氧氮氫分析儀在金屬檢測中的意義 分析儀技術(shù)指標(biāo)

第第頁氧氮氫分析儀在金屬檢測中的意義分析儀技術(shù)指標(biāo)金屬中氣體元素原定義為氧、氮、氫三種填隙式相元素，我國自1953年開展金屬中氣體分析工作以來，已有46年歷史。它們以溶液和剩余相夾雜物的形式處于固體的

金屬中氣體元素原定義為氧、氮、氫三種填隙式相元素，我國自1953年開展金屬中氣體分析工作以來，已有46年歷史。它們以溶液和剩余相夾雜物的形式處于固體的和熔融的金屬系統(tǒng)中，在確定條件下，這些元素在金屬中形成真正的氣體雜質(zhì)，由于這種原因，氫、氧、氮稱為“金屬中氣體生成元素”即這些元素可以在由凝集相變化成氣相后用氣體分析器來測定。在試驗過程中，由于氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的排出而使平衡移動時，氫、氧、氮和碳在高不冷不熱試劑的作用下可以從金屬中定量在析出到氣相中。這些化合物－H2O2、N2、CO、CO2、CH4、NH3、H2O等可以用氣體分析方法來測定。因此象形成SO2、H2S、SO3等類化合物的硫也屬于氣體生成元素。這樣金屬中氣體元素分析廣義上指－將在分析過程中能形成氣體狀態(tài)而分析的碳、硫、氧、氮、氫五元素。

在與金屬接觸的氣體中，無論是地球的大氣，真空系統(tǒng)的殘留氣體，或惰性氣體中，總是有氫、氧、氮、碳、硫。因此在地球上不可能得到完全不含“氣體”元素的金屬。隨著科學(xué)技術(shù)的進展，我們可以通過廣泛的科學(xué)討論進一步探討和認(rèn)得氣體元素在金屬中的行為，已弄清了過去所不知道的固體中氣體雜質(zhì)形成的來源。作為理想的金屬晶格而言，氫、氧、氮、碳（硫除外，它不屬于間隙相元素），在達到確定濃度值以前，將僅以間隙溶液形式存在。半徑分別接近于0.46、0.7、0.71、0.77（A°）的氫、氧、氮、碳的原子填充到金屬晶格的結(jié)點中心并不置換金屬原子，使晶格對稱性稍有扭曲。除間隙固溶體外，氣體在金屬中還能以剩余相（凝集相和氣態(tài)相）形式，圍繞位錯堆聚的形式以及在內(nèi)表面上的吸著形式存在。

在相同的晶體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)氫、氧、氮、碳在金屬中的最大溶解度隨著原子序數(shù)的加添，按鈦－鋅，鋯－鎘，鉿－汞的方向，從百分之幾十降到千分之幾（原子百分?jǐn)?shù)單位），在某些情況下，已達到用目前可行的方法所能檢測的范圍以外。在超過氣體元素溶解度極限的情況下（在確定的溫度和分壓下），剩余相的形式的析出過程就開始了。

在實際金屬中，雜質(zhì)氣體元素由氣相經(jīng)表面層轉(zhuǎn)入凝集相可以分為吸附、分解、表面溶液的形成、擴散、溶解雜質(zhì)氣體元素在固溶體和結(jié)構(gòu)缺陷間的調(diào)配，剩余相的成核和析出幾個階段。氣體雜質(zhì)元素的原子在間隙固溶體和位錯相近的堆聚區(qū)之間可以達到平衡調(diào)配，在溫度急劇更改的情況下，原先接近平衡的氣體－金屬系統(tǒng)變成不平衡，為吸著和解吸過程的進展供應(yīng)條件。

在金屬原子的密聚積點陣中，存在兩種填隙位置，即坐標(biāo)數(shù)為6的“八面體的”位置和坐標(biāo)數(shù)為4的“四周體的”位置，氣體元素占據(jù)哪種位置取決于與其體積相適應(yīng)的最高坐標(biāo)數(shù)。較大的原子往往會占有八面體位置，而較注的則占有四周體的點陣位置，即氫傾向于占據(jù)填隙式四周體位置，而較大的氧和氮原子傾向于占據(jù)密聚積金屬晶格中八面體的位置。

氣體在金屬中的溶解度在相應(yīng)溫度和溶化溫度下都顯現(xiàn)突變。鐵的a和d相是體心立方結(jié)構(gòu)，而g相鐵是面心立方結(jié)構(gòu)，填隙元素在面心立方晶格中的溶解度較大。

