Fe3+/Fe2+0.68V 作業(yè)：根據(jù)

36、相關(guān)資料，把以上內(nèi)容復(fù)習(xí)并總結(jié)，準(zhǔn)備小測(cè)。第66頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 鈦礦石中鈦的分析鈦礦石中鈦的分析 滴定：滴定：還原：還原：終點(diǎn)指示：終點(diǎn)指示： 隔絕空氣條件下，用金屬隔絕空氣條件下，用金屬Al將四價(jià)鈦還原為三價(jià)鈦，而后用將四價(jià)鈦還原為三價(jià)鈦，而后用 Fe3標(biāo)液氧化三價(jià)鈦，以硫氰鹽為指示劑。當(dāng)三價(jià)鈦完全被后，標(biāo)液氧化三價(jià)鈦，以硫氰鹽為指示劑。當(dāng)三價(jià)鈦完全被后，微過(guò)量的微過(guò)量的Fe3離子生成紅色硫氰酸鐵，借以指示終點(diǎn)。離子生成紅色硫氰酸鐵，借以指示終點(diǎn)。 一、原理一、原理第67頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 1. 1. 1. K2S2O7熔融法熔融法 稱稱0.20.5g樣品于樣

37、品于瓷坩堝中，加瓷坩堝中，加3gK2S2O7，低溫（，低溫（300500）熔化后，再高溫（高溫爐熔化后，再高溫（高溫爐500）熔至紅色熔體。冷卻后放入燒杯，）熔至紅色熔體。冷卻后放入燒杯，用用5H2SO480ml浸取洗滌坩堝，加熱煮沸、過(guò)濾、沉淀，用浸取洗滌坩堝，加熱煮沸、過(guò)濾、沉淀，用10H2SO4洗洗4次，合并濾液。加次，合并濾液。加35NaOH至沉淀物至沉淀物Fe(OH)3、Ti(OH)4凝聚，用定性濾紙過(guò)濾。沉淀用凝聚，用定性濾紙過(guò)濾。沉淀用2NaOH洗洗5次，后以次，后以10H2SO4熱熱液溶解沉淀于錐形瓶中，洗滌液溶解沉淀于錐形瓶中，洗滌5次，控制總體積約次，控制總體積約100ml

38、，加濃，加濃HCl 50ml，加飽和，加飽和(NH4)2SO4（防止（防止Ti3+氧化）氧化）10ml或乙酸，加或乙酸，加2gAl片，片，用帶封閉的漏斗的膠塞塞緊，煮沸至用帶封閉的漏斗的膠塞塞緊，煮沸至Al片全溶，液體變清。冷卻后片全溶，液體變清。冷卻后用用NH4Fe(SO4)2 標(biāo)液滴至紫色變淺，加標(biāo)液滴至紫色變淺，加10mlKSCN（5）繼續(xù)滴至）繼續(xù)滴至穩(wěn)定的紅色為終點(diǎn)。穩(wěn)定的紅色為終點(diǎn)。，第68頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 第69頁(yè)/共184頁(yè)2.3 礦礦石分析 2. Na2O2熔融法熔融法 稱稱0.20.5g樣品于瓷鐵坩堝中，加入樣品于瓷鐵坩堝中，加入3gNa2O2與與與樣品混勻

39、，表與樣品混勻，表面蓋上面蓋上2gNa2O2，在在700熔至透明，冷卻后用熔至透明，冷卻后用30ml水浸取，水洗坩水浸取，水洗坩堝數(shù)次后，過(guò)濾沉淀殘?jiān)瑢⒊恋碛眉s堝數(shù)次后，過(guò)濾沉淀殘?jiān)?，將沉淀用約50ml10H2SO4溶于錐形瓶溶于錐形瓶中，用中，用1H2SO4洗濾紙，補(bǔ)加洗濾紙，補(bǔ)加30ml濃濃HCl至總體積為至總體積為200ml左右，左右，加加3gAl片，加熱至紅色消失，再添加片，加熱至紅色消失，再添加Al片，每次加約片，每次加約0.1g至反應(yīng)變至反應(yīng)變慢，慢，Ti3+紫色不斷增加，而后加入紫色不斷增加，而后加入0.1gAl片，蓋上裝有片，蓋上裝有NaHCO3的蓋的蓋氏漏斗，加熱煮沸數(shù)分鐘

