钢铁怎么化验？检测钢铁中各化学成分的方法有哪些？

钢铁中碳（C）含量超过2%的便是铁，少于2%的才真正叫钢，钢铁分类很多，有碳素结构钢，不锈钢，耐热钢，合金钢，弹簧钢等等，然后在碳素钢里面又区分优质和普通碳素结构钢，里面又有好多不同牌号的钢种，要区分这些形形色色的钢种，便需要通过分析里面各种元素的含量，一般钢中除铁元素之外，就是碳，硫，锰·磷，硅，铬，镍，铜，钼，钒，钛，铝，钨，铅。少量的还有稀土元素，氮元素,一般钢铁的化验就是把这些元素成分含量测定出来。

具体操作一般用手工分析（即经过试样的制备然后用化学试剂化验，这种方法慢，一个样子分析完十几个元素的话需要好几个小时）还有仪器分析（直读光谱仪，化验速度非常快，一分钟分析几十个元素，比如我单位用德国斯派克光谱仪分析碳硫锰磷硅铬镍铜钼钒钛铝钴铌钨铅锡砷锆铋钙铈硼锌镧等25个元素）.

钢铁检测分析的主要目的是传递钢铁产品的质量信息,便于指导生产,控制质量。我们研究钢铁检测得到的工艺参数,是指分析检测得到的结果数据，从分析检测仪器到指导生产现场需求处的加工参数。从进厂原料质量把关,中间产品监控,成品检验判定,到售后质量异议处理,钢铁检测分析起着企业眼睛的作用。随着当今钢铁生产企业的大型化、现代化,生产过程越来越高速化、连续化、自动化,分析检测系统的配备除满足分析检测的准确性外,还要求具备适时性、快速性。

一、钢铁检测样品采集分析

样品从被采集开始 , 经过加工制成适应于某种分析检测方法的试样 , 到最终被送至某类仪器分析检测 , 始终是一种实物形态。 一方面 , 实物本身在流转过程中应该一直具有其代表性 , 才能保证分析检测数据的真实性和准确性 ; 另一方面 , 流转过程还应该满足快速性 , 以保证工艺上对分析检测数据的适时性要求。 而传统的“人工取样 , 肩挑步送”的实物流过程随意性大、周期长 , 远远满足不了现代化生产工艺和管理的要求 , 因此 , 实物流过程自动化水平的提高是分析钢铁检测系统提高准确性最基本的要求 , 也是其提高快速性最关键的手段。

二、钢铁检测方法分析

分析检测方法是指具体使用某种分析检测方法对实物试样进行分析检测并获得结果数据的方法。 传统的钢铁分析检测方法 , 是以手工化学分析即“湿法分析”方法为主的 。 这种分析方法过程长、强度高、功能单一、稳定性差、人为误差大。目 前 , 光电直读光谱仪已成为钢样化学成分分析的首选仪器 ,X 荧光光谱分析仪则是生铁和其它矿类样化学成分分析的首选仪器。 它的应用是很成功的 。 一方面 , 这类仪器具有选择性好、灵敏度高、准确性高的特点 , 实现了其分析检测的核心功能 ; 另一方面 , 这类大型精密仪器的设计制造从一开始就是本着高精度、高稳定、快速化、自 动化、多功能整体优化原则进行的。

由此，我们得知传统的钢铁检测方法已无法适应生产的快节奏,提高钢铁分析检测的自动化水平已成为当今世界先进钢铁生产企业必不可少的手段。国外先进企业在这方面投入大量资力,在尽量采用高精度、高稳定、快速化、自动化的光、机、电、计算机一体化大型精密仪器的同时,在整个分析检测流程的每个环节都不惜重金大量配备自动化仪器和采样、制样装置。都开始引进先进的分析检测仪器 , 如光电直读光谱仪、X 荧光光谱仪等大型精密仪器 , 然而 , 将分析检测过程自 动化作为系统的观点来考虑并加以现场应用 , 国内还远不成熟 , 国际上也正处于不断探索前进的状况。

据了解，受环保、去产能等因素的影响，全国钢材市场持续保持着全面上涨的事态。企业高价买了原材料之后很有可能买到质量不达标的产品，我们知道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。如何科学合理地应用现代检测技术判断其成份，并依据其成份、元素百分率决定其材质特性及其应用范围，在现代制造业中处关键作用。现代检测钢铁成分分析方法有多种，主要采用的分析方法有：

• 1、气体容量法定碳、碘量滴定法定硫；

• 2、红外碳硫吸收法；

• 3、湿色比色法检测硅、锰、磷等元素；

• 4、直读光谱仪一次性激发被测样分析其成份方法，在现阶段广泛被大众用户所接受。

直读光谱仪用于现代钢铁成分的检测相对于传统分析法而言，直读光谱仪的优点是快速、准确、高效。该方法可以直接固体进样，不用进行化学消解，可以减少消解过程以及定容过程所带来的人为误差； 智能软件可实行“傻瓜式”的人性化操作，仪器校准、曲线标定、标准化、数据统计、材质分类等功能强大。 建议使用直读光谱仪来精准检测钢材里元素含量。直读光谱仪主要用于铁基合金的化学成分分析。也可以对铝基、铜基、镍基等材料分析升级功能。分析基体：铁基合金（灰铸铁、球磨铸铁、不锈钢、碳钢、铸铁等）的成分测量。

