材料成分检验

钢的分类和钢号表示方法

按化学成分，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。在碳素钢中，碳的质量分数小于或等于0.04%的称为工业纯铁，小于或等于0.25%的为低碳钢，在0.25%~0.60%之间的为中碳钢，大于0.60%的为高碳钢。在合金钢中，合金元素质量分数小于或等于5%的为低合金钢，在5%~10%的为中合金钢，大于10%的为高合金钢。

根据钢材中含有害杂质的多少，钢材可以分为普通钢、优质钢和高级优质钢。普通钢含硫量（质量分数）一般小于或等于0.055%，含磷量小于或等于0.045%，其他非有意加入的杂质，如铜、砷等均有一定限制。普通钢又分甲、乙、丙三类，按机械性能供货的为甲类普通碳素钢，按化学成分供货的为乙类普通碳素钢，按机械性能和化学成分分类的为丙类普通碳素钢。优质钢对不同的钢种其磷、硫质量分数要求不同，一般要求小于或等于0.04%，其他非有意加入的杂质元素也有一定限制。高级优质合金钢要求含磷量小于或等于0.035%，含硫量小于或等于0.030%，高级优质碳素工具钢要求含磷量小于或等于0.030%，含硫量小于或等于0.020%，其他非有意加入的杂志也有一定的限制。

我国标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221）…混合稀土元素用RE表示。

常用钢号表示方法举例及说明：

1.碳素结构钢（低合金结构钢）

钢号举例Q235AF，Q235BZ，Q345C，Q345D

表示方法说明：

①采用代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值（单位为MPa）和所规定的质量等级、脱氧方法等符号表示，按顺序组成排号

②质量等级号“A、B、C、D、E”。脱氧方法沸腾钢“F”；半镇静钢“b”镇静钢“z”和特殊镇静钢“TZ”

③碳素结构钢的排号组成中，表示镇静钢和表示特殊镇静钢的符号可以省略；低合金高强度结构钢，在牌号组成中没有表示脱氧方法和符号

2.优质碳素结构钢（普通含锰量优质碳素结构钢、较高含锰量优质碳素结构钢、锅炉用优质碳素结构钢）

钢号举例45,10b,20A,50Mn,70Mn,20g

表示方法说明：

①普通含锰量优质碳素结构钢，阿拉伯数字表示平均含量的万分之几。例如：平均碳质量分数为0.45%的钢，钢号表示为“45”

②较高含锰量的优质碳素结构钢，在阿拉伯数字后标出锰元素符号。如50Mn

③高级优质碳素钢结构，在牌号尾部加符号“A”

④沸腾钢、半镇静钢和专门用途的优质碳素结构钢和普通碳素钢一样在钢号头（或钢号尾）特别标出

3.碳素工具钢（普通含锰量碳素工具钢、较高含锰量碳素工具钢）

钢号举例：T7，T12,T8,Mn

①普通含锰量碳素工具钢，钢号冠以“T”，阿拉伯数字表示平均含碳量的千分之几

②较高含锰量以及高级优质碳素钢的表示方法同优质碳素结构钢

4.易切削钢（易切削碳素结构钢）

钢号举例：Y12，Y40Mn

表示方法说明：

①钢号冠以“Y”，阿拉伯数字表示含碳量的万分之几。较高含锰量者表示方法同上。如Y40Mn

②硫易切削钢或硫磷易切削钢，排号中不标出易切削元素符号，而汗钙、铝、硒等易切削元素的易切削钢，在牌号尾部标出易切削元素符号

5合金钢

钢号举例：15MnV，16Mn，低合金结构钢30CrMnSi，合金结构钢38CrMoAlA ，60Si2Mn，50CrV A，合金弹簧钢Cr12MoV,4CrWSi,合金工具钢W18Cr4V，高速工具钢W6Mo5Cr4V2，GCr15，滚珠轴承钢GCr15SiMn，2Cr13，不锈耐酸钢00Cr18Ni10，4Cr10Si2Mo，耐热钢1Cr23Ni18

钢号表示方法说明：

1.合金钢含碳量表示方法

①低合金钢、合金结构钢、合金弹簧钢等在牌号的头部用而为数字表示含碳量的万分之几

②不锈钢、耐酸钢、耐热钢等，一般用一位数字表示平均含碳量的千分之几。平均含碳量小于0.1%时，用“0”表示；平均含碳量不大于0.03%时，用“00”表示

③合金工具钢、高速工具钢、高碳轴承钢等，一般不标出含碳量数字；若平均含碳量小于1.00%时，可用一位数字表示含碳量凤千分之几

2.合金元素质量分数表示方法（铬轴承钢和低铬合金工具钢除外）

①平均某元素合金质量分数小于1.50%时，钢号中仅标明元素，一般不标明质量分数。

②平均某合金元素质量分数为1.50%~2.49%，2.5%~3.49%，…22.50%~

23.49%...时，在元素符号后相应地写成2，3，…，23，…

③合金钢中的钼、钒、钛、硼……等元素，如系有意加入的，虽然质量分数很低，仍应在钢号中标出。例如：20MnVB，平均含碳量0.20%，Mn1.20%~1.60%,V