40、，取下冷至室溫，打開(kāi)膠塞，加入氏漏斗，加熱煮沸數(shù)分鐘，取下冷至室溫，打開(kāi)膠塞，加入100ml飽和飽和(NH4)2SO4和和10ml5KSCN，用，用NH4Fe(SO4)2滴至終點(diǎn)。滴至終點(diǎn)。，第70頁(yè)/共184頁(yè) 以下內(nèi)容要求：1. 鋼鐵分析在冶金分析中是重要的一部分內(nèi)容，在這一講里重點(diǎn)掌握鋼鐵分類和所含的其它元素及含量。2. 了解五大雜質(zhì)元素C、Si、Mn、S、P在鋼鐵中存在的形式及它們對(duì)鋼鐵性能的影響。第三章第三章 鋼鐵鋼鐵分析第71頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類一一、鋼鐵材料鋼鐵材料 黑色金屬材料是鐵、饹、錳及它們的合金。通常稱為鋼鐵材黑色金屬材料是鐵、饹、

41、錳及它們的合金。通常稱為鋼鐵材料。料。常用鋼、鐵材料有鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵及各種合金（高常用鋼、鐵材料有鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵及各種合金（高溫合金、精密合金等）溫合金、精密合金等）二二、鋼與鐵的、鋼與鐵的區(qū)別區(qū)別1. 煉鐵：生鐵是以鐵礦石為原料并用焦炭在高爐中還原而得。煉鐵：生鐵是以鐵礦石為原料并用焦炭在高爐中還原而得。 鐵礦石的主要成分為氧化鐵，但也含有許多雜質(zhì)，經(jīng)高爐冶鐵礦石的主要成分為氧化鐵，但也含有許多雜質(zhì)，經(jīng)高爐冶煉后這些雜質(zhì)大部分都可以除去。仍留在生鐵中的煉后這些雜質(zhì)大部分都可以除去。仍留在生鐵中的雜質(zhì)元素有：雜質(zhì)元素有： 冶煉所用到的炭冶煉所用到的炭C； 礦石中殘留下來(lái)的礦石中

42、殘留下來(lái)的Si、Mn、S、P等。等。第72頁(yè)/共184頁(yè)3. 鋼鐵分析的五大雜質(zhì)元素：鋼鐵分析的五大雜質(zhì)元素：C C、SiSi、MnMn、S S、P P 基本成分：基本成分：TiTi、C C、MnMn、SiSi、S S、P P 4. 區(qū)別：含碳量決定于是鋼還是鐵區(qū)別：含碳量決定于是鋼還是鐵 C在在1.7以上以上 生鐵生鐵 C在在0.051.7 鋼鋼3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類第73頁(yè)/共184頁(yè) 白生鐵（白口鐵）：白生鐵（白口鐵）：當(dāng)碳以化合形式（碳化物）存在，生鐵當(dāng)碳以化合形式（碳化物）存在，生鐵 剖面帶暗白色，稱為白口鐵。極硬且脆，難于加工，煉鋼剖面帶暗白色，稱為白口鐵。

43、極硬且脆，難于加工，煉鋼 灰生鐵：灰生鐵：當(dāng)生鐵中當(dāng)生鐵中Si的含量較高，其中碳以游離狀態(tài)的石墨的含量較高，其中碳以游離狀態(tài)的石墨 形式存在，生鐵剖面帶灰色，稱為灰生鐵。硬度低，流動(dòng)形式存在，生鐵剖面帶灰色，稱為灰生鐵。硬度低，流動(dòng) 性大，便于加工，用于鑄鐵性大，便于加工，用于鑄鐵(以以C的形的形式存式存在在)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類5. 分類分類鐵的分類：鐵的分類：第74頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類鋼的分類：鋼的分類： 碳素鋼碳素鋼 低低C鋼：小于鋼：小于0.25 中中C鋼：鋼：0.250.60 含碳量含碳量 高高C鋼：大于鋼：大于0.6

