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鋼鐵化學成分分析范文1
關鍵詞：起重機 鋼絲繩 斷裂 陳舊斷口 失效分析
一、情況簡介
某汽車起重機在試吊一重約1噸的角塊的過程中小鉤鋼絲繩發生整體斷裂。事故鋼絲繩材質為65鋼，結構為6×37+FC，鋼絲與鋼絲之間為點接觸，捻制方法為右交互捻ZS。為查明鋼絲繩斷裂原因，避免類似事故的再發生，筆者對事故中的鋼絲繩取樣進行了檢驗和分析。
二、理化檢驗
1.宏觀檢驗
圖1為斷裂鋼絲繩。事故發生時，圖1所示一端與吊臂相連，斷裂處形貌呈花簇狀。圖2為事故鋼絲繩表面宏觀形貌，鋼絲繩表面有大量油污、顆粒，外層鋼絲磨損嚴重。
遠離斷裂位置取樣，使用LAB-M11直讀光譜儀進行化學成分分析，結果見表2。該鋼絲繩的化學成分符合GB/T 699-1999《優質碳素結構鋼》對65鋼成分的技術要求。
3.力學性能試驗
在靠近事故鋼絲繩斷裂處取樣，樣品長度1m，置于WAW-2000C型萬能試驗機上進行拉伸試驗。結果顯示，事故鋼絲繩的破斷拉力為92.362kN。
4.金相檢驗
從鋼絲繩斷裂部位截取軸向和橫截面試樣，經鑲嵌、磨拋和4%（體積分數）硝酸酒精溶液腐蝕后進行顯微組織觀察。圖3為事故鋼絲繩軸向顯微組織，可以看出，近斷裂面處與遠斷裂面處的組織均為回火索氏體+鐵素體，鐵素體呈長條狀。圖4為事故鋼絲繩的橫截面顯微組織，部分鋼絲已嚴重磨損，回火索氏體和鐵素體分布均勻。
5.硬度測試
截取事故鋼絲繩橫截面，經鑲嵌、磨拋后，置于Durascan-20顯微硬度計上進行維氏硬度測試，結果如表3所示，符合中高碳鋼絲經淬火+高溫回火處理后的硬度要求。
6.掃描電鏡及能譜分析
將鋼絲繩斷口置于掃描電鏡下觀察。圖5為1#鋼絲的斷口形貌。鋼絲繩共有6股，其中4股鋼絲的斷口形貌均與1#鋼絲類似，鋼絲表面平齊，斷口與鋼絲軸向呈一定角度，屬于由剪切力作用形成的解理斷口。從圖6中可以發現其斷口有絮狀組織，對其進行能譜（EDS）分析，結果表明，絮狀組織中氧含量較高，如圖7所示，說明其已被氧化，在此次事故發生前已發生斷裂，屬于陳舊斷口。
另2股鋼絲的斷口形貌與如圖8所示的2#鋼絲斷口類似，斷口均呈杯錐狀，中部疏松纖維區、臨近的快速解理區和最外沿的剪切唇區，屬于典型的拉伸斷口[1]。纖維區分布有大量細小的等軸韌窩，見圖9，韌窩邊緣清晰，棱角分明，表明其為一個新鮮斷口，是在此次事故中由于受到軸向拉應力而造成的斷裂。
三、分析結論與建議
1.結論
斷裂鋼絲繩的結構、捻制方式、化學成分、金相組織、硬度均符合相關標準或技術要求。鋼絲存在嚴重的擠壓、磨損變形。事故發生前，鋼絲繩已有4股斷裂，斷裂方式為剪切力作用下的解理斷裂，屬于陳舊斷口，剩余未斷的2股鋼絲最終在事故發生時因受過大的軸向拉應力而斷裂。
2.建議
2.1嚴禁鋼絲繩過載使用、擠壓變形，且避免受到劇烈的沖擊和振動。
2.2應定期對鋼絲繩進行檢查，檢查的內容包括：是否存在斷絲、油脂是否流失或失效等[2]。
參考文獻
鋼鐵化學成分分析范文2
關鍵詞：主銷軸 夾雜物 偏析 斷裂
中圖分類號：TG157 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-015-03
