《金屬材料成分分析技術(shù)》課件-金屬中氫、氧、氮、碳、硫的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

金屬中氫、氧、氮、碳、硫的實(shí)驗(yàn)技術(shù)金屬中氫的測(cè)定1金屬中氫的測(cè)定氫在金屬中主要以填隙型固溶體或氫化物形態(tài)存在。金屬中氫的測(cè)定，常見的金屬材料有鈦合金、高溫合金、合金鋼、銅等，鈦合金中氫含量范圍一般是30~150μg/g,而高溫合金、合金鋼中氫含量較低，小于10或幾個(gè)μg/g。在航空金屬材料分析中鈦合金氫含量的測(cè)定是非常普遍的,氫含量的測(cè)定方法常采用惰性氣體脈沖加熱-熱導(dǎo)法進(jìn)行檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外較成熟的氫分析儀器有上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的MHS-806、美國(guó)LECO公司生產(chǎn)的RH404、日本HORBA公司生產(chǎn)的EMGA-621W等。另外美國(guó)LECO公司還研制出采用惰性氣體脈沖加熱-紅外吸收法檢測(cè)金屬中低含量氫(以110的形式進(jìn)行檢測(cè))的儀器TCH600，現(xiàn)已投入市場(chǎng)。金屬中氫的測(cè)定由于氫具有最小的原子半徑(0.53A)，很容易在金屬中擴(kuò)散。在一定條件下,它又很容易滲入金屬的內(nèi)部，當(dāng)條件一改變,它又很容易從金屬的內(nèi)部析出，因此氫分析試樣的取樣必須要具有代表性，從而防止金屬中氫的含量因氫的偏析而造成分析結(jié)果的不真實(shí)。就鈦合金而言，板材中的氫偏析較小，而棒材中的氫偏析較大，有的棒材頭、中、尾部的氫含量偏析就達(dá)到20、30μg/g，所以氫分析試樣的制備是非常重要的。01.取樣金屬中氫的測(cè)定氫分析試樣的取樣方法對(duì)金屬中氫的分析結(jié)果影響較大,取樣原則是應(yīng)該避免高溫切割。當(dāng)采用機(jī)械加工的方法制樣時(shí)，應(yīng)防止試樣在加工中過熱和使用冷卻液，最好采用車、銑、鋸等辦法來加工試樣，氫分析試樣不能采用砂輪切割和線切割的辦法來制取，否則會(huì)造成氫分析結(jié)果偏高10~20%，結(jié)果偏高的原因可能是在高溫切割過程中使用冷卻液而滲氫的緣故。金屬中氫的測(cè)定美國(guó)LECO公司的研發(fā)部門曾做過對(duì)氫分析試樣表面進(jìn)行處理的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表12.從表中分析結(jié)果可以看出，采用不同的方法處理試樣的表面，其氫分析結(jié)果的差別很大，因此分析試樣的加工、取樣及表面處理對(duì)氫分析結(jié)果的準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的。試樣表面處理方法氫分析結(jié)果平均值偏差用銼刀銼，不用溶劑洗。1.48、1.66、1.241.31、1.15、1.401.37士0.18用碳化硅砂輪拋光。1.68、1.76、1.731.66、2.18、1.761.80土0.19表面不處理，用溶劑洗和吹。5.01、2.49、2.217.19、2.18、2.613.62士2.03用（1+1）鹽酸腐蝕表面，水洗再用溶劑洗，熱吹。1.70、1.98、3.832.50士1.15低碳鋼試樣用不同方法進(jìn)行表面處理的氫分析結(jié)果01.取樣金屬中氫的測(cè)定由于金屬試樣的表面或多或少都會(huì)帶有不同程度的污染,同時(shí)金屬試樣的表面也都存在氧化層,氧化層下面有氣孔或細(xì)小裂紋,這些都是造成氫分析結(jié)果不穩(wěn)或偏高的原因,因此在試樣分析前,必須對(duì)試樣表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?2.試樣處理塊狀試樣先用車床將金屬試樣車削成尺寸為3X50mm的小圓棒，用清潔專用的細(xì)平銼銼出試樣的新表面，打磨表面深度約0.1mm,再用專用的斷線鉗切出不同材料在測(cè)氫時(shí)所需要的相應(yīng)質(zhì)量,將切好的試樣放在丙酮或乙醚等溶劑中清洗5分鐘(氫含量小于10μg/g以下，清洗時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng))，洗凈后用熱風(fēng)吹干，然后稱重進(jìn)行及時(shí)分析。金屬中氫的測(cè)定02.試樣處理粉狀試樣粉末或細(xì)屑試樣可根據(jù)不同情況和要求在適當(dāng)溫度下烘烤，攪拌均勻，用錫囊、錫箔或鎳囊、鎳箔包裹，包裹時(shí)試樣與錫囊、錫箔或鎳囊、鎳箔要盡量壓實(shí)，沒有殘留空氣,保證分析結(jié)果的穩(wěn)定，在處理試樣時(shí)要注意不要使試樣溫度過高，防止氫的溢出。粉末或細(xì)屑試樣用錫囊、錫箔或鎳囊、鎳箔包裹的作用是錫、鎳起很好的助熔劑的作用，同時(shí)避免粉末外濺粘到儀器通道內(nèi)，影響分析精度或換壞儀器。金屬中氫的測(cè)定02.試樣處理金屬中氫的測(cè)定（二）浴料及浴比的選擇 金屬中氫提取的條件主要有加熱溫度、加熱時(shí)間、浴料種類及比例、分析試樣的質(zhì)量等。一般脈沖加熱的溫度對(duì)鈦合金、高溫合金等金屬材料中氫的提取是足夠的，加熱時(shí)間可通過加熱溫度來定，加熱溫度通過加熱(或分析)功率來實(shí)現(xiàn):加熱功率越高，加熱溫度也越高，加熱溫度、加熱時(shí)間這兩個(gè)條件較易控制和掌握，但是浴料的種類及比例的選擇，對(duì)金屬中氫的提取影響較大。鈦合金試樣常用純錫浴法、鎳浴法、鎳錫浴法來提取，經(jīng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為用純錫浴法提取鈦合金中氫是最理想的，鋼鐵及高溫合金采用無浴法或鎳浴法提取。在航空廠的分析實(shí)驗(yàn)室大多采用無浴法分析鋼鐵及高溫合金中氫。金屬中氫的測(cè)定浴料比例的選擇要根據(jù)石墨坩堝的形狀和尺寸來定，同時(shí)考慮分析試樣的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中我們使用中12x30mm坩堝，加0.5g純錫粒作浴料來分析鈦合金中氫它起到助熔劑的作用,同時(shí)在坩堝加熱時(shí),錫在坩堝內(nèi)熔融形成保護(hù)層,減少熔體對(duì)坩堝的熔透,從而保證氫的提取完全且穩(wěn)定。