怎么测定钢中碳含量?方法有哪些?
发布日期:2020-06-22 12:05:29

金属及其复合材料的开发研制与应用,常常要求有效地控制及准确地测定其中的碳硫含量。金属材料中碳主要以游离碳,固溶碳和化合碳等形式存在,还有气态碳和表面保护的渗碳及涂敷的有机碳等。

目前分析金属中碳含量的方法主要有燃烧法,发射光谱法,气体容量法,非水溶液滴定法,红外吸收法及色谱法等由于每种测定方法有一定的适用范围,而且测定结果受很多因素的影响,如碳的存在形式、氧化时碳能否释放完全、空白值等,所以同一种方法在不同的场合准确度有一定差异。本文整理了目前金属中碳的分析方法、样品处理、所用的仪器及应用领域等内容。

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1.红外吸收法

基于红外吸收法发展出的燃烧红外吸收法是属于碳(和硫)定量分析专用方法。其原理是将试样在氧气流中燃烧,生成CO2,在一定压力下,CO2吸收红外线的能量与其浓度成正比,因此测出CO2气体流经红外吸收器前后的能量变化,则可计算出含碳量。

2.发射光谱法

元素在受到热或电激发时,会由基态跃迁到激发态,而激发态会自发地返回到基态。在由激发态返回到基态的过程中,会释放每种元素的特征谱线,根据特征谱线的强度可以测定出其含量。

3.波长色散X射线法

在X射线激发下,被测元素原子的内层电子发生能级跃迁而发出次级X射线(即X荧光)。波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)是用晶体分光而后由探测器接收经过衍射的特征X射线信号。如果分光晶体和控测器作同步运动,不断地改变衍射角,便可获得样品内各种元素所产生的特征X射线的波长及各个波长X射线的强度,可以据此进行定性分析和定量分析。

4.非水溶液滴定法

非水溶液滴定法是在非水溶剂中进行滴定的方法。该法可使原本在水溶液中不能滴定的某些弱酸弱碱,经选择适当溶剂,增强其酸碱性后,便可以进行滴定。CO2在水中溶液生成的碳酸,酸性较弱,通过选择不同的有机试剂可准确滴定。

5.色谱法

火焰原子化检测器与气相色谱联用,将样品在氢气中加热,然后使用火焰原子化检测器-气相色谱法检测放出的气体(如CH4和CO)。有用户使用该法测试高纯铁中微量的碳,含量为4μg/g,分析时间为50min。

6.电化学方法

将铁样在感应炉中氧化后,用碳酸钾固体电解质组成的电化学浓差电池分析测定气态产物,从而测定碳的浓度,此法尤其适于非常低浓度碳的测定,可通过改变参比气体组成和样品的氧化速率控制分析的精密度和灵敏度。

7.在线分析法

在精炼钢时,常要实时控制真空炉内熔融钢中的碳含量,有冶金行业的学者介绍过利用废气的信息估计碳浓度的实例:利用真空脱碳过程中真空容器中氧气的消耗量、浓度和氧气、氩气的流速估计了熔融钢中碳的含量。



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