氣體元素能使鋼材產(chǎn)生縮孔、氣泡、疏松、點狀偏析、裂紋等缺陷?？s孔是鋼錠冷卻收縮時，因無液體補充而在鋼錠內(nèi)部形成的孔洞。鋼中氣泡是由于鋼錠凝固時，碳－氧反應(yīng)生成的氣泡來不及排出就被圍在鋼錠內(nèi)部產(chǎn)生的。疏松是一種微小孔洞分布在鋼材內(nèi)部。點狀偏析形成的原因是鋼件中已凝固或已呈糊狀的金屬部份，存在氣泡或收縮孔隙，這些位置隨后為富含低熔點組元和雜質(zhì)的溶液所填充，就造成了點狀偏析，點狀偏析嚴(yán)重的鋼中氣體元素含量往往較高。而裂紋的產(chǎn)生通常是由于鋼液凝固過程中發(fā)生了夾雜質(zhì)物的集聚和氣體溶解度的降低，并且一般集中在晶粒邊界，形成了薄弱環(huán)節(jié)，以后當(dāng)熱處理或壓力加工時產(chǎn)生的應(yīng)力超過強度時，這種地方簡單開裂產(chǎn)生裂紋。鋼中氣體元素除了與其它各種因素綜合作用產(chǎn)生很多缺陷外，其本身還會對鋼材性能產(chǎn)生各自獨有的影響。

鋼中氧對鋼材性能的影響

氧對于把鐵冶煉成鋼是不可缺少的。鐵中的雜質(zhì)元素碳、硅、錳、磷、硫等就是通過氧化來去除或使之降低到需要的程度。但是在冶煉結(jié)束時，鋼液中如殘留過多的氧，鋼液凝固后會在鋼錠內(nèi)部產(chǎn)生大量的氣泡和非金屬夾雜物，影響鋼材質(zhì)量，因此鋼液成份達到所煉鋼種的要求后，又必需實行加入脫氧劑的方式來降低鋼液中的氧含量，但最后總會有少量氧緊要以氧化物夾雜的形態(tài)存在于鋼中。

鋼中氮及其對鋼材性能的影響

鋼中氮緊要來源于爐料和大氣，它對鋼性能的影響與氫和氧有些不同，氫、氧尤其是氫對鋼材產(chǎn)生特別有害的影響。因此在冶煉過程中盡量設(shè)法去除。而氮作為雜質(zhì)元素雖在確定條件下導(dǎo)致鋼材的藍脆、時效等現(xiàn)象，并且超過某一限度時易在鋼中形成氣泡、疏松等缺陷。但它對鋼材性能還有有利的作用，已被認(rèn)為是一種緊要的合金元素，并用中心合金和滲氮的方法加入鋼中，以獲得所需的鋼材性質(zhì)。

鋼中氫及其對鋼材性能的影響

氫對鋼造成很多嚴(yán)重缺陷，危害性極大。白點是氫造成的嚴(yán)重缺陷之一、五十時代美國曾發(fā)生幾起發(fā)電機轉(zhuǎn)子，汽輪機轉(zhuǎn)子和葉輪脆性斷裂的嚴(yán)重事故，據(jù)斷口分析其原因之一就是存在白點。

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幾點影響氧分析儀測定的因素

在進行氧含量分析尤其是微量氧分析時，由于空氣中氧含量高達21%O2，故而假如處理不當(dāng)極易造成對樣品的污染和干擾，顯現(xiàn)分析結(jié)果數(shù)據(jù)不正確。其緊要原因是氧分析儀操作不當(dāng)造成。以下僅談幾點影響氧分析儀測定的因素。

1.泄漏。

氧分析儀在初次啟用前必需嚴(yán)格檢漏。氧分析儀只有在嚴(yán)密不漏的前提下才能獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。任何連接點，焊點，閥門等處的不嚴(yán)密，將會導(dǎo)致空氣中的氧反滲進入管道及氧分析儀內(nèi)部，從而得出含氧量偏高的結(jié)果。

2.污染。

在重新使用氧分析儀時，首先須注意在連接氧分析儀的取樣管路時是否漏入空氣，并且必需認(rèn)真將漏入氧分析儀的空氣吹除干凈，盡量不使大量氧氣通過氧分析儀的傳感器以延長傳感器壽命。在管道系統(tǒng)凈化過程中，為縮短凈化時間，需要有確定的方法，一般使用高壓放氣及小流量吹除交替進行可快速凈化氧分析儀管道。

3.管道材質(zhì)的選擇。

氧分析儀管道材質(zhì)及表面粗糙度也將影響樣氣中氧含量的變化。一般不宜用塑料管，橡膠管等作為連接管路。氧分析儀通常選用銅管或不銹鋼管，對超微量分析（指0.1ppm）則必需用拋光過的不銹鋼管。

4.氣路系統(tǒng)的簡化及干凈。

氧分析儀微量分析