44、 工業(yè)純鐵：小于工業(yè)純鐵：小于0.04合金鋼合金鋼 低合金鋼：合金元素總含量小于低合金鋼：合金元素總含量小于5 中合金鋼：合金元素總含量中合金鋼：合金元素總含量510 高合金鋼：合金含量總元素大于高合金鋼：合金含量總元素大于10 低合金結(jié)構(gòu)鋼：含有少量合金元素（多數(shù)情低合金結(jié)構(gòu)鋼：含有少量合金元素（多數(shù)情 況下，總量不超過(guò)況下，總量不超過(guò)3）的低合金高強(qiáng)度鋼）的低合金高強(qiáng)度鋼合金元素：合金元素：Ni、Cr、Mo、V、Ti、Co、Be、N按化學(xué)按化學(xué)成分分類成分分類第75頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 按用途分類按用途分類 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 普通碳素鋼普通碳素鋼

45、結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 建筑及工程用，機(jī)械制造用建筑及工程用，機(jī)械制造用 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、 彈簧鋼、軸承鋼彈簧鋼、軸承鋼 碳素工具鋼碳素工具鋼工具鋼工具鋼 刀具鋼刀具鋼 低合金刀具鋼，高速鋼低合金刀具鋼，高速鋼 刀具、刀具、 合金工具鋼合金工具鋼 量具鋼量具鋼 量具、量具、 模具鋼模具鋼 模具模具特殊鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼特殊鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼 （耐酸、低溫、耐熱、電工、超高強(qiáng)鋼）（耐酸、低溫、耐熱、電工、超高強(qiáng)鋼）第76頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類普通鋼：這類鋼含雜質(zhì)元素較多，一般含磷不大于普通

46、鋼：這類鋼含雜質(zhì)元素較多，一般含磷不大于0.045，含，含S 不大于不大于0.055 普通鋼按標(biāo)準(zhǔn)又分為三類普通鋼按標(biāo)準(zhǔn)又分為三類 甲類鋼：保機(jī)械性能和甲類鋼：保機(jī)械性能和P、S、N2、Cu含量的鋼含量的鋼 乙類鋼：保化學(xué)成分乙類鋼：?；瘜W(xué)成分C、Si、Mn、P、S和殘和殘Cu含量的鋼含量的鋼 特類鋼：即保機(jī)械性能化學(xué)成分，又保特類鋼：即保機(jī)械性能化學(xué)成分，又保Cr、Ni、Cu、N2含含 量的鋼量的鋼結(jié)構(gòu)鋼：一般含結(jié)構(gòu)鋼：一般含P、S均均0.040%工具鋼工具鋼: 一般含一般含P0.035，含，含S0.030%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 一般含一般含P、S量均被限制在量均被限制在0.030以下。以下

47、。 按質(zhì)量分按質(zhì)量分三類三類優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 第77頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 按冶煉方法分類：按冶煉方法分類： 按爐別分：平爐鋼（堿性、酸性），轉(zhuǎn)爐鋼（低吹、側(cè)吹、按爐別分：平爐鋼（堿性、酸性），轉(zhuǎn)爐鋼（低吹、側(cè)吹、頂吹），電爐鋼（電弧、電渣、感應(yīng)、真空感應(yīng)）頂吹），電爐鋼（電弧、電渣、感應(yīng)、真空感應(yīng)） 按脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼按脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼6、五元素在鋼鐵中存在的形式及它們對(duì)鋼鐵性能的影響。、五元素在鋼鐵中存在的形式及它們對(duì)鋼鐵性能的影響。 以下以下5元素的講解均從元素的講解均從形式形式 來(lái)源來(lái)源 含量含量 性能性能 幾方

