钢铁成分分析.pdf

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1、第六章钢铁分析§6.1概述§6.2碳的测定§6.3硫的测定§6.4磷的测定§6.5锰的测定§6.6硅的测定§6.7其它测定法介绍§6.1概述了解钢的生产过程，从而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、硅、锰、磷、硫等元素。焦炭还原铁矿石：铁矿石被焦炭还原生石灰石CaCO3除SiO2：成粗制铁成生铁铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配合，经过高温煅烧、冶炼，则铁矿石被焦炭还原，生成粗制的铁，称生铁。反应历程较复杂，可用下式代表：一、钢的生产过程铁矿石和焦炭、石灰石按一

2、定比例配合，经过高温煅烧、冶炼，则铁矿石被焦炭还原，生成粗制的铁，称生铁。反应历程较复杂，可用下式代表：铁矿石主要含有硅酸盐状态存在的其他金属或非金属杂质的氧化铁，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。如果将生铁的其他辅助材料配合，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，硅猛等元素含量很低，硫磷等杂质降至0.05%以下，则成为铁及碳的合金碳素钢。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

3、钢）。加Ni、Cr、W、Ti等又分别称为Ni钢、Cr钢、W钢、Ti钢。加Ni增强钢的强度及韧性多用于承受冲击或强大压力的制件含Ni36%铸钢受热时几乎不膨胀可制精密仪器加Cr耐热耐腐蚀性较强多用于制造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%、Ni1.25%的镍铬钢，又称不锈钢，可制高压锅。加W有极强的耐热性，受热至白热化仍不软化常制运转的机件或刀具。高速切削钢：含W15-18%V1-3%Cr2-5%合金钢含Mo、V、Ti等合金钢和钨钢性能相似。各种合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。含有一定量

4、V、Ti，而C又是以球状存在的，称“球墨铸铁”。具有和某些合金钢类似的特殊性能，可代替合金钢使用。二、各元素在钢中的形态和作用主要讲述C、S、Si、Mn、P（一）碳1钢铁中的C来源：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。形态：两种：碳是对钢性能起决定作用的元素。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，石墨C多，软而韧白口生铁，化合物C多，硬而脆碳素钢据C含量分三类，低、中、高碳素钢（二）硅1、来源由原料

5、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以游离态石墨状态，使钢高于流动性，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Si12-14%的铁合金称硅铁含Si12%，Mn20%的铁合金称硅镜铁，主要用于炼钢脱氧剂(三)锰1、来源少量由原料矿石中引入，主要是在冶

6、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，成固熔体状态存在。3、性能增强钢的硬度，减弱延展性。4、类型生铁Mn0.5%-6%，锰钢中Mn>0.8%。碳素钢Mn0.3-0.8%高锰钢高达13%-14%如含锰0.8%-14%为各种型号的高锰钢，具有良好的弹性及耐腐蚀性。用于制造弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等。含Mn12%-20%的铁合金为镜铁，含Mn60%-80%的铁合金为锰铁上两种主要用于炼钢做脱硫剂（四）硫1来源：主要由焦炭或原料矿石引入

7、钢铁2形态：主要以MnS或FeS状态存在若：3性能：使钢产生“热脆性”——有害成分原因：为什么产生热脆性？FeS的熔点较低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制钢铁时，FeS熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。（五）磷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”也是有害杂质作用(事物都有其另一面)P↑→流动性↑→易铸造并可避免在轧钢时轧辊与压件粘合，在特殊情况下常有意加入一定量P达此目的。4.类型:生铁P<0.3%，一

8、般碳素钢<0.06%，优质钢<0.03%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是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