某公司提供以下情況：履帶主銷軸（以下簡稱：軸）在挖掘機上與履帶配合使用，軸工作時受彎曲應力，在碎石路面上工作185 h發生斷裂。軸外形尺寸為 36 mm2 mm。軸為韓國牌號S43BC，具體的成分、熱加工工藝等均保密。委托者稱成分接近GB/T 699-1999《碳素結構鋼》中的45號鋼。略知軸加工工序：軋制調質處理冷加工高頻爐淬火回火。技術要求：軸表面硬度55～60 HRC，芯部硬度285～330 HB，淬火層深度3.0～5.0 mm（≥45 HRC）。與軸配合使用的履帶要求表面硬度38～49 HRC，詢問委托者硬度為什么相差這么多，回答不知道，是仿造的。
1 試驗結果與分析
1.1 宏觀檢驗
軸斷裂樣品形貌見圖1，圖2。宏觀斷口觀察，如圖3所示，斷口有一定斜度，無宏觀疲勞紋，有明顯的撕裂嶺與河流花樣，呈脆性斷口特征。裂紋源在箭頭a處，受力后裂紋快速擴展，大約到斷口半徑處后又以箭頭b處為裂紋源再次擴展直至軸斷裂。
1.2 化學成分分析
在斷裂的軸上取樣進行化學成分分析，其中C、S含量采用HCS-140型高頻紅外碳硫分析儀檢測，其余元素依據GB/T 223系列標準檢測。檢測結果見表1，結果表明其C含量高于技術要求。
1.3 硬度及淬火層深度測定
依據GB/T 230.1-2009《金屬材料 洛氏硬度試驗 第一部分：試驗方法》標準，采用LR-300TDL型洛氏硬度計對軸表面硬度進行檢測，檢測結果見表2。技術要求：深度3.0～5.0 mm范圍內硬度≥45 HRC，實際檢測深度為3.3 mm，硬度值檢測結果符合技術條件要求。
1.4 微觀斷口觀察
使用日本日立株式會社，型號S-4800場發射掃描電子顯微鏡對斷口進行掃描觀察，圖4（a）為裂紋源a位置，縱裂紋從軸表面向心部擴展，無疲勞輝紋。裂紋處放大1000X裂紋分布有較多的球狀物P的還鑲嵌在凹坑中5明是D類非金屬夾雜物，見圖4（b）。對裂紋擴展區進行觀察，可以看見清晰的河流狀花樣，呈現解理斷口特征，屬于脆性開裂斷口，見圖4（c）。
1.5 金相檢測分析
在Axio Observer.Alm型金相顯微鏡上分別對斷裂軸進行非金屬夾雜物含量的測定和顯微組織觀察。
觀察斷口橫截面金相組織，在裂紋源a附近觀測到兩條尚未交叉的縱向裂紋，見圖5。裂紋位置處于淬火區域，裂紋a與裂紋b成一定角度。兩條裂紋剛直形如閃電，并沿晶界擴展，裂紋兩側無氧化脫碳現象，屬于淬火裂紋。
2 分析討論
根據上述檢測，此軸存在以下缺陷：
牌號接近45號鋼，碳含量卻達到55號鋼，而鋼中的含碳量對高頻淬火形成裂紋的敏感性的影響十分強烈。實踐證明，45號鋼的含碳量接近上限時，高頻淬火過程的開裂現象將急劇增加，增大了熱裂和冷裂傾向。
根據生產工序，軸應該是軋制件。金相檢測結果存在樹枝狀結晶，說明沒有經過良好的軋制，有較嚴重的偏析，降低了軸的性能；偏析嚴重及樹枝狀晶，高溫時鋼的晶界強度較晶內低，淬火應力下，容易從晶界開裂，增大了高頻淬火過程的開裂傾向。偏析使得臨界溫度不同，奧氏體化后相同的冷卻條件下，組織有很大差別。在合金元素含量較高的偏析區域，Ms點較基體高，容易形成馬氏體，形成較大的組織應力及熱應力，易成為裂紋。
非金屬夾雜物含量達D類粗系2.5，破壞軸整體性及連續性，降低鋼的強度及韌性。