48、面表述幾方面表述第78頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 碳：碳： 鋼中以鋼中以Fe3C、Mn3C 等化合狀態(tài)存在，等化合狀態(tài)存在，稱作化合碳稱作化合碳 鐵中以無(wú)定形碳、退火碳、結(jié)晶性碳、石墨碳等固熔體狀態(tài)鐵中以無(wú)定形碳、退火碳、結(jié)晶性碳、石墨碳等固熔體狀態(tài) 存在，存在，稱游離碳稱游離碳。 碳是對(duì)鋼性能起決定作用的元素，含碳是對(duì)鋼性能起決定作用的元素，含C量增加，強(qiáng)度、硬度、量增加，強(qiáng)度、硬度、耐磨性增加。塑性（延伸率、斷面收縮率）、韌性降低。當(dāng)鋼中含耐磨性增加。塑性（延伸率、斷面收縮率）、韌性降低。當(dāng)鋼中含有形成穩(wěn)定碳化物的元素：鈮、有形成穩(wěn)定碳化物的元素：鈮、Ti

49、、V、Mo、W等時(shí)，其屈服強(qiáng)度等時(shí)，其屈服強(qiáng)度的提高更為顯著。的提高更為顯著。第79頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類硅硅：存在形式：以固熔體及：存在形式：以固熔體及FeSi、MnSi、FeMnSi等形式存在；等形式存在；有少部分則以硅酸鹽形態(tài)存在有少部分則以硅酸鹽形態(tài)存在 ，形成鋼中非金屬夾雜物。如：，形成鋼中非金屬夾雜物。如： 2FeO SiO2、2MnO SiO2、Al2O3 SiO2. 來(lái)源：一般由礦石引入，也有特殊目的在冶煉時(shí)特意加入。來(lái)源：一般由礦石引入，也有特殊目的在冶煉時(shí)特意加入。 煉鋼生鐵煉鋼生鐵 0.31.5Si 含量含量 鑄造生鐵鑄造生鐵 3 鋼

50、中小于鋼中小于1 硅鋼硅鋼4（磁性材料）（磁性材料） 、 第80頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 性能：是鋼中常見(jiàn)有益元素之一。性能：是鋼中常見(jiàn)有益元素之一。 a. 硅和氧的親和僅次于硅和氧的親和僅次于Al、Ti，而強(qiáng)于，而強(qiáng)于Mn、Cr、V。煉鋼時(shí)被。煉鋼時(shí)被用作還原劑、脫氧劑。用作還原劑、脫氧劑。 b. 增加鋼的強(qiáng)度、彈性、耐熱、耐酸性及電阻系數(shù)增加鋼的強(qiáng)度、彈性、耐熱、耐酸性及電阻系數(shù). c. 硅是硅鋼的主要成分硅是硅鋼的主要成分，能降低鐵損能降低鐵損，增加磁感強(qiáng)度增加磁感強(qiáng)度。缺點(diǎn)缺點(diǎn):增加鋼的過(guò)熱和脫碳敏感性增加鋼的過(guò)熱和脫碳敏感性，使鋼中石墨化的傾向增大

51、使鋼中石墨化的傾向增大。 用于用于：結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、不銹鋼、耐熱鋼、硅鋼、電阻結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、不銹鋼、耐熱鋼、硅鋼、電阻第81頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類錳錳: 存在形式存在形式：主要以主要以MnS，也以也以MnSi、 MnC、FeMnSi及固及固熔體狀態(tài)存在熔體狀態(tài)存在。 來(lái)源來(lái)源：同同Si 含量含量： 鋼鋼：0.30.8%， 0.8%時(shí)為錳鋼時(shí)為錳鋼. 生鐵生鐵：0.52% 高錳鐵高錳鐵：大于大于13% 第82頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 性能性能： a. 良好的脫氧劑良好的脫氧劑. b. 阻止阻止FeS的形成二形成的形成二形

52、成MnS，消除或減弱消除或減弱”熱脆性熱脆性”，改善鋼，改善鋼的熱加工性的熱加工性. c. 高錳鋼具有較高的硬度和強(qiáng)度高錳鋼具有較高的硬度和強(qiáng)度. d. 合金元素合金元素，含量高時(shí)有使鋼晶粒粗化的傾向含量高時(shí)有使鋼晶粒粗化的傾向，并增加鋼的回并增加鋼的回火敏感性火敏感性。第83頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類硫硫: : 存在形式存在形式：主要以主要以MnSMnS形式存在形式存在，部分與鐵塊結(jié)部分與鐵塊結(jié)合成合成FeSFeS。 來(lái)源來(lái)源：礦石代入礦石代入, ,生鐵生鐵( (煉鋼原料煉鋼原料) )和其它原料和其它原料。 含量含量：鋼鋼0.05%, 0.05%, 生鐵生鐵