0.07%~0.12%,B0.001%~0.004%

④高碳铬轴承钢，其铬质量分数用千分之几计，并在牌号头部加入符号“G”。例如：平均含铬量为0.90%的轴承钢，其牌号表示为“GCr9”

⑤低铬（平均含铬量小于小于1%）合金工具钢，其铬质量分数亦用千分之几计，但在质量分数数值之前加一数字0.例如：平均含铬量为0.60%合金工具钢其牌号表示为“Cr06”

3.高级优质合金结构钢，弹簧钢等，在牌号尾部加符号“A”

4.专门用途的低合金钢、合金结构钢在牌号头部（或尾部）加代表该钢用途的符号。例如：铆螺用30CrMnSi钢，其牌号表示为ML30CrMnSi

铸铁的分类和铸铁牌号的表示方法

铸铁含碳量一般在 2.0%以上，除了铁和碳以外，还含有硅、锰、磷、硫及其他合金元素。一般分为四类：灰铸铁；可锻铸铁；球墨铸铁；特殊性能铸铁。混合稀土元素符号用“R”表示。合金化学元素的质量分数大于或等于1%时用整数表示，小于1%时，一般不标注。合金元素按质量分数递减次序排列。质量分数相等时按元素符号的字母顺序排列。牌号中代号后面一组数字表示抗拉强度，有两组数字时，第一组表示抗拉强度，第二组表示延伸率，两组数据间用“-”隔开。当牌号中标注元素符号及质量分数还需标注抗拉强度时，抗拉强度值置于元素符号及质量分数之后，之间用“-”隔开。

示例：

QT 400 - 17

球墨铸铁代号抗拉强度（N/mm2）延伸率（%）

MT Cu 1 P Ti - 15

耐磨铸铁代号铜的名义质量百分数抗拉强度（N/mm2）

光电光谱分析

光电直读光谱仪分为真空型和非真空型。真空型可以用来作波长在200nm 以下的碳、硫、磷的分析，世界上许多国家，如美国、英国、日本、荷兰、意大利和我国都有这种仪器产品，且种类繁多。据不完全统计共有50多种。

工作原理：

光电直读光谱仪主要由三部分组成：光谱激发光源，分光系统和电子测量系统。当样品被激发后。发出的光经入射狭缝射到色散元件凹面光栅（或棱镜）上，再经分光后被聚焦在焦面上，形成光谱。在焦面上放置若干出射狭缝，将待测元素的特定波长引出，投射到光电倍增管上，使光能变成电能，再由积分电容储存。当曝光终止时，由测量系统（具有高输入阻抗）逐个测量积分电容其上的电压，根据测定值的大小来确定质量分数。

若积分电容为C,电流为i ，经过积分时间T 后在积分电容上所达到的电压为U ，则

C

T i idt C U ==?1 式中：i 为平均光电流。由于光电倍增管的光电流i 正比于谱线强度I ，故U ∝i ∝I 。

曲线的绘制：对标样及试样的质量分数（%）和强度应取对数进行计算。标样质量分数应标准，组织必须均匀；标样的表面处理和激发条件必须和试样相同。

紫外可见分光光度法

利用物质本身所具有的颜色或某些待测组分与一些试剂作用生成有色物质，比较溶液颜色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量，这种方法称之为比色法。基于溶液对光吸收的大小来确定被测组分的含量的分析方法，称为吸光光度法（或分光光度法）。比色分析的相对误差通常为5%~20%，分光光度法为2%~5%。

一、溶液颜色与光吸收的关系

波长小于400nm 的光陈伟紫外光，日常所见的白光是波长400~750nm 连续光谱的混合光，大于750nm 的光称为红外光。当混合光通过溶液时，一部分光被吸收，另一部分透过溶液。溶液所呈现的颜色实际就是透射光的颜色。如果溶液全部吸收了可见光，则该溶液呈黑色；如果溶液对可见光吸收得很少，即入射光全部透过，则该溶液呈无色透明状。

若把两种适当颜色光按一定强度比例混合，可以得到白光，人们称这两种颜色的光为互补色。绿色光和紫色光，黄色光和蓝色光互为互补色。例如当白色光通过高锰酸钾溶液时，它选择性的吸收了白光中的绿色光，其他光不被吸收就透过溶液。又因为除紫色光未互补外，别的透过的颜色的光两两互补成白光，因此高锰酸钾溶液呈现紫色。