浴料過少時(shí)會(huì)造成鈦試樣和浴料接觸不好而影響氫的提取，浴料過多時(shí)會(huì)出現(xiàn)熔浴的上冒現(xiàn)象，對(duì)加熱電極和氫的提取帶來不利影響。分析試樣的稱樣量要根據(jù)金屬中氫含量的高低來定，一般鈦合金試樣控制在0.10~0.30g之間，鋼鐵及高溫合金試樣一般控制在0.50~1.5g之間，如果進(jìn)樣口尺寸允許，可適當(dāng)增加稱樣量，這樣有利于鋼及高溫合金中氫的測(cè)定。 金屬中氫的測(cè)定（三）影響系統(tǒng)空白的因素及其降低措施系統(tǒng)空白指的是分析中獲得的不加入樣品的信號(hào)。系統(tǒng)空白的來源主要是載氣、石墨坩鍋中的雜質(zhì)及助熔劑。所用載氣的純度對(duì)獲得最佳的分析結(jié)果而言非常重要，通常惰性氣體及石墨坩鍋中的雜質(zhì)都會(huì)引起分析上的問題，一般分析儀器上都要求載氣的純度要大于99.95%。采用載氣凈化器可以改善載氣的純度，在EMGA-621W、RH-404儀器上都內(nèi)置有載氣凈化器，可以去除載氣中的雜質(zhì)。使用的石墨坩鍋是由高純石墨制成，其中會(huì)有雜質(zhì)引起氫空白的波動(dòng)，必須去除。金屬中氫的測(cè)定（三）影響系統(tǒng)空白的因素及其降低措施去除方法一般是在試樣落入坩鍋進(jìn)行分析之前，對(duì)坩堝進(jìn)行脫氣，通常采用多次脫氣周期來去除雜質(zhì)，讓坩堝承受一次以上的熱/冷周期，其效果好于只簡(jiǎn)單延長(zhǎng)單次脫氣時(shí)間的方法,保證系統(tǒng)空白穩(wěn)定且?guī)?防培劑也要選樣高純的錯(cuò)或鎳。避免其中的雜質(zhì)造成系統(tǒng)空白不穩(wěn)定成偏碼，從而影響分析結(jié)果真實(shí)性和可靠性。金屬中氫的測(cè)定分析功率的大小與試樣熔樣的溫度緊密相關(guān)，功率越高，熔樣溫度也越高。如果分析時(shí)選擇的分析功率低，由于溫度較低，試樣始化不完全，我的釋放緩慢導(dǎo)致分析結(jié)果偏低：如果功率太高，揮發(fā)物急劇增多，易堵塞、污染氣路，金屬蒸氣壓也隨之增加且吸附較多的氧，也會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果偏低。因此分析功率要根據(jù)所分析的試樣合理選擇，即保證試樣熔化徹底且氯釋放完全。（四）分析功率、時(shí)間及比較水平的選擇當(dāng)分析時(shí)間已到，而比較水平未到時(shí)，由比較水平?jīng)Q定；當(dāng)比較水平已到而分析時(shí)間未到時(shí)，由分析時(shí)間來決定。如果分析時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)將氫峰后出現(xiàn)的氮峰當(dāng)作氫含量來計(jì)算；如果分析時(shí)間太短，使得氫釋放沒有完全，計(jì)算機(jī)會(huì)誤將分析試樣中的部分氫作為基線來扣除，造成分析結(jié)果偏低。比較水平的大小設(shè)置是與分析要求和試樣含氫量高低有關(guān)，通常這個(gè)數(shù)值在設(shè)定好以后不用經(jīng)常調(diào)整，一般選擇比較水平為0.1%。金屬中氫的測(cè)定在氫分析中要非常注意分析時(shí)間的設(shè)置，這是因?yàn)闅浜亢螘r(shí)積分計(jì)算完畢是由分析時(shí)間和比較水平共同作用來決定的。金屬中氫的測(cè)定（五）校準(zhǔn)氣體分析儀器的常用校準(zhǔn)方法有氣標(biāo)校準(zhǔn)法和固標(biāo)校準(zhǔn)法。氣標(biāo)校準(zhǔn)法是考核儀器靈敏度、精確度、測(cè)量范圍、線性關(guān)系最有效的手段。由于國(guó)內(nèi)在氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制方面進(jìn)展緩慢，能買到的氫標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)很少，通常是氧、氮標(biāo)樣較多，因此氣標(biāo)校準(zhǔn)法在七十、八十年代被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的定氫分析儀上。金屬中氫的測(cè)定（五）校準(zhǔn)例如，上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的MHS-608型定氫分析儀就采用氣標(biāo)校準(zhǔn)法，但后來隨著國(guó)內(nèi)大多廠所開始引進(jìn)國(guó)外氣體分析設(shè)備，氣標(biāo)校準(zhǔn)法通常只是作為考核儀器、驗(yàn)收儀器時(shí)使用，在平常的生產(chǎn)試驗(yàn)中我們要采用固標(biāo)校準(zhǔn)法來校準(zhǔn)儀器。金屬中氫的測(cè)定（五）校準(zhǔn)在分析試樣前必須對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，由于氫標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的含量缺乏梯度，多采用單點(diǎn)校準(zhǔn)(另一點(diǎn)在原點(diǎn))，校準(zhǔn)過程是進(jìn)行多次的重復(fù)試驗(yàn)，通過校準(zhǔn)試樣的分析值與已知的證書標(biāo)示值的比較計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，校準(zhǔn)曲線就由原點(diǎn)和校正系數(shù)的斜率來決定，標(biāo)準(zhǔn)曲線需要每天進(jìn)行確認(rèn)以保證分析值的可靠，所選校準(zhǔn)試樣的氫含量應(yīng)控制在分析范圍的中上線部分。金屬中氫的測(cè)定根據(jù)上述討論的實(shí)驗(yàn)條件選擇的原則，確定鈦合金中氫含量的分析方法如下：選定分析通道，選擇好實(shí)驗(yàn)時(shí)的分析條件，選用與試樣基體相同、含氫量相近(或稍高)的標(biāo)樣校準(zhǔn)儀器和分析方法。（六）應(yīng)用01.