53、0.35%0.35%。 S S有偏析現(xiàn)象有偏析現(xiàn)象，取樣注意取樣注意。 第84頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 性能性能：鋼中有害元素鋼中有害元素。 a. 熱脆性熱脆性：S在鋼中溶解度極小在鋼中溶解度極小，與與Fe形成形成FeS。FeS與與Fe形成形成低熔點(diǎn)低熔點(diǎn)(985)共晶體共晶體，即熔化即熔化，晶粒間結(jié)合力大為減弱晶粒間結(jié)合力大為減弱，產(chǎn)生裂產(chǎn)生裂紋紋，以致開(kāi)裂以致開(kāi)裂熱脆熱脆。 或者或者：FeS熔點(diǎn)低最后凝固熔點(diǎn)低最后凝固，位于鋼的晶粒之間位于鋼的晶粒之間，當(dāng)加熱壓制當(dāng)加熱壓制時(shí)時(shí)FeS熔化熔化，而鋼的晶粒失去連接作用而鋼的晶粒失去連接作用，易被壓碎易被壓碎

54、。 b. S不利于鋼的焊接性不利于鋼的焊接性，焊條鋼對(duì)焊條鋼對(duì)S含量要求甚嚴(yán)含量要求甚嚴(yán)。 c. 在特定條件下在特定條件下，切削鋼中切削鋼中S 、Mn改善鋼的切削加工性能。改善鋼的切削加工性能。 d. S在鋼中易偏析在鋼中易偏析，取樣時(shí)要注意取樣時(shí)要注意。第85頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類磷磷: 存在形式存在形式：Fe2P、 Fe3P及固溶體形式存在及固溶體形式存在，極少數(shù)以磷酸極少數(shù)以磷酸鹽形式存在鹽形式存在。 來(lái)源來(lái)源：主要來(lái)自礦石主要來(lái)自礦石，生鐵生鐵。 含量含量：鋼鋼0.05%，偶有高至偶有高至0.1%；煉鋼生鐵煉鋼生鐵 0.3%； 軋軋棍之類棍之類 0

55、.40.5% P有偏析現(xiàn)象有偏析現(xiàn)象。 第86頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類 性能性能：P是鋼中有害元素。是鋼中有害元素。 a. 冷脆：劇烈地使塑性和韌性惡化，特別是低溫韌性降低最甚。冷脆：劇烈地使塑性和韌性惡化，特別是低溫韌性降低最甚。 b. 含含P高時(shí)熔點(diǎn)低，流動(dòng)性大而易于鑄造，并可避免在軋鋼板高時(shí)熔點(diǎn)低，流動(dòng)性大而易于鑄造，并可避免在軋鋼板時(shí)軋輥與鋼板粘合，故有時(shí)特意加入時(shí)軋輥與鋼板粘合，故有時(shí)特意加入P。 c. P偏析，含偏析，含P高的部位塑性大大降低，鋼中高的部位塑性大大降低，鋼中P有限制。有限制。 d. P對(duì)焊接性能不利，為獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，對(duì)焊接性能

56、不利，為獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，P盡量低。盡量低。 e. P可改善鋼的抗蝕和切削加工性能?？筛纳其摰目刮g和切削加工性能。第87頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類饹饹Cr： 鉻作為殘余元素時(shí)，它雖提高強(qiáng)度、硬度，但降低塑性和鉻作為殘余元素時(shí)，它雖提高強(qiáng)度、硬度，但降低塑性和韌性。在碳素鋼中含韌性。在碳素鋼中含Cr少量，也與少量，也與Ni一樣能降低鋼的冷沖性能，一樣能降低鋼的冷沖性能，故碳素鋼中故碳素鋼中Cr、Ni都要求在都要求在0.3以下。以下。鎳鎳Ni： 作為殘余元素，影響與作為殘余元素，影響與Cr相同。相同。鎢鎢W： 作用：增加鋼的回火穩(wěn)定性，作用：增加鋼的回火穩(wěn)定性，紅