依據GB/T 13320-2007評定，組織為珠光體+索氏體+鐵素體+魏氏組織，評定為8級，是調質質量最差的級別。
橫截面淬火層馬氏體為3級，屬正常的馬氏體組織。但是，兩條裂紋剛直形如閃電，并沿晶界擴展，裂紋兩側無氧化脫碳現象，屬于淬火裂紋。
軸的硬度設計不合理，技術要求軸的表面硬度55～60 HRC，與軸配合使用的履帶表面硬度38～49HRC，硬度差為6 ～11 HRC。實際測量硬度59.0～60 HRC，超出履帶技術上限10～11 HRC，不管從耐磨、強度和韌性哪個角度設計，都不該相差這么多。查《結構鋼手冊》55鋼硬度達60 HRC時，回火溫度最高100 ℃，根本達不到消除高頻淬火應力的作用，除非相當長時間回火；為了提高軸的使用壽命，設計硬度應該與履帶相當。
由于軸存在上述缺陷，在碎石路面受彎曲應力，工作185 h斷裂。電鏡觀察裂紋起源于軸表面，無疲勞輝紋，擴展區有河流狀花樣，斷口為解理，有D類夾雜，軸邊緣無剪切唇，屬于脆性瞬間斷裂。
3 結論
（1）含碳量偏高，增大了熱裂和冷裂傾向。
（2）非金屬夾雜物破壞軸整體性及連續性，降低鋼的強度及韌性。
（3）原料未經過良好的軋制或均勻化退火，保留有樹枝狀結晶和偏析，降低了軸的性能。
（4）軸硬度設計不合理，與履帶不匹配。
參考文獻：
[1] 任頌贊，張靜江，陳質如，等.鋼鐵金相圖譜[M].上海：科學技術文獻出版社，2005：104，136，691.
鋼鐵化學成分分析范文3
關鍵詞：轉爐；出鋼；脫氧；工藝優化
煉鋼廠生產工藝流程為15ot轉爐～底吹氫站～LF爐精煉（部分鋼種）～大板坯連鑄機。投產初期轉爐出鋼時，除加人硅鐵、錳鐵外，主要采用加人臺鋁脫氧，其結果是不僅鋁消耗量大，冶煉成本高，而且連鑄過程水口結瘤問題出現幾率較高，影響生產順行。為了進一步降低成
本、改善脫氧效果，在對脫氧的有關理論問題重新認識的基礎上，通過現場試驗，成功開發了新的脫氧工藝，達到了顯著降低成本和改善脫氧效果的目的。
1煉鋼常用的脫氧方式
現代煉鋼生產中，脫氧方法可分為使用脫氧劑脫氧和真空脫氧兩大類，而前者又依據脫氧劑加入方法的不同，分為沉淀脫氧法和擴散脫氧法。
1.1沉淀脫權法
沉淀脫氧法是向鋼液中加入與氧的親和力比鐵大的元素，使溶解于鋼液中的氧化鐵還原，用公式表示如下：
這種脫氧法的缺點是隨著氧化鐵的還原，在鋼液中產生了新的氧化物Fexoy，因此采用這種方法脫氧時，必須創造夾雜物上浮的良好條件。
1.2擴散脫氧法
擴散脫氧法是將脫氧劑加入到爐渣中，直接降低爐渣中的氧化鐵含量，借分配定律的作用使鋼液中的氧化鐵逐漸轉移到爐渣中來。平衡狀態下，氧在爐渣和鋼液之間的分配服從分配定律為：
由上式可見，如人為降低（Feo），則鋼液中的[FeO〕就會擴散進人爐渣。因此，決定熔池中氧含量的主要因素不是鋼液中的含碳量，而是爐渣中的氧化鐵含量。將含氧化鐵較低的合成渣置于盛鋼桶內與鋼液混合，也能得到相同效果。故擴散脫氧又分為爐內脫氧和盛鋼桶內脫氧。
（1）爐內的擴散脫氧在采用爐內擴散脫氧時，加人爐渣中的脫氧劑一般為硅鐵或鋁、硅、碳等配合使用。爐內的擴散脫氧的優點是鋼液被脫氧產物沽污的機會較少，而且加人的合金元素和脫氧劑的燒損也較少。此方法的缺點是擴散速度慢，生產率低；爐襯壽命短；用強脫氧劑時，易造成回磷，同時增加了脫氧劑的損耗量，而且必須將脫氧劑粉碎。