鈦合金中氫的測(cè)定(錫浴法)儀器:EMGA-621W試樣稱重:0.05~0.20g分析條件:(1)6.25kWX30s(2)3.25kWX15s(3)3.00kWX05s(4)0.00kWX00s脫氣功率:(1)3.00kWX120s(2)0.00kWX00s分析功率：積分時(shí)間：75s金屬中氫的測(cè)定在校準(zhǔn)、分析前，至少進(jìn)行二次空燒?？瞻讓?shí)驗(yàn)的分析步驟及條件與試樣的分析步驟及條件相同。空白值經(jīng)三次測(cè)量結(jié)果應(yīng)小于0.0001%，且穩(wěn)定。以三次測(cè)量的平均值作為空白值輸入儀器，在計(jì)算分析結(jié)果時(shí)扣除該值。按分析要求處理試樣，用不銹鋼鑷子將試樣放入天平中稱重，輸入質(zhì)量，小心放入進(jìn)樣通道內(nèi)，加入錫粒，按分析儀器說明書進(jìn)行操作，在氬氣流(0.4L/min)下打開脈沖爐，放入坩堝，關(guān)閉脈沖爐，高溫脫氣50s，掉入試樣高溫熔融，釋放出的氫以分子形態(tài)進(jìn)入到熱導(dǎo)檢測(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)。分析結(jié)果見表13。

金屬中氫的測(cè)定樣品編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）AR-6505958.88、59.40、57.59、59.72、59.11、58.67、58.06、59.41、58.860.00721.22表13鈦合金樣品分析結(jié)果(ug/g）從表中分析結(jié)果表明，通過研究設(shè)定的實(shí)驗(yàn)分析條件及測(cè)定方法是可靠的，其精密度和準(zhǔn)確度較高。（六）應(yīng)用金屬中氫的測(cè)定02.鋁合金中氫的測(cè)定鋁合金中氫含量的測(cè)定不同于其它常見金屬中氫的測(cè)定。這主要是因?yàn)殇X合金的氫含量非常低，通常小于1μg/g,一般都在0.2ug/g以內(nèi)：而且鋁合金比較活潑，表面容易被污染并吸附氫，從而導(dǎo)致氫含量急劇升高至十幾倍甚至成千倍，使分析結(jié)果發(fā)生嚴(yán)重偏離。在過去的幾十年里，國(guó)內(nèi)一直沒有正式的分析方法公開出版。直到2006年，才首次推出國(guó)軍標(biāo)版的鋁合金中氫分析方法(GJB5909-2006)。金屬中氫的測(cè)定對(duì)于鋁合金中氫含量的分析，主要會(huì)應(yīng)用到高頻加熱-熱導(dǎo)氫分析儀或脈沖加熱-熱導(dǎo)氫分析儀，這兩種設(shè)備在實(shí)際操作時(shí)會(huì)有所不同，但作為鋁合金中氫分析來講，只要了解了鋁合金氫分析的關(guān)鍵點(diǎn)，通過改變?cè)O(shè)備的分析條件是不難完成測(cè)試任務(wù)的。主要關(guān)鍵點(diǎn)有以下幾點(diǎn):金屬中氫的測(cè)定筒型霧室：關(guān)鍵點(diǎn)1試樣制備：上面提到鋁合金比較活潑，表面容易吸附雜質(zhì)導(dǎo)致氫含量升高。所以應(yīng)該采用在精密車床上車制試樣的方式進(jìn)行，在車制過程中不能使用冷卻液，且在制備之前用四氯化碳或者乙醚清洗車床的刀具和夾具，避免樣品的污染。制備好的樣品應(yīng)當(dāng)盡快分析，不要暴露于空氣中過長(zhǎng)時(shí)間，暫時(shí)不分析時(shí)應(yīng)保存在密閉干燥容器中，但不應(yīng)超過4個(gè)小時(shí)。金屬中氫的測(cè)定筒型霧室：關(guān)鍵點(diǎn)3儀器校準(zhǔn)時(shí)，最好采用鋁合金中氫標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)，在沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)也可考慮使用純氫氣進(jìn)行校準(zhǔn)。關(guān)鍵點(diǎn)2由于氫含量低，為了保證樣品的代表性和結(jié)果的精度，在分析設(shè)備所允許的情況下，稱樣量要盡量大。關(guān)鍵點(diǎn)4根據(jù)不同設(shè)備的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)兩步升溫的加熱程序，使鋁合金先在較低溫度下釋放吸附在表面的表面氫，然后再提高加熱溫度，使體內(nèi)氫充分釋放。金屬中氧的測(cè)定2金屬中氧絕大部分以氧化物形態(tài)存在，或以固溶體形態(tài)存在。氧溶解于絕大多數(shù)金屬，形成難于分解的金屬氧化物，所以金屬中的氧只能在石墨坩堝中用碳進(jìn)行還原提取。如果金屬中氧含量過高，易使其發(fā)生熱裂、脆化、時(shí)效等現(xiàn)象，為了提高金屬的強(qiáng)度，有時(shí)需適當(dāng)增加氧的含量，但其熱穩(wěn)定性會(huì)變差；在焊接、鍛鑄及熱處理工藝中，也往往會(huì)帶來氧的污染，因此金屬中氧含量的測(cè)定是極其重要的，其檢測(cè)方法有庫(kù)侖法和紅外線吸收法。金屬中氧的測(cè)定金屬中氧的測(cè)定國(guó)內(nèi)外較成熟的分析儀器有上海第二分析儀器廠生產(chǎn)的KLS-405型庫(kù)侖定氧儀，美國(guó)LECO公司生產(chǎn)的TC-436、TC-500、TC-600型氧氮分析儀，日本HORIBA公司生產(chǎn)的EMGA-621W型氧氮分析儀等。金屬中氧的測(cè)定（一）金屬中氧分析試樣的制備 任何金屬在大氣中氧化是絕對(duì)的，而金屬不銹蝕是相對(duì)的。如果試樣不進(jìn)行表面處理，分析時(shí)往往會(huì)引起氧釋放的假象，這種現(xiàn)象是試樣表面氧化和污染所造成的，導(dǎo)致分析結(jié)果不真實(shí)，因此金屬中氧分析試樣的取樣原則是在加工過程中應(yīng)防止過熱和污染，試樣加工最好采用冷切的方法，也可用車削加工。在生產(chǎn)上，金屬中氧分析試樣一般分兩種塊狀試樣和粉末(細(xì)屑)試樣，這兩種試樣分析前處理方法如下:金屬中氧的測(cè)定由于試樣表面氧化會(huì)影響大多數(shù)金屬中氧的測(cè)定，所以最好將試樣加工成固定型狀。一般我們采用車削成尺寸中3X50mm的小圓棒，然后再用清潔專用的細(xì)平銼銼出試樣的新表面或用旋轉(zhuǎn)磨拋機(jī)、砂紙磨出試樣新鮮表面，用專用斷線鉗切出不同的材料測(cè)定氧時(shí)所需的相應(yīng)質(zhì)量，用丙酮或乙醚清洗試樣，洗凈后用熱風(fēng)吹干，稱重進(jìn)行及時(shí)分析。在某些情況下，尤其是非規(guī)則形狀的試樣也可采用酸腐蝕的方法去除表面氧化，下面例舉幾種常用的試樣酸腐蝕去除表面氧化的方法。見表14。01.塊狀試樣（一）金屬中氧分析試樣的制備 金屬中氧的測(cè)定適用材料酸腐蝕方法鋼用（1+4）鹽酸溶解表面氧化物，然后在10%的草酸溶液中滴加30%過氧化氫，取出用水沖洗，浸入無水乙醇中，取出風(fēng)干。鈦及其合金在20%氟化氫銨和30%硫酸溶液中處理至表面發(fā)亮，用無水乙醇清洗，風(fēng)干。純銅在28mL醋酸+22ml.硝酸+50ml磷酸的混酸中浸3~5min，然后洗凈，風(fēng)干再浸入無水乙醇中，取出風(fēng)干。純錦(鎳籃)配制75mL醋酸+25ml.硝酸+1.5mL鹽酸的混合酸，加熱溶液50～60℃，浸入純鎳(鎳籃)30~60秒，取出用水沖洗，浸入無水乙醇中，取出風(fēng)干。表14

