钢铁材料成分分析
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三、铸铁牌号表示方法 (P109)
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
§7- 4 钢铁材料中各元素分析
一、碳的测定：燃烧-气体容积法(气体容量法) 碳元素作用：含量增加，钢铁的硬度和强度都会 增加，而韧性和塑性却变差。 燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方 法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是 总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作 技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大 。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
二、钢材的分类 钢是指含碳量低于2%的铁碳合金，其成分除铁
、碳外，还含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素 。
合金钢还含有合金元素。 一般工业用钢含碳量不超过1.4%。
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钢的分类方法有： （1）按化学成分分类：
碳素钢和合金钢两类。 碳素钢：工业纯铁（含碳≤0.04%)
3MnS +5O2 = Mn3O4 + 3SO2 吸收：SO2 + H2O= H2SO3 滴定：KIO3 +5KI +6HCl = 3I2 + 6KCl + 3H2O
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI
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三、钢铁中硅的作用与测定 1. 钢铁中硅的来源： （1）来源 ：由原料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。在高碳硅钢中，一部分以SiC存在 ，也有时形成固熔体或硅酸盐。
§7-1 钢的分类
一、钢铁材料 纯金属及其合金经熔炼加工制成的材料称为金属
材料，金属材料通常又分为黑色金属和有色金属两 类。黑色金属是指铁、铬、锰及它们的合金，通常 称为钢铁材料。
钢铁材料包括钢、生铁、铁合金、铸铁及各种合 金。
各类钢铁都是由铁矿石及其它辅助原料在高炉、 转炉等经冶炼而成的成品
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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。
钢中硫含量一般低于0.050%。可采用相应分析 方法测定。
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3. 测定方法：燃烧—碘酸钾容量法
将钢铁试样于1250～1350℃的高温下通氧燃 烧，使硫全部转化为二氧化硫，将生成的二氧化 硫用淀粉溶液吸收，用碘酸钾标准溶液滴定至浅 蓝色为终点: 燃烧：4FeS + O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB2212000）之规定： （1）钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学元 素符号、阿拉伯数字相结合的表示方法。 （2）一般汉语拼音表示名称、用途等，元素符 号表示化学成分，数字表示含量或代号。 如：T8MnA(含碳0.8%的高锰高级优质工具钢 ）
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钢铁材料成分分析
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
2020年4月10日星期五
材料成分检验
（补充与考前辅导）
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第七章 钢铁分析
wenku.baidu.com
•0 •10 2 •0 •30 4 •0 6 书山有路勤为径，
学海无涯苦作舟
•钢的分类 •钢号的表示方法 •铸铁的分类及其牌号表示方法 •钢铁材料中各元素分析
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方法原理
试样在1200～1300℃的高温O2气流中燃烧，钢铁 中的碳被氧化生成CO2：
C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3
Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O 3FeS +5O2 = Fe3O4 +3SO2 3MnS + 5O2= Mn3O4 + 3SO2
常见几类重要的钢铁产品表示方法：(P108) 普通碳素钢：A、B、C 等。如：A3F 优质碳素结构钢：如05F、40Mn 碳素工具钢：T 易切削钢：Y 合金结构钢：40CrVA 不锈钢：0Cr13
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§7-3 铸铁的分类及其牌号表示方法
一、生铁的分类 含碳量高于2%的铁碳合金称为生铁。
硫的干扰及消除 在高温O2气流中燃烧时，试样中硫也转化为SO2， 如果生成的SO2，在吸收前未能除去，同样被KOH 溶液吸收，干扰碳的测定。常用MnO2、AgVO3除去 混合气体中的SO2
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二、钢铁中硫的作用与测定 1. 钢铁中硫的来源： （1）来源：主要由焦炭或原料矿石引入 （2）形态：主要以MnS或FeS状态存在 2. 作用：硫是钢铁的有害元素，能使钢铁产生“ 热脆性”，降低钢铁的力学性能，影响钢件的使 用寿命。
低碳钢（含碳≤0.25%) 中碳钢（含碳0.25～0.60%) 高碳钢（含碳＞0.60%)
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合金钢：低合金钢（合金元素小于5%） 中合金钢（合金元素5 ～ 10% ） 高合金钢（合金元素大于10%）
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（2）按品质分类： 普通钢（P≤0.045%, S ≤ 0.055%) 优质钢（P、S ≤ 0.040%) 高级优质钢（P≤0.035%, S ≤ 0.03%)
（3）冶炼方法分类： 平炉钢、转 炉钢、电炉钢
（4）按脱氧程度分类： 沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、 半镇静钢（b)
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(5)按用途分类： 结构钢：建筑、工程、机械制造用钢 工具钢：量具、刃具用钢 特殊性能钢：耐热、耐酸、电工等用钢
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§7-2 钢号的表示方法
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生成的CO2与过剩的O2经导管引入量气管， 测定容积，然后通过装有KOH溶液的吸收器，吸 收其中的CO2
CO2十2KOH = K2CO3十H2O 剩余的O2再返回量气管中，根据吸收前后容 积之差，得到CO2的容积，据此计算出试样中碳 的质量分数。
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按用途分为两类： （1）炼钢生铁：含硅低含硫高，质硬而脆，断
口呈白色，也叫白口铁。 （2）铸造生铁：含硅高而硫低，质软而韧，断
口呈灰色，也叫灰口铁。