（2）盛鋼桶內的擴散脫氧由于熔池內的鋼液與爐渣的接觸面積不大，限制了擴散脫氧的速度，因而可以采用合成渣洗的方法，使鋼液與合成渣發生攪拌作用而增加接觸面積，提高反應速度。國內外的許多鋼鐵廠采用合成渣洗的辦法，取得了較好的脫硫、脫氧效果。
1.3真空脫氧
在根本改善鋼的質量方面，應用真空脫氧有很大意義，這是因為采用其他脫氧方法不可能完全去除鋼中的夾雜物真空碳脫氧服從以下熱力學規律：
如果根據上式近似評價碳在1873K下的脫氧能力，碳具有比鋁還強的脫氧能力。
2擴散脫氧劑的作用
在轉爐出鋼時通常不對爐渣進行脫氧，因出鋼時下渣帶人一定量的氧化渣，使鋼包中爐渣的氧化鐵含量較高，達到10%一15%。當鋼水脫氧后，渣鋼之間氧的平衡被破壞，從出鋼到連鑄平臺鋼包中鋼水氧含量不斷增加，發生鋼的二次氧化，導致鋼中夾雜物含量增加。出鋼過程加人含有SIC、Cac：等組元的擴散脫氧劑可達到以下效果。
（1）對鋼水脫氧，生成的產物以氣體為主，不污染鋼液，有利于減少鋼中夾雜物含量。其反應：
（2）降低爐渣氧化性，防止鋼水的二次氧化。
（3）由于爐渣氧化性降低，可促進鋼水脫硫。
3轉爐出鋼過程脫氧工藝試驗
試驗在煉鋼廠150t轉爐出鋼過程中進行，試驗鋼種典型爐次鋼水成分見表1。試驗各爐次合金及擴散脫氧劑加人情況見表2。試驗采用的擴散脫氧劑為AICac。
3.1脫氧效果
表2為試驗各爐次在吹氫站用定氧探頭測得的鋼水溶解氧含量（活度）值。從結果看，由于試驗條件不同，出鋼時脫氧后吹氫站吹氫的鋼水溶解氧含量在4一46.8ppm。影響鋼水氧含量的因素主要有以下幾個方面。
（l）擋渣出鋼的影響由于1號爐采用擋渣出鋼，2號爐未采用擋渣出鋼，兩者的平均氧含量分別為8.8ppm和27.6ppm。說明出鋼時如果不擋渣會導致大量氧化渣進入鋼包，使脫氧劑有相當一部分比例消耗于爐渣脫氧，最終導致鋼水的脫氧效果較差。而擋渣出鋼可以明顯改善脫氧效果，減少吹氫站喂鋁線量。
（2）脫氧劑的加入順序試驗第6爐（爐號：lon430）在出鋼時先加人AICaC擴散脫氧劑，后加AIMnTi沉淀脫氧劑，其脫氧效果改善，到吹氫站喂絲前氧含量已降至4.0ppm。這是因為擴散脫氧劑的脫氧能力比鋁基沉淀脫氧劑弱，先加人可以充分發揮其對鋼水和爐渣的脫氧作用，改善總體脫氧效果。
（3）第1爐（爐號：2010840）和第7爐（爐號：2010842）脫氧效果分析從表2可知，第1爐和第7爐的氧含量分別為28.2ppm和46.8PPm，脫氧效果較差，其主要原因是未擋渣出鋼。例如第1爐在出鋼時氧化渣下渣量相當大，渣面幾乎到達鋼包的上沿；另外，其他操作因素對其也有一定的影響。第1爐出鋼時終點碳只有0.03%，鋼水氧化性較高，也影響脫氧效果。而第7爐出鋼前后吹一次使鋼水氧化性提高，對脫氧效果也有較大影響。
3. 2合金化效果
3. 2. 1鋼水化學成分
從轉爐出鋼前和吹氫站喂鋁線前鋼水的化學成分分析結果可以看出：與冶煉標準比較，本輪試驗在出鋼時脫氧和合金化后的鋼水化學成分完全符合企業標準，也基本達到了內控標準，說明新的合金化工藝可以滿足鋼水化學成分的控制要求。