二、光吸收定律

光吸收定律：当一束单色光通过均匀溶液时，其溶液的吸光度与溶液中吸光物质的浓度和液层厚度的乘积成正比，即

kbc T

I I A ===1lg lg 0 式中：k ——比例常数；

I 0——入射光的强度;

b ——液层厚度;

I ——透过光的强度；

c ——溶液中吸光物质的浓度；

T ——透射率（度），T=0

I I A ——溶液的吸光度。

比例常数k 又称吸光系数、吸收系数，它与入射光波长及溶液性质和温度等有关。

如果同时存在多种吸光物质，那么溶液的总吸光度应等于每一种吸光物质的

吸光度之和，即

A=A1+A2+A3+···=（k1c1+k2c2+k3c3+···）b

三、吸光系数与摩尔吸光系数

吸光系数越大，同一浓度的溶液所测得的吸光度也越大，该方法的灵敏度越高。

比耳定律中的k随b、c所用单位的不同而不同。如果液层厚度的单位为cm，溶液浓度的单位为mol/L时，则吸光系数用ε表示，ε称为摩尔吸光系数（或摩尔吸光率），单位为L/（mol·cm），比耳定律可以写成：

A=ε·b·c

摩尔吸光系数是有色物质在一定波长下的特征常数，它表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。其数值越大，该有色物质的颜色越深，该光度分析法的灵敏度越高。

在λmax波长处，用1cm比色皿（又称液槽或吸收池）测定适当浓度该溶液，可计算得摩尔吸光系数。10

四、光吸收定律的适用要求

光吸收定律的适用要求：

①光吸收定律只适用单色光。因为吸光系数k随波长的不同而改变的，只有固定在某一波长下，吸光系数才为常值。

②对每种物质比色分析方法，光吸收定律都有其适用的浓度范围。若物质的浓度超出这个范围，溶液中的吸光物质就会随之发生某些化学变化，如电解、水解、缔合、溶剂化等。

③溶液必须是均匀的。

五、定量分析

采用绘制曲线法。首先选定波长，在无干扰情况下，一般选定吸光度最大波长λmax；其次，配制一系列（5个左右）不同浓度的标准溶液，在溶液最大吸收波长下，逐一测他们的吸光度A，然后在方格坐标纸上以溶液浓度（μg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标作图。若被测物质对光吸收符合光吸收定律，得到一条通过原点直线，即工作（标准）曲线。按同样方法配制样品溶液并测定其吸光度A，在工作曲线上找出与此吸光度相应的浓度，即为样品溶液的浓度，再计算样品的组分含量。

六、分光光度计的基本结构

1.光源。在可见区常采用钨丝灯或卤钨丝灯为光源。在紫外区常采用氘灯或氢灯为光源。

2.单色器

3.比色皿

4.检测器

七、共存离子的干扰

比色分析中共存离子的干扰作用主要有以下几种情况：

①干扰离子本身就有颜色，影响比色测定，如Co2+，Cr3+，Cu2+，Ni2+，Fe3+。当测定不锈钢中的Si-和P采用硅钼兰和磷钼兰比色测定，Cr3+和Ni3+的颜色对吸光度有影响干扰测定。用过氧化氢测定钛生成黄色过钛酸

H2[TiO2(SO4)2]进行钛的比色测定时，Fe3+的黄色就影响到吸光度的测定，从而干扰了钛的测定等。

②干扰离子也能与被测元素的显色剂发生显色反映生成有色化合物，干扰测

定。图磷钼兰法测定磷时，特别是以抗坏血酸为还原剂的情况，砷也生成砷钼兰杂多酸干扰测定使测定结果偏高。

③干扰离子能与被测元素的显色剂生成物色络合物，消耗大量显色剂，降低了显色剂的浓度，是被测离子络合不完全，吸光度降低，测定结果偏低，如用磺基水杨酸比色测定Fe3+，Al3+的存在能与磺基水杨酸生成无色络合物而消耗显色剂，影响Fe3+的测定。

④干扰离子能与被测离子生成解离度很小的络合物，影响被测离子与显色剂的显色反映是吸光度大为降低。如Fe3+与磺基水杨酸的显色反应，当有F-或PO3-4存在时F-和PO3-4都能与Fe3+形成解离度很小的无色络合物，干扰了Fe3+的比色测定。

⑤氧化剂或还原剂的存在使显色剂发生氧化或还原，是显色剂结构改变，影响显色反应的进行从而影响比色测定。如高价锰、铁、铬、钒等元素离子存在时，能破坏偶氮胂Ⅲ铬黑T等显色剂，影响显色测定。

八、消除干扰离子干扰的方法

1.利用掩蔽剂消除干扰

2.控制显色条件消除干扰

3.控制测量条件

4.使被测组分与干扰离子分离

5.适用校正系数法消除干扰

九、空白溶液的制备及使用

在光电比色计或分光光度计中，吸光度读数的两个端点值分别为0和∞，对应的透射率读数为100和0。