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二、铸铁分类： 按断口颜色分类：灰口、白口、麻口等三类。 按化学组成分类：普通铸铁和合金铸铁等。 按使用性能分类：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 、特殊性能铸铁。
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§7- 4 钢铁材料中各元素分析
一、碳的测定：燃烧-气体容积法(气体容量法) 碳元素作用：含量增加，钢铁的硬度和强度都会 增加，而韧性和塑性却变差。 燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方 法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是 总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作 技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大 。
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二、钢材的分类 钢是指含碳量低于2%的铁碳合金，其成分除铁
、碳外，还含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素 。
合金钢还含有合金元素。 一般工业用钢含碳量不超过1.4%。
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钢的分类方法有： （1）按化学成分分类：
碳素钢和合金钢两类。 碳素钢：工业纯铁（含碳≤0.04%)
3MnS +5O2 = Mn3O4 + 3SO2 吸收：SO2 + H2O= H2SO3 滴定：KIO3 +5KI +6HCl = 3I2 + 6KCl + 3H2O
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI
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三、钢铁中硅的作用与测定 1. 钢铁中硅的来源： （1）来源 ：由原料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。在高碳硅钢中，一部分以SiC存在 ，也有时形成固熔体或硅酸盐。
§7-1 钢的分类
一、钢铁材料 纯金属及其合金经熔炼加工制成的材料称为金属
材料，金属材料通常又分为黑色金属和有色金属两 类。黑色金属是指铁、铬、锰及它们的合金，通常 称为钢铁材料。
钢铁材料包括钢、生铁、铁合金、铸铁及各种合 金。
各类钢铁都是由铁矿石及其它辅助原料在高炉、 转炉等经冶炼而成的成品
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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。
钢中硫含量一般低于0.050%。可采用相应分析 方法测定。
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3. 测定方法：燃烧—碘酸钾容量法
将钢铁试样于1250～1350℃的高温下通氧燃 烧，使硫全部转化为二氧化硫，将生成的二氧化 硫用淀粉溶液吸收，用碘酸钾标准溶液滴定至浅 蓝色为终点: 燃烧：4FeS + O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB2212000）之规定： （1）钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学元 素符号、阿拉伯数字相结合的表示方法。 （2）一般汉语拼音表示名称、用途等，元素符 号表示化学成分，数字表示含量或代号。 如：T8MnA(含碳0.8%的高锰高级优质工具钢 ）
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•钢的分类 •钢号的表示方法 •铸铁的分类及其牌号表示方法 •钢铁材料中各元素分析
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方法原理
试样在1200～1300℃的高温O2气流中燃烧，钢铁 中的碳被氧化生成CO2：
C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3
Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O 3FeS +5O2 = Fe3O4 +3SO2 3MnS + 5O2= Mn3O4 + 3SO2
常见几类重要的钢铁产品表示方法：(P108) 普通碳素钢：A、B、C 等。如：A3F 优质碳素结构钢：如05F、40Mn 碳素工具钢：T 易切削钢：Y 合金结构钢：40CrVA 不锈钢：0Cr13
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§7-3 铸铁的分类及其牌号表示方法
一、生铁的分类 含碳量高于2%的铁碳合金称为生铁。
硫的干扰及消除 在高温O2气流中燃烧时，试样中硫也转化为SO2， 如果生成的SO2，在吸收前未能除去，同样被KOH 溶液吸收，干扰碳的测定。常用MnO2、AgVO3除去 混合气体中的SO2
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二、钢铁中硫的作用与测定 1. 钢铁中硫的来源： （1）来源：主要由焦炭或原料矿石引入 （2）形态：主要以MnS或FeS状态存在 2. 作用：硫是钢铁的有害元素，能使钢铁产生“ 热脆性”，降低钢铁的力学性能，影响钢件的使 用寿命。
低碳钢（含碳≤0.25%) 中碳钢（含碳0.25～0.60%) 高碳钢（含碳＞0.60%)
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合金钢：低合金钢（合金元素小于5%） 中合金钢（合金元素5 ～ 10% ） 高合金钢（合金元素大于10%）
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（2）按品质分类： 普通钢（P≤0.045%, S ≤ 0.055%) 优质钢（P、S ≤ 0.040%) 高级优质钢（P≤0.035%, S ≤ 0.03%)
（3）冶炼方法分类： 平炉钢、转 炉钢、电炉钢
（4）按脱氧程度分类： 沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、 半镇静钢（b)
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(5)按用途分类： 结构钢：建筑、工程、机械制造用钢 工具钢：量具、刃具用钢 特殊性能钢：耐热、耐酸、电工等用钢
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§7-2 钢号的表示方法
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生成的CO2与过剩的O2经导管引入量气管， 测定容积，然后通过装有KOH溶液的吸收器，吸 收其中的CO2
CO2十2KOH = K2CO3十H2O 剩余的O2再返回量气管中，根据吸收前后容 积之差，得到CO2的容积，据此计算出试样中碳 的质量分数。
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按用途分为两类： （1）炼钢生铁：含硅低含硫高，质硬而脆，断
口呈白色，也叫白口铁。 （2）铸造生铁：含硅高而硫低，质软而韧，断
口呈灰色，也叫灰口铁。
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二、铸铁分类： 按断口颜色分类：灰口、白口、麻口等三类。 按化学组成分类：普通铸铁和合金铸铁等。 按使用性能分类：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 、特殊性能铸铁。