不同材料的酸腐蝕去除表面氧化方法金屬中氧的測(cè)定分析試樣取樣時(shí)應(yīng)避免過熱氧化，粉末試樣可根據(jù)不同情況和要求在適當(dāng)溫度下烘烤，攪拌均勻，然后用鎳囊、鎳箔或錫囊、錫箔包裹試樣，再將其壓實(shí)，目的是趕走殘留的空氣，保證分析結(jié)果的穩(wěn)定。鎳、錫起到助熔劑的作用，同時(shí)避免粉末外濺粘到儀器管道內(nèi)部，影響分析精度或損壞儀器。粉末試樣的比表面積的大小也會(huì)影響到氧含量的高低，比表面積越大，所測(cè)得的氧含量越高，同時(shí)會(huì)引起氧分析結(jié)果的波動(dòng)，所以在取樣時(shí)一定要嚴(yán)謹(jǐn)。02.粉末試樣金屬中氧的測(cè)定金屬中氧的提取最佳手段是采用惰性氣體脈沖加熱的方法，尤其在提取難熔金屬及鈦合金中的氧時(shí)，效果非常理想。采取脈沖加熱的方法降低了金屬蒸氣的吸附和熔池的固化問題，因而國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的儀器都采用惰性氣體脈沖加熱來提取金屬中的氧。金屬中氧釋放的條件主要有加熱溫度、加熱時(shí)間、浴料的種類及比例、氧分析試樣的質(zhì)量等。影響加熱溫度的因素較多。例如，坩堝的阻值、電極與坩堝的接觸、電極的冷卻效果等，金屬中氧釋放條件的選擇不能套用，每臺(tái)儀器應(yīng)根據(jù)其性能來確定實(shí)驗(yàn)條件。（二）浴料及浴比的選擇金屬中氧的測(cè)定為了獲得準(zhǔn)確的氧分析結(jié)果，試樣必須在高溫下熔融并維持一段時(shí)間，以利于氧的釋放，有時(shí)還需要加入一定量的合適助熔劑幫助釋放試樣中氧，加熱時(shí)間過短，會(huì)使氧來不及擴(kuò)散而形成氣泡夾雜，使分析結(jié)果偏低且平行性較差；加熱時(shí)間過長(zhǎng)則揮發(fā)嚴(yán)重，對(duì)儀器使用壽命有影響，不利于連續(xù)分析測(cè)定。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為，提取氧的加熱時(shí)間最好控制在30~40秒鐘，這時(shí)試樣既能熔解完全，又能使氧有充足的時(shí)間從液態(tài)金屬中擴(kuò)散出來，釋放完全且不會(huì)產(chǎn)生過多的揮發(fā)物，分析結(jié)果平行性較好。金屬中氫的測(cè)定鈦合金試樣常用鎳浴法和鎳錫浴法來提取，浴料的比例及加入量要根據(jù)石墨坩堝的形狀和尺寸來定。經(jīng)試驗(yàn)，TC-436、TC-600分析儀采用鎳浴法提取鈦合金中的氧較理想，使用套坩堝的尺寸為外坩堝中15X24mm,內(nèi)坩堝Φ12x16mm,分析時(shí)加入鎳籃助熔劑，為了使其與鈦合金形成中間合金，降低鈦合金的熔點(diǎn)和揮發(fā)物，常使用的鎳籃助熔劑質(zhì)量為1.0g，一般鈦合金試樣選擇浴比為1:10.在KSL-405型脈沖庫(kù)侖定氧儀，使用的是Φ9.8X23mm形石墨坩鍋，采用鎳錫法來提取氧，選用Ni:Sn=0.7g:0.2g作為浴料，可以得到滿意的結(jié)果。鋼鐵及高溫合金試樣常用無浴法和鎳浴法提取氧，一個(gè)坩堝可分析2~3個(gè)試樣，使用的高溫坩堝尺寸是中12x24mm。金屬中氧的測(cè)定試樣的質(zhì)量對(duì)金屬中氧的釋放會(huì)有一定程度的影響，特別是在鈦合金中氧的測(cè)定時(shí)必須嚴(yán)格控制，過輕的試樣雖然對(duì)氧的釋放沒有困難，但會(huì)造成分析結(jié)果不穩(wěn)定或偏高，如果熔浴加熱時(shí)沿坩鍋壁上爬，還會(huì)使試樣與浴料接觸不良而妨礙氧的釋放。一般鈦合金試樣的質(zhì)量控制在0.030~0.10g之間，對(duì)鈦合金中氧的釋放較理想，鋼鐵及高溫合金只要投料管道尺寸允許，一般控制在0.50~1.0g之間，增加試樣的質(zhì)量對(duì)測(cè)定是有利的。金屬中氧的測(cè)定影響系統(tǒng)空白的因素主要是載氣、坩堝中的雜質(zhì)及助熔劑。載氣純度是保證氧分析結(jié)果穩(wěn)定、可靠的首要條件，因此必須選擇高純度的載氣(純度>99.95%)；同時(shí)對(duì)助熔劑(鎳籃)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?處理方法見表6-3)，再嚴(yán)格控制分析時(shí)脫氣功率和脫氣時(shí)間，就能夠獲得最佳的氧分析結(jié)果。脫氣的目的是降低系統(tǒng)空白對(duì)分析測(cè)定的影響，系統(tǒng)空白值越低且穩(wěn)定，才能通過系統(tǒng)校正降低其影響。如果脫氣功率和脫氣時(shí)間不足，會(huì)造成系統(tǒng)空白不穩(wěn)定且偏高，影響分析結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，特別是分析低含量的氧時(shí)，必須考慮系統(tǒng)空白對(duì)分析測(cè)定的影響。（三）影響系統(tǒng)空白因素及降低措施石墨坩堝由高純石墨制成，可以制成各種形態(tài)不同的坩堝,它用來盛放試樣，在熔融過程中是不可缺少的部分。坩堝本質(zhì)是碳的電阻，通大電流后能產(chǎn)生足夠的熱量熔融試樣；同時(shí)碳作為還原劑與試樣中的氧反應(yīng)。金屬中氧的測(cè)定（四）坩堝及坩堝形狀的影響金屬中氧的測(cè)定（四）坩堝及坩堝形狀的影響坩堝的形狀是分析中很重要的因素，這是因?yàn)檑釄宓某叽缂捌潆娮枧c熔融時(shí)的溫度有關(guān)。