直读光谱仪的操作软件十分简单易学，全中英文菜单。没有任何光谱仪器知识背景的操作人员只需简单培训，就可进行仪器的使用。同时仪器的设计处处体现了以人为本的设计理念，使仪器的使用和维护处处体现人性化的关怀。直读光谱仪来精准检测钢材里元素含量，让您买到质量好钢材。

钢材金属材料的成分检测的8种方法

钢材钢管等金属材料包括纯金属、合金、特种金属等，可以广泛应用于各个领域，包括航空、机械、计算机硬件等领域。随着各行业对金属材料的需求不断增长，一些复杂的材料应运而生。金属的成分组成是决定材料性能的主要因素，了解金属成分及性能，才能更好的将材料应用到产品中。

　　 在生产活动中，我们经常要面对两个问题，一是金属是什么材质，另一个是某个金属材料是否符合想要的材料要求。通过对金属材料的成分进行分析，可以了解材料的成分，从而对产品质量进行监控，对于出现问题的产品进行分析，还可以分析原因，消除隐患。

金属材料分析相关知识

　　 自然界中大约有70多种金属，其中常见的有铁、铜、铝、锡、镍、金、银、铅、锌等。而合金是指两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成，具有金属特性的材料。常见的合金如铁和碳所组成的钢合金；铁、铬、镍组成的不锈钢；铜和锌所形成的黄铜等。

　　金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

　　黑色金属又称钢铁材料，包含纯铁，含碳 2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、工具钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

　　铁是地球上最丰富且价廉的金属元素，几乎是所有的产业不可欠缺的基础素材。从冰箱、厨具、洗衣机、汽车、铁道、电车、铁桥、船舶、电塔、楼宇、厂房、机械无不充斥着它的身影。

　　有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钛合金、锌合金等。作为结构材料和功能材料广泛应用于机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域。

金属材料分析测试方法

　　金属材料的成分分析测试方法不断的发展，由传统的滴定法、分光光度法不断发展到新型的测试方法，如等离子体发射光谱法，火花直读光谱法等，由传统一个一个元素测试，到现在可以同时测试多个元素，效率和准确度不断提高。其不同测试方法的原理及特点如下：

1.分光光度法

　　分光光度法是一种对金属元素进行定量分析的分析方法，通过测定被测物质的特定波长范围内的吸光度和发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。具有应用广泛、灵敏度高、选择性好，准确度高、分析成本低等特点，缺点是一次只能分析一个元素。检测仪器包括紫外分光光度计、可见光光度计，红外分光光度计。

2.滴定法

　　滴定法是用一种标准浓度的试验试剂对溶液中所包含的金属成分进行测试，在金属中成分与试剂充分反应后，就可以使其达到最终的滴定终点。该方法适用于含量在1%以上各种物质的测试。此方法主要缺点是效率不高。

3.原子光谱分析法

　　原子光谱分析法可以分为原子吸收光谱法和原子发射光谱法，是一种传统的分析金属材料成分的技术，原子吸收光谱法的原理是通过气态状态下基态原子的外层电子对可见光和紫外线的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量分析被测元素含量。该方法特别适合对气态原子吸收光辐射，具有灵敏度高、抗干扰能力强、选择性强、分析范围广及精密度高等优点。但也有缺陷，不能同时分析多种元素，对难溶元素测定时灵敏度不高，在测量一些复杂样品时效果不佳。

　　原子发射光谱法的原理是通过各元素离子或原子在电或热激发下具有发射出特殊电磁辐射的特性。该法使用发射物来进行定性定量分析元素，可以同时测试多种元素，消耗较少的样品就可以达到测量目的，同时还可以较快的得到测得结果，一般检测整批样品时采用该方法，但较差的精确度是其致命的缺点，且只能分析金属材料的成分，对于大多数非金属成分束手无策。

4.X射线荧光光谱法

　　X射线荧光光谱法大多数用来测定金属元素，也是一种常见的金属材料成分测定方法。其测试原理是：基态的原子在没有被激发状态下会处于低能态，而一旦被一定频率的辐射线激发就会变成高能态，高能状态下会发射荧光，这种荧光的波长非常特殊，测定出这些X射线荧光光谱线的波长就可以测定出样品的元素种类。把标准样品的谱线强度作为参照比较被测样品的谱线，即可以测出元素的含量。该方法是定性半定量的方法，在金属成分分析中主要作为大概含量的确定。