3. 2. 2操作工藝對鋼水中磷、硫含量的影響
從表3的數據不難看出，第1，2，7爐次是采用2號爐冶煉，出鋼時未采取擋渣操作，下渣量較大，鋼水回磷量平均為0. 004寫。而第3，4，5，6爐次是由1號爐冶煉的，出鋼時采用了擋渣操作，鋼水平均回磷量只有。. 000 25 0 o，幾乎不回磷。這是因為復合擴散脫氧劑中有提高爐渣磷容量的組元，對抑制鋼水回磷有較大的作用。
除第1爐出鋼時原始硫含量較高，脫硫量較大外，其余各爐次由于出鋼時原始硫較低，脫硫量相對較少，但鋼水到吹氫站時平均硫很低，所以新的合金化工藝對鋼水脫硫沒有不利影響，且出鋼擋渣與否對鋼水脫硫影響不大。
3. 3成本分析
包括出鋼時加臺鋁、吹氫站和LF爐喂鋁加臺鋁的總和。
根據煉鋼廠提供的合金價格，試驗各爐次合金化成本的計算結果見表6。本輪試驗中2號爐冶煉的3爐由于出鋼時未擋渣，合金消耗量較大，其成本相對較高。而在正常擋渣條件下，與相同操作條件的原工藝相比，合金化成本每噸減少4. 48元。說明新的合金化工藝可以顯著節約煉鋼成本，為企業帶來可觀的經濟效益。
4結語
（1）煉鋼廠轉爐冶煉SS 400出鋼過程中采用AIMnTi}-A1CaC復合擴散脫氧劑進行脫氧操作的新工藝，可以滿足現場工藝要求，其鋼水化學成分符合冶煉標準要求。
（2）當出鋼時正常擋渣，采用先加A1CaC擴散脫氧劑再加人A1MnTi沉淀脫氧劑的脫氧操作工藝，能達到最佳的脫氧效果。
（3）在正常擋渣操作條件下，與原工藝相比，新的脫氧工藝可使鋁和錳的收得率分別提高8}和11%。
（4）新型A1CaC擴散脫氧劑可以有效地抑制鋼水回磷。在正常擋渣操作條件下，回磷量幾乎為零。
（5）新的脫氧工藝可以顯著節約合金化成本，與原工藝相比可降低4. 48元八鋼。
（6）開發出鋼脫氧合金化模型及成本更低的鋁錳鐵復合脫氧劑并優化合金加入量計算，可望進一步降低煉鋼成本。
參考文獻：
鋼鐵化學成分分析范文4
關鍵詞：化工建設；金屬材料；化學元素
1化工建設工程中的金屬材料分類
1.1黑色金屬
能夠被利用到現代化工建設工程當中的黑色金屬的數量是非常多的，這其中主要包含壓力容器鋼、高速工具鋼、合金工具鋼、耐候鋼、軸承鋼、碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼等。現代主要應用的結構材料包含碳素鋼，用于普通流體鋼管和常壓容器鋼板等方面；低合金鋼則主要被應用在受壓緊固件方面；而耐熱鋼則主要會被應用在高溫環境下的各種設備連接當中[1]。
1.2有色金屬
有色金屬主要包含鈦合金、鑄造鋁、鑄造鋅合金、純鋁、鋅白銅、青銅、純銅以及黃銅等，應用比較普遍的是各種合金，主要被應用在現代腐蝕性管道的建設當中；而鋁合金則具備良好的抗污染能力，通常會被應用在各種耐酸罐的制作過程中；鈦合金則通常會被制造管道以及各種反應容器。
2常見化學元素對金屬材料性能的影響
2.1碳元素