生產(chǎn)的TC-436、TC-600氧氮分析儀上使用的標(biāo)準(zhǔn)坩堝在大電流設(shè)定下，其外壁溫度為2600℃，而坩堝底部的溫度較低，因此此種坩堝不適合高溫合金及耐熱合金中氧的測(cè)定，只能分析鋼鐵試樣，但我們可以選用高溫坩堝來解決，它最高溫度可以達(dá)到3400℃，能夠保證試樣中的氧完全釋放。對(duì)于鈦合金試樣如果選用高溫坩堝，它加熱時(shí)最熱部位在坩堝的中部而試樣掉在坩堝低部，為了保證試樣熔解完全，加熱溫度都要高于鈦合金和鎳籃的熔點(diǎn)。這時(shí)鎳會(huì)沿坩堝壁上爬，使得鈦合金的浴比達(dá)不到要求，會(huì)出現(xiàn)鈦滲出現(xiàn)象，影響氧的測(cè)定結(jié)果。為解決該問題，可以選用套坩堝，它由外坩堝和內(nèi)坩堝組合在一起使用，優(yōu)點(diǎn)是可以獲得非常均勻的加熱溫度且碳灰較少，很少出現(xiàn)鈦滲出現(xiàn)象，對(duì)鈦合金中氧的測(cè)定無影響，外坩堝一般可以使用10多次，而內(nèi)坩堝每次分析都必須更換。金屬中氧的測(cè)定分析功率的大小與試樣熔樣的溫度緊密相關(guān)。功率越高，熔樣溫度也越高。如果分析時(shí)選擇的分析功率低，由于溫度較低，試樣熔化不完全，氧的釋放緩慢導(dǎo)致分析結(jié)果偏低；如果功率太高，揮發(fā)物急劇增多，易堵塞、污染氣路，導(dǎo)致分析結(jié)果偏低。因此分析功率要根據(jù)所分析的試樣加以選擇，即保證試樣熔化徹底且氧釋放完全，分析結(jié)果穩(wěn)定。金屬中氧的測(cè)定（五）分析功率、時(shí)間及比較水平的選擇金屬中氧的測(cè)定氧分析時(shí)間的設(shè)置是由分析時(shí)間和比較水平共同作用來決定的。當(dāng)分析時(shí)間己到，而比較水平未到時(shí)，由比較水平?jīng)Q定：當(dāng)比較水平已到而分析時(shí)間未到時(shí)，由分析時(shí)間來決定。氧分析試樣必須在高溫下熔融并維持一段時(shí)間，以利于氧的釋放，有時(shí)還需要加入一定量適當(dāng)助熔劑幫助釋放試樣中氧，分析時(shí)間過短，會(huì)使氧來不及擴(kuò)散而形成氣泡夾雜，使分析結(jié)果偏低且平行性較差；分析時(shí)間過長(zhǎng)，則揮發(fā)嚴(yán)重，對(duì)儀器使用壽命有影響。比較水平的大小設(shè)置是與分析要求和試樣含氧量高低有關(guān)，通常這個(gè)數(shù)值在設(shè)定好以后不用經(jīng)常調(diào)整，一般選擇比較水平為1%。金屬中氧的測(cè)定氣體分析儀器的常用校準(zhǔn)方法有氣標(biāo)校準(zhǔn)法和固標(biāo)校準(zhǔn)法。氣標(biāo)校準(zhǔn)法是考核儀器靈敏度、精確度、測(cè)量范圍、線性關(guān)系最有效的手段。由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠所大量引進(jìn)國(guó)外氣體分析儀器，氣標(biāo)校準(zhǔn)法通常只是作為考核儀器、驗(yàn)收儀器時(shí)使用，在平常的生產(chǎn)試驗(yàn)中我們要采用固標(biāo)校準(zhǔn)法來校準(zhǔn)儀器。在分析試樣前必須對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，由于固體氧標(biāo)樣的含量缺乏梯度，多采用單點(diǎn)校準(zhǔn)(另一點(diǎn)固定在原點(diǎn))，這是因?yàn)閮x器在出廠之前就已經(jīng)完成線性化了。（六）校準(zhǔn)金屬中氧的測(cè)定校準(zhǔn)過程是進(jìn)行多次的重復(fù)試驗(yàn)，通過校準(zhǔn)試樣的分析值與已知的證書值的比較計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，校準(zhǔn)曲線就由原點(diǎn)和校正系數(shù)的斜率來決定，標(biāo)準(zhǔn)曲線需要每天進(jìn)行確認(rèn)以保證分析值的可靠，所選校準(zhǔn)試樣的氧含量應(yīng)控制在分析范圍的中上線部分。（六）校準(zhǔn)金屬中氧的測(cè)定（七）應(yīng)用01.鋼中氧含量的測(cè)定(無浴法)根據(jù)上述討論的實(shí)驗(yàn)條件選擇的原則，確定鋼中氧含量的分析方法如下：選定分析通道，選擇好實(shí)驗(yàn)時(shí)的分析條件，選用與試樣基體相同、含氧量相近(或稍高)的標(biāo)樣校準(zhǔn)儀器和分析方法。金屬中氧的測(cè)定（七）應(yīng)用01.鋼中氧含量的測(cè)定(無浴法)儀器：TC-600標(biāo)樣：LECO公司501-646氧標(biāo)準(zhǔn)值(%)：0.0414±0.0015試樣稱重：0.60~1.0g石墨坩堝：套坩堝分析條件:(1)5.00kWX25s(2)5.00kWX05s(3)0.00kWX00s脫氣功率:(1)4.00kWX30s(2)4.00kWX00s分析功率：積分延遲：吹掃時(shí)間分析延遲：5s30s15s空白實(shí)驗(yàn)金屬中氧的測(cè)定在校準(zhǔn)、分析前，至少進(jìn)行二次空燒?？瞻讓?shí)驗(yàn)的分析步驟及條件與試樣的分析步驟及條件相同?？瞻字到?jīng)三次測(cè)量結(jié)果應(yīng)小于0.0002%，且穩(wěn)定。以三次測(cè)量的平均值作為空白值輸入儀器，在計(jì)算分析結(jié)果時(shí)扣除該值。按分析要求處理好試樣，用試樣夾將試樣放入天平，稱重，輸入質(zhì)量，將其小心放入進(jìn)樣腔內(nèi)，然后按儀器使用說明書進(jìn)行分析操作。在氦氣流(0.45L/min)下打開脈沖爐，放入套坩堝中，關(guān)閉脈沖爐，高溫脫氣，待平衡后，掉入試樣，試樣中的氧以一氧化碳的形式釋放出來，經(jīng)加熱的氧化銅轉(zhuǎn)化為二氧化碳，進(jìn)入到紅外檢測(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)。分析結(jié)果見表15。金屬中氧的測(cè)定表15