5. 电感耦合等离子体光谱法

　　电感耦合等离子体发射光谱法是当前使用最广泛的方法。其原理是利用金属元素受到激发而产生电子跃迁，此跃迁会在谱线上表现出一定强度而进行测定元素及含量，测试范围广且灵敏度高，分析速度快，准确度高，可以在一条标线下成批量样品测试，及同时测试多个元素。

6.火花直读光谱法

　　火花直读光谱仪是用电弧（或火花）的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转换，然后由计算机处理，测试出各元素的百分含量。该法准确度高，可进行多元素同时分析，在一次激发和分析中同时获得几十种元素的定性和定量分析结果。简单易行，分析速度快，可在20秒内同时测量合金钢或有色合金的几十种元素含量，实时分析。不消耗昂贵的化学试剂或特种辅料。可以直接对固体样品进行测试。缺点是对样品形状尺寸有一定要求。

7. 碳硫分析

　　金属材料中尤其是钢材类金属中，碳元素和硫元素是主要的测试元素，而以上的方法都不能直接对碳元素和硫元素的精确定量。因此，碳、硫元素需要用碳硫分析仪进行测试。试样中的碳、硫经过富氧条件下的高温加热，氧化为二氧化碳、二氧化硫气体。该气体经处理后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收，由探测器转发为信号，经计算机处理输出结果。此方法具有准确、快速、灵敏度高的特点，高低碳硫含量均可使用。碳硫分析仪主要应用于测试钢铁中的碳和硫含量。该方法是目前国内常用的碳硫分析方法，其所依据的标准是GB/T20123钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）。该方法准确性高。

8.氧氮分析

　　氧氮分析仪是通过氧氮分析仪在惰性气氛下，通过脉冲加热分解试样，由红外检测器和热导检测器分别测定各种钢铁、有色金属和新型材料中氧、氮的含量。具有准确度高，检出限低等特点。

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钢铁化学分析化验室的基本要求：

• 1、所用分析天平除特殊说明者外，其感量应达到0.1毫克。分析天平、砝码及容量器皿特别是塑料容量器皿定期予以校准。

• 2、配制试剂及分析用水除特殊说明者外，均以蒸馏水或离子水。

• 3、分析方法标准中所有操作除特殊说明者外，均在玻璃器皿中进行。

• 4、分析方法标准中所用试剂除注明者外，均为分析纯试剂。如能保证不降低测定准确度，其他纯度级的试剂也可采用。如系由化验室自行提纯和合成者，应写明提纯和合成方法。做基准者应采用基准试剂，光度法和*普法配制标准溶液所用的金属纯度应在99.9%以上。

• 5、分析方法标准中所载溶液除已指明溶剂者外。均系水溶液。

• 6、分析方法标准中所载的酸、氢氧化铵和过氧化氢等液体试剂，如仅写出名称则为浓溶液，并应在名称后括号内写明其比重。

• 7、由液体试剂配制的稀的水溶液，除过氧化氢以重量百分数表示外，其他均应以浓溶液的体积加水的体积表示，而不以百分数浓度表示，以免于试剂重量百分浓度相混。例如：盐酸（1+2）系指1单位体积的盐酸（比重1.19）加2同单位体积的水混合配制而成。而3%过氧化氢系指100克溶液含3克过氧化氢。

• 8、有固体试剂配制的非标准溶液以百分浓度表示，系指称取一定量的固体试剂溶于试剂中，并以同一试剂稀释至100毫升混匀而成。如固体试剂含结晶水应在配制方法中试剂名称后括号内写出分子式。

• 9、配制备用的试剂溶液如有特殊要求应予说明。如需贮于棕色瓶中、用时现配等。

• 10、标准溶液的浓度一般以当量浓度（N）或每毫升相当于多少毫克、微克的元素或化合物表示。

• 11、需标定的标准溶液应在标准溶液名称及配制方法下面写出标定方法、标定份数及允许的*差値5（超过此値时，不能取平均数，须重新取同样份数再标定）。

• 12、分析方法标准中光度法、*普法所用的稀标准溶液，应在用时以标准溶液稀释配制而成。

• 13、易燃、易爆、易灼、伤毒性大的试剂要特别注意使用，如氢氟酸、高氯酸、汞、铍、氰化物、苯、甲苯。过氧化氢等。

• 14、分析方法标准中所载热水或热溶液系指温度在60℃以上，温水或温溶液系指其温度在40～60℃。常温系指其温度在15～25℃。冷处系指在1～15℃之处。

• 15、分析方法标准中所载的“干过滤”系指溶液用于滤纸、干燥漏斗过滤于干燥的容器中。干过滤均应弃去*初滤液。

• 16、分析方法标准中所载的“灼烧或烘干至恒重”系指经连续两次灼烧或烘干并于干燥器中冷至室温后，两次称重之差不超过0.3毫克。

• 17、分析方法标准中重量法计算公式中的换算因数；容量法的滴定或滴定用标准溶液的当量浓度的有效数字一般均用四位。

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