碳是金屬材料中的主要成分之一，它直接影響材料強度、硬度、塑性、韌性及淬透性、耐磨性和焊接性，是區別鐵與鋼，決定鋼號、品級的主要標志。隨著含碳量的增加，鋼材的屈服強度和抗拉強度提高，但塑性、冷彎性能和沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性降低。當含碳量超過0.23%時，鋼的焊接性能變差，因此用于焊接的低合金結構鋼含碳量一般不超過0.22%。含碳量過高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼極易銹蝕。在現代化工建設工程中，鑄鋼作為不可或缺的步驟，對于碳元素的需要也是極高的，雖然使用到的比例相對較少，僅僅只有2%左右，但是這比例微小的碳元素卻使得鋼結構的穩定性顯著增強[2]。
2.2硅元素
硅元素是金屬材料中常見的化學元素，硅在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中。適量的硅能提高鋼材的強度和硬度，且對其塑性、冷彎性能、沖擊韌性和焊接性能無明顯的不良影響。硅也能提高鋼的退火、正火和淬火溫度，降低碳在鐵素體中的擴散速度，從而增加鋼的回火穩定性。硅與鋼液中的氧有較強的化合作用，能細化鋼中的純鐵晶粒并使其散布均勻。與此同時，通過將硅元素、鉻元素和鎢元素等的有效熔合，也能夠極為有效地提升鋼結構的抗高溫抗氧化能力。但需要重點關注的是，伴隨硅元素含量的增加，鋼結構的焊接性能將會隨之降低，因此這就要求相關工作者能夠科學合理地調整硅元素的比例[3]。
2.3錳元素
錳元素可以說是煉鋼過程中性能最為優秀的脫氧劑和脫硫劑。碳素鋼中的錳元素多為冶煉鋼鐵過程中作為脫氧劑和脫硫劑而有意加入，含量通常在0.30%~0.50%的范圍之內。錳元素能與鋼中的硫元素在高溫下化合成熔點很高的Mns可消減硫在鋼中的不良影響，減少鋼材熱加工時因硫而產生裂紋的“熱脆”現象。在碳素鋼中加入0.70%以上的錳元素時則算作錳鋼，較一般錳量的鋼不但有較高的韌性，且有更高的強度和硬度，提高鋼的淬透性，切實有效地改善并優化鋼的熱加工性能。所以在常見的化工建設工程中，技術人員通常會應用大量含有錳元素的鋼材，用于優化鋼結構性能。當然需要明確的是，錳元素和硅元素相同，過量的錳會使鋼材變脆并降低其塑性，減弱其抗腐蝕能力，也會給焊接工作帶來一定程度的負面影響。
2.4硫元素
在固態下，硫在鋼鐵中的溶解度極小，而是以FeS的形態存在。由于FeS的塑性較差，使得含硫較多的鋼材脆性較大，而且FeS與Fe會形成低熔點的共晶體分布在奧氏體的晶界上。當鋼材在約1150~1200℃進行熱壓力加工時，晶界上的共晶體溶化，晶粒間的結合被破壞，使鋼材在加工過程中沿晶界開裂，降低鋼材的延展性和韌性，在鍛造和軋制時產生裂紋，這種現象稱為熱脆性。另一方面，硫對金屬材料的焊接性能也不利，它不但導致焊縫產生裂紋，還會在焊接過程中產生SO2氣體，使焊縫產生氣孔。硫還會降低鋼材的耐腐蝕性，所以硫元素通常被認為是鋼材中的有害物質。一般來講，如果是在質量優異的冶鋼過程中，硫元素的含量應該被控制在0.045%以下，優質鋼要求小于0.040%。
2.5磷元素
磷是非碳化物形成元素，磷可全部溶于鐵素體，具有強烈的固溶強化作用，使鋼的強度和硬度增加，但塑性及韌性顯著下降，特別是這種脆化現象在低溫下更為嚴重，故稱為冷脆。磷在結晶過程中容易產生晶內偏析，使局部含磷量偏高，從而在局部發生冷脆。冷脆對在高寒地帶和其它低溫條件下工作的結構件具有嚴重的危害性。因此，磷通常也被認為是有害元素，其含量必須嚴格控制在0.045%以下，優質鋼要求更低一些。