57、硬性和熱強(qiáng)性，以及形成硬性和熱強(qiáng)性，以及形成特殊的碳化物而增加鋼的耐磨性。特殊的碳化物而增加鋼的耐磨性。第88頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類銅銅Cu： 殘余元素，一般規(guī)定鋼中為殘余元素，一般規(guī)定鋼中為0.3左右。左右。1100以上有銅脆以上有銅脆。（氧化氣氛中加熱，氧化鐵皮下形成富銅合金層。（氧化氣氛中加熱，氧化鐵皮下形成富銅合金層。熔化浸蝕鋼表面層晶粒熔化浸蝕鋼表面層晶粒鋼的表面魚(yú)鱗狀開(kāi)裂）鋼的表面魚(yú)鱗狀開(kāi)裂）第89頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類鋁鋁 Al： 鋁與鋁與O、N有很大的親合力。有很大的親合力。 鋁在鋼中的作用：鋁在鋼中的

58、作用： 煉鋼脫氧定氮?jiǎng)?。?xì)化晶粒，減少或消除低碳鋼的時(shí)效現(xiàn)煉鋼脫氧定氮?jiǎng)?。?xì)化晶粒，減少或消除低碳鋼的時(shí)效現(xiàn)象，提高鋼的沖擊韌性，特別是降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。象，提高鋼的沖擊韌性，特別是降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。 作為合金元素，顯著提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁性作為合金元素，顯著提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電磁性能，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。能，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。 鋁提高鋼在氧化性酸中的耐腐蝕性。鋁提高鋼在氧化性酸中的耐腐蝕性。第90頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類釩釩V： 釩是強(qiáng)的碳化物，氮化物形成元素，在鋼中主要以碳化物的釩是強(qiáng)的碳化物，氮化物形成元

59、素，在鋼中主要以碳化物的形態(tài)存在。形態(tài)存在。 在鋼中的作用：細(xì)化鋼的晶粒和組織，提高鋼的強(qiáng)度和韌性；在鋼中的作用：細(xì)化鋼的晶粒和組織，提高鋼的強(qiáng)度和韌性；增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，提高耐磨性。增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，提高耐磨性。第91頁(yè)/共184頁(yè)3.1 鋼鋼、鐵鐵基本知識(shí)識(shí)、區(qū)別區(qū)別、分類類思考題：思考題：1. 以含碳量決定于是鋼還是鐵指標(biāo)是多少？以含碳量決定于是鋼還是鐵指標(biāo)是多少？2. 鋼鐵分析的五大雜質(zhì)元素是哪幾個(gè)？在鋼鐵中存在的形式及它鋼鐵分析的五大雜質(zhì)元素是哪幾個(gè)？在鋼鐵中存在的形式及它們對(duì)鋼鐵性能的影響？們對(duì)鋼鐵性能的影響？3. 除了五大雜質(zhì)元素外

60、，還有哪幾個(gè)元素對(duì)鋼鐵性能的影響值得除了五大雜質(zhì)元素外，還有哪幾個(gè)元素對(duì)鋼鐵性能的影響值得考慮？考慮？第92頁(yè)/共184頁(yè)3.2 鋼鐵試樣鋼鐵試樣的制備備 以下內(nèi)容要求：1. 掌握生鐵試樣的采取和制備；鋼樣的采取與制備。2. 了解兩種樣品采取和制備方法的區(qū)別和不同。第93頁(yè)/共184頁(yè)3.2 鋼鐵試樣鋼鐵試樣的制備備 鋼鐵是熔煉產(chǎn)品，其組成并不均勻，這主要鋼鐵是熔煉產(chǎn)品，其組成并不均勻，這主要是在鑄錠冷卻時(shí)，由于其中各組分的凝固點(diǎn)不同是在鑄錠冷卻時(shí)，由于其中各組分的凝固點(diǎn)不同而產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，使而產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，使S S、P P、C C等在錠中各部分的等在錠中各部分的分布不勻。故鋼或生鐵的鑄錠、鐵