樣品分析結(jié)果樣品編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD501-6460.04140.0410、0.0407、0.0418、0.0423、0.0427、0.0405、0.0411、0.04120.04140.000781.88（七）應(yīng)用01.鋼中氧含量的測(cè)定(無浴法)金屬中氧的測(cè)定（七）應(yīng)用02.鋼中氧含量的測(cè)定(無浴法)經(jīng)過條件實(shí)驗(yàn)確定鈦合金中氧含量的分析方法如下:選定分析通道，選擇好實(shí)驗(yàn)時(shí)的分析條件，選用與試樣基體相同、含氧量相近(或稍高)的標(biāo)樣校準(zhǔn)儀器和分析方法。金屬中氧的測(cè)定儀器：TC-600標(biāo)樣：LECO公司501-320氧標(biāo)準(zhǔn)值(%)：0.183±0.0060試樣稱重：0.030~0.10g石墨坩堝：套坩堝分析條件：(1)6.00kWX25s(2)6.00kWX05s(3)0.00kWx00s脫氣功率:分析功率：積分延遲：吹掃時(shí)間分析延遲：5s30s15s(1)5.50kWX30s(2)5.50kWX00s金屬中氧的測(cè)定空白實(shí)驗(yàn)在校準(zhǔn)、分析前，至少進(jìn)行二次空燒?？瞻讓?shí)驗(yàn)的分析步驟及條件與試樣的分析步驟及條件相同?？瞻字到?jīng)三次測(cè)量結(jié)果應(yīng)小于0.0010%，且穩(wěn)定。以三次測(cè)量的平均值作為空白值輸入儀器，在計(jì)算分析結(jié)果時(shí)扣除該值。按分析要求處理好試樣，用試樣夾將試樣放入天平，稱重，輸入質(zhì)量，將其小心放入已處理好的鎳籃中，用鑷子封口后裝入進(jìn)樣腔內(nèi)，然后按儀器使用說明書進(jìn)行分析操作。在氦氣流(0.45L/min)下打開脈沖爐，放入套坩堝中，關(guān)閉脈沖爐，高溫脫氣，待平衡后，掉入試樣，試樣中的氧以一氧化碳的形式釋放出來，經(jīng)加熱的氧化銅轉(zhuǎn)化為二氧化碳，進(jìn)入到紅外檢測(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)。分析結(jié)果見表16。金屬中氧的測(cè)定表16

鈦合金樣品分析結(jié)果樣品編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD501-3200.1830.185、0.182、0.186、0.181、0.182、0.187、0.179、0.1870.18360.00301.64（七）應(yīng)用02.鈦合金中氧含量的測(cè)定(鎳浴法)從表中分析結(jié)果表明，測(cè)定值都在允許差范圍內(nèi)，其精密度和準(zhǔn)確度較高，因此通過實(shí)驗(yàn)研究所設(shè)定的分析條件及分析方法是可靠的。金屬中氮的測(cè)定3氮在鋼中是以間隙固溶體和化合物狀態(tài)存在。氮含量的高低會(huì)影響金屬的強(qiáng)度和抗老化性能，氮有時(shí)可以作為合金元素充填在金屬內(nèi)部，起到穩(wěn)定組織的作用;有時(shí)為了提高零件的表面強(qiáng)度還可以進(jìn)行滲氮處理，但是在精密鑄造、熱處理工藝中往往會(huì)帶來氮的污染,因此測(cè)定金屬中氮含量在冶金分析中有著重要的意義。由于氮在金屬內(nèi)部形成的金屬氮化物分解壓很低，用熱分解的辦法來提取氮有一定的困難，例如，鈦合金中氮化物（TiN）等。目前國(guó)外較先進(jìn)的氮分析儀都采用惰性氣體脈沖加熱的辦法分解金屬氮化物并取得了一定的成效，但是由于條件所限,現(xiàn)在仍有一些實(shí)驗(yàn)室還在使用經(jīng)典的蒸餾分離法來分析金屬中的氮含量。金屬中氮的測(cè)定金屬中氮的測(cè)定金屬中氮含量的測(cè)定方法主要采用惰氣脈沖-熱導(dǎo)法和化學(xué)蒸餾法。惰性氣體脈沖-熱導(dǎo)法測(cè)定氮含量的分析儀器常見的有TC-436、TC-600、EMGA-620W氧氮分析儀，其測(cè)定方法可參照第二節(jié)中氧的測(cè)定方法，本節(jié)主要討論用化學(xué)蒸餾法測(cè)定金屬中氮含量以及實(shí)驗(yàn)條件的選擇。金屬中氮的測(cè)定（一）金屬中氮分析試樣的制備氮分析試樣的取樣必須取具有代表性的部位,加工前要去掉試樣表面的氧化層，用銑床銑削成厚度不大于0.1mm,長(zhǎng)度不大于10mm的細(xì)小碎屑，便于試樣的分解。金屬中氮的測(cè)定（二）金屬氮化物的分解化學(xué)蒸餾法測(cè)金屬中氮含量的準(zhǔn)確度，主要取決于金屬中氮化物是否能完全被分解并轉(zhuǎn)入溶液，形成銨根離子。按物理性質(zhì)和鍵的特性，氮化物可分為穩(wěn)定氮化物和不穩(wěn)定氮化物，不穩(wěn)定氮化物一般都能被常規(guī)酸（硝酸除外）分解,但一部分穩(wěn)定氮化物（TiN、TaN）不能被常規(guī)酸分解，而需要進(jìn)行難溶氮化物的特殊分解，因此了解不同金屬材料中金屬氮化物的酸溶方法顯得非常重要。根據(jù)相關(guān)資料和實(shí)驗(yàn)分析實(shí)例總結(jié)出,常見金屬材料中金屬氮化物的酸溶方法，見表17。金屬中氮的測(cè)定適用材料酸溶方法高溫合金取樣0.5g左右，加20mL鹽酸，約10滴氫氟酸溶解試樣，加10mL高氯酸，加熱至冒煙I~2min，取下冷卻，待蒸。含鎢、鈮較高且氮含量較高的試樣，可采用硫、磷混酸并冒煙的辦法。鈦合金取樣0.5g左右，加30mL（1+1）鹽酸，約10滴氫氟酸溶解試樣，取下冷卻，待蒸。鋼鐵合金取樣0.5g左右，加20mL過氧化氫溶解試樣，再加入5mL硫酸加熱至冒煙2~3min,取下冷卻，待蒸。表17常見金屬材料中金屬氮化物的酸溶方法（二）金屬氮化物的分解金屬中氮的測(cè)定（三）蒸餾分離為了檢測(cè)化合氮，溶液中的銨根離子必須在強(qiáng)堿溶液中進(jìn)行蒸餾，蒸餾分離銨是否完全取決于蒸餾液的堿度、蒸餾速度和餾出液的體積。蒸餾液的堿度以中和試液酸度后再加過量堿溶液，一般采用500g/L氫氧化鈉溶液50mL。蒸餾速度要適當(dāng)控制，因?yàn)檎麴s液本身為強(qiáng)堿，如果蒸餾速度過快,在收集瓶中就會(huì)濺入少許的堿液，嚴(yán)重影響氮的分析結(jié)果。經(jīng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，蒸餾速度控制在5~5.5mL/min比較合適，如果蒸餾速度過慢，會(huì)延長(zhǎng)分析的時(shí)間。具體蒸餾速度的控制在多少還應(yīng)根據(jù)水蒸汽蒸餾儀的結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)來考慮。金屬中氮的測(cè)定（三）蒸餾分離餾出液的體積在達(dá)到30mL左右時(shí)，氨已基本蒸出，餾出液的體積在達(dá)到50~60mL時(shí)，氨已完全蒸出;實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，選擇餾出液的體積為100mL，對(duì)測(cè)定結(jié)果是可靠的，如果繼續(xù)增加餾出液的體積，只是增加水的空白值，對(duì)分析測(cè)定無影響。金屬中氮的測(cè)定（四）氮的吸收與檢測(cè)01.氮的吸收用容量法測(cè)定氮含量，常用硼酸溶液作為吸收餾出的氨，高溫合金選用飽和硼酸作為吸收液，鈦合金選用100g/L硼酸溶液作為吸收液。鈦合金材料不選用飽和硼酸作為吸收液，這是因?yàn)轱柡团鹚岬膒H值偏低（≤5），與滴定物質(zhì)的量點(diǎn)的pH值5.2相差較大，容易造成滴定系統(tǒng)誤差。選用100g/L或10g/L硼酸溶液吸收,其pH值5.1或5.3都比較接近滴定物質(zhì)的量點(diǎn)，可以減小滴定時(shí)的誤差，所以較飽和硼酸溶液是更好的吸收液。另外高溫合金、鈦合金中氮的測(cè)定還可以用去離子水作為吸收液。用光度法測(cè)定氮含量，不能用硼酸溶液作為吸收液，可選擇10mL水或10mL，(1/2H，S0，)=0.005mol/L硫酸溶液作為吸收液。金屬中氮的測(cè)定（四）氮的吸收與檢測(cè)02.氮的檢測(cè)用容量法檢測(cè)氮含量一般適用于測(cè)定氮含量稍高一些的材料。用光度法檢測(cè)氮含量適用于氮含量較低材料，其方法是配制相應(yīng)濃度的氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次分取并測(cè)量其吸光度，繪制成工作曲線，在工作曲線上查得待測(cè)試樣的氮含量。金屬中氮的測(cè)定（五）鈦合金中氮含量的測(cè)定（容量法）01.測(cè)定范圍0.005~0.50%金屬中氮的測(cè)定（五）鈦合金中氮含量的測(cè)定（容量法）02.儀器及試劑水蒸汽蒸餾裝置。鹽酸：p1.19g/cm，（1+1）。氫氟酸：p1.15g/cm。硫酸：p1.84g/cm，（1+4）。硼酸：優(yōu)級(jí)純，1%溶液。甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑：稱取0.125g甲基紅及次甲基藍(lán)溶于100mL無水乙醇中，溶完貯存于棕色瓶中，三天后備用。鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.005moL/L（需標(biāo)定）。氫氧化鈉：50%溶液。稱取氫氧化鈉500g溶解于1000mL水中，加入約0.5g節(jié)瓦爾德合金，攪拌，加熱煮沸至溶液清亮，保持體積1000mL，冷卻后貯存于塑料瓶中，備用。金屬中氮的測(cè)定（五）鈦合金中氮含量的測(cè)定（容量法）03.分析步驟稱取試樣0.5000~1.000g，置于200mL塑料杯中,加入（1+1）鹽酸溶液30mL，氫氟酸10滴，在水浴中加熱分解試樣。取下稍冷，用水沖洗并稀釋至體積約40mL。蒸餾前，以1%硼酸溶液20mL內(nèi)加1滴甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑來檢查儀器空白是否正常。當(dāng)?shù)味ㄋ柠}酸標(biāo)準(zhǔn)溶液小于0.2mL，表明儀器正常：否則需繼續(xù)蒸餾，直至正常。檢查儀器空白正常后，在蒸餾瓶中加入50%氫氧化鈉溶液50mL。在250mL吸收瓶中，加入1%硼酸溶液20mL，滴加1滴甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑作為吸收液（蒸出管下端須浸入液面2~5mm)。從漏斗處將試液移入蒸餾瓶中，用少量水沖洗塑料杯及漏斗，關(guān)閉活塞，進(jìn)行蒸餾。當(dāng)收集液達(dá)到120mL時(shí)，取下吸收，用水少許沖洗餾出管下端，取出，于餾出液中滴加2滴甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑，在不斷搖動(dòng)下，用0.005moL/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由綠色變?yōu)榧t色即為終點(diǎn)。與測(cè)定試樣同時(shí)作試劑空白試驗(yàn)。金屬中氮的測(cè)定（五）鈦合金中氮含量的測(cè)定（容量法）04.分析結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鈦合金GBW02502

氮標(biāo)準(zhǔn)值：0.021±0.001

分析結(jié)果見表18。樣品編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)定值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差RSDGBW025020.0210.0206、0.0206、0.0210、0.0206、0.0210、0.0208、0.0221、0.0221、0.0210.000643.05表18鈦合金樣品分析結(jié)果金屬中氮的測(cè)定（六）允許差氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%允許差%>0.0050~0.0100.0012>0.010~0.0300.002>0.030~0.0500.003>0.050~0.0800.004>0.080~0.1000.005>0.100~0.2000.008>0.200~0.3000.012實(shí)驗(yàn)室之間分析結(jié)果的差值應(yīng)不大于表19所列允許差表19金屬中碳、硫的測(cè)定4而硫則是金屬中有害的雜質(zhì)元素。用于測(cè)定金屬中碳硫的儀器很多,上世紀(jì)70年代以前以管式爐加熱-容積法定碳、比也法定硫?yàn)橹?，后發(fā)展為電導(dǎo)法、庫(kù)侖滴定法。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的為高頻加熱-紅外線收法。其中也有部分廠家生產(chǎn)了電弧爐-比色法類型的儀器。金屬中碳、硫的測(cè)定碳在鋼鐵中是十分重要的元素。鐵中含碳量不同，其性能也有所不同。含碳量小于0.3%的為熟鐵，具有韌性和延展性好等特點(diǎn)，而生鐵,它的含碳量在1.7~4.5%之間，它的特性就是脆而硬，只能熔化后鑄鐵，又稱鑄鐵。鋼的含碳量一般在0.3~0.7%，碳在金屬中的含量決定著金屬的許多性能，它的測(cè)定就顯得必不可少。金屬中碳、硫的測(cè)定高頻加熱-紅外吸收法定碳硫的儀器生產(chǎn)廠家頗多：國(guó)內(nèi)有上海德凱儀器公司，國(guó)外有ELTRA(德國(guó))、HORIBA(日本)、LECO(美國(guó))所生產(chǎn)的各種型號(hào)的金屬中碳硫分析儀器在廣泛應(yīng)用。其中LECO公司生產(chǎn)的400、600型系列的碳硫分析儀器的應(yīng)用最為廣泛。金屬中碳、硫的測(cè)定試料在助熔劑和氧氣流下，高溫熔融，金屬中的碳硫分別形成CO，和S0，由載氣氧載入分析系統(tǒng)。試料在氧氣流中高溫熔融，是測(cè)定金屬中碳硫的基本方法。用于金屬中碳硫測(cè)定的燃燒加熱方式有三種，即:（一）氣體提取原理金屬中碳、硫的測(cè)定01.電阻爐電阻爐有臥式和豎式兩種，用硅碳棒或硅鉬棒為發(fā)熱體，最高溫度1200-1400℃，由5~10kW可調(diào)變壓器和自動(dòng)控制器控制所需加熱溫度，試樣燃燒管由Φ20~26X600mm能耐1450℃的陶瓷管和瓷舟組成，瓷舟盛樣后用金屬鉤推入到爐管內(nèi)部進(jìn)行燃燒，分析完畢后取出。（一）氣體提取原理金屬中碳、硫的測(cè)定電弧燃燒爐是以電弧引起試樣和助熔劑氧化熔融的裝置，電源由2~5kW變壓器穩(wěn)壓，以安全變壓器降至小于40V的電壓后接至上下電極，瞬間接觸或高頻弧產(chǎn)生短路或火花，在氧氣流下使試樣燃燒熔化。上電極是氧氣導(dǎo)入管又是電極。下電極加工成杯型，便于放置坩堝，并有良好的電接觸。上下電極以硅橡膠墊圈密封和絕緣。坩堝若由黃銅加工而成，使用前先加入一定量助熔劑或低碳金屬試樣引弧燃燒一、二次;若是陶瓷坩堝，底部鉆一小孔，插入金屬導(dǎo)體與下電極有良好接觸。本加熱方法，由于制作成本低，曾被許多試驗(yàn)室大量應(yīng)用。02.電弧燃燒爐金屬中碳、硫的測(cè)定高頻感應(yīng)爐：高頻感應(yīng)加熱爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)試樣感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生渦流，使試樣熔化釋出氣體的。03.高頻感應(yīng)爐金屬中碳、硫的測(cè)定將燃燒氣以一定的流速載入量氣管內(nèi)，測(cè)定總體積。然后將本體積氣體壓入盛有40%氫氧化鉀溶液的吸收器，在量管內(nèi)以水準(zhǔn)瓶提升測(cè)出cO，被吸收后的體積，換算出碳含量。（二）碳、硫的測(cè)定方法01.氣體容量法金屬中碳、硫的測(cè)定用堿石棉置入U(xiǎn)型管內(nèi)，連接至燃燒氣出口，吸收燃燒釋出的CO，使其恒重后，前后質(zhì)量之差即為CO，吸收量,由此出試樣中碳含量。（二）碳、硫的測(cè)定方法02.質(zhì)量法03.質(zhì)量法用氫氧化吸收液吸收樣品燃燒釋出的CO，以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定至終點(diǎn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的消耗量計(jì)算試樣中的碳含量。金屬中碳、硫的測(cè)定非水溶液滴定法：根據(jù)不同含碳量配制相應(yīng)濃度的非水滴定吸收液(氫氧化鉀-乙醇-乙醇胺)，CO，吸收后，吸收液顏色發(fā)生變化，邊滴定邊吸收，當(dāng)終點(diǎn)顏色穩(wěn)定后，記下滴定管內(nèi)消耗的滴定液體積，由此算得試樣中碳的含量。（二）碳、硫的測(cè)定方法04.氣體容量法金屬中碳、硫的測(cè)定金屬氧化熔融提取的CO、SO分別載入含有相應(yīng)吸收液的電導(dǎo)池中，即適當(dāng)濃度的氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋇溶液，根據(jù)電導(dǎo)率的變化量與吸收的氣體量成正比，計(jì)算出碳和硫的含量。（二）碳、硫的測(cè)定方法05.電導(dǎo)法金屬中碳、硫的測(cè)定參考第五章中庫(kù)侖分析法的有關(guān)章節(jié)。（二）碳、硫的測(cè)定方法06.庫(kù)侖法參考第五章中紅外線吸收法的有關(guān)章節(jié)。07.紅外線吸收法金屬中碳、硫的測(cè)定用酸將試樣溶解，由于游離碳不與酸反應(yīng)，使之與游離碳分離。經(jīng)過過濾、干燥后，添加一定量的助熔劑在碳硫儀中進(jìn)行分析，此時(shí)測(cè)量出的碳含量即為游離碳的含量。（二）碳、硫的測(cè)定方法08.游離碳的測(cè)定09.碘量法定硫高溫燃燒試樣產(chǎn)生的SO，經(jīng)酸化水吸收，生成亞硫酸，以淀粉溶液最為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)碘酸鉀-碘化鉀溶液滴定至終點(diǎn)，以標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量計(jì)算試樣中含硫量。金屬中碳、硫的測(cè)定分析碳硫的樣品，一般分為試末、塊狀和粉樣。本文在附表中列出了不同試樣的取樣量，所分析的試樣必須經(jīng)過干燥處理，嚴(yán)禁油污沾染，必要時(shí)要去污處理，或者加熱預(yù)處理。（三）試樣測(cè)試結(jié)果的相關(guān)問題01.試樣的制取和處理金屬中氫的測(cè)定氧氣作為載氣和燃燒用氧化劑，須經(jīng)凈化系統(tǒng)除去二氧化碳和水分以后，流入燃燒區(qū)，將碳和硫熱分解為二氧化碳和二氧化硫，燃燒產(chǎn)物和載氣的混合氣體，通過粉塵和水分過濾器以及壓力和流量調(diào)節(jié)器,進(jìn)入分析器。國(guó)內(nèi)大部分單位，考慮到成本問題，都使用普氧，其純度僅為99.5%，所含雜質(zhì)會(huì)增大測(cè)定結(jié)果的偏差和波動(dòng)，所以要正確使用凈化裝置，須經(jīng)常檢查和更換凈化試劑。02.氧氣的凈化金屬中碳、硫的測(cè)定金屬試料中碳硫的測(cè)定，依靠試料在氧氣流中充分燃燒。試料充分燃燒除需充足