2.6鉻元素
鉻是耐磨材料的基本元素之一，是不銹鋼和耐熱鋼的重要合金元素。鉻元素的主要作用是提高鋼材的強度、硬度和耐磨性，同時固溶強化基體，細化組織，顯著改善鋼材的抗氧化作用，增加其抗腐蝕能力。鉻和鐵能夠形成連續固溶體，與碳形成多種化合物，鉻的復雜碳化物對于鋼材的性能有著顯著的影響，特別是提高鋼的耐磨性。通過對鉻元素的應用，可以極為有效地促進鋼結構的耐磨性能以及強度的提升，同時也能夠增強其抗氧化能力以及抗腐蝕能力，其效果非常顯著。
3金屬成分分析方法和儀器設備
3.1針對于金屬成分的物理分析方法
現在應用比較普遍的光譜分析儀主要包含X射線熒光光譜儀及直讀光譜儀兩種。其中直讀光譜儀是一類原子發射光譜，可以在試驗室當中檢測各種不同種類的合金元素，同時針對性地進行定性分析。在現場分析的過程中可以將其視作半定量分析法。X射線熒光光譜儀同樣也是一類原子發射光譜儀，其與直讀光譜儀的發射方式是存在本質上的差異的，直讀光譜儀需要通過高壓放電的方式激發出來，而X射線則主要通過X光管來進行激發，同時二者的接收元件也存在差異。X射線的檢測元素范圍和精準度都要比直讀光譜儀更小，但是從使用角度來講，X射線設備更為小巧，通常能夠被設計為便于攜帶的手持式，以滿足不同檢測環境的需求。
3.2金屬成分的化學分析法
結合抽樣標準的實際要求來看，如果利用的分析方法是化學元素分析法，那么對于金屬屑的重量的要求是較多的，為更為精準有效地判定金屬材料的實際化學成分，試驗室通常會通過容量法、重量法和滴定法等方法進行分析，常規的分析方法雖然可以應用，但實際的開展流程是較為復雜的，并且往往需要經歷較長的試驗周期，所以在實際開展分析工作的過程中有必要針對性地應用高速分析儀器，以此來提升工作質量和工作效率。
4結語
綜上所述，在金屬材料成分分析的實際過程中，有必要選擇能夠滿足試驗需求的設備和方法，科學合理地調控元素結構，以此來滿足實際化工建設需求。
參考文獻：
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鋼鐵化學成分分析范文5
[關鍵詞]科學技術 檔案鑒辨 發展歷程 特性與功能
[分類號]G270
1、引言
中華民族在幾千年的演進歷程中形成并留存有浩如煙海的典籍文獻，但由于各種主客觀因素致使大量偽誤檔案混雜其間，因此在進行歷史研究之前必須對其真偽進行考訂。我國檔案鑒辨工作可以追溯至春秋戰國時期，后經兩漢、唐宋至明清不斷發展，為后世留下了豐碩的鑒辨成果，并逐步形成了較為系統的鑒辨方法。特別是近代以來，我國檔案鑒辨在繼承傳統鑒辨方法的基礎上，采取化學、物理、生物等自然科學方法及圖形圖像等現代信息技術，大幅度提高了鑒辨的準確性和普適性。本文主要對現代科學技術在我國檔案鑒辨中的應用歷程進行論述，并深入分析其應用特征及功能，以期對今后檔案鑒辨技術及鑒辨工作的發展有所裨益。
2、科學技術在檔案鑒辨中的應用歷程
“檔案真偽技術鑒辨是借助于物理、化學原理和方法，利用一些設備和儀器，憑借鑒辨人員的豐富經驗和與檔案相關的信息，分析檔案制成材料的類型和特征，考證作者，時空定局，由此而確定檔案的真偽”。檔案鑒辨技術是隨著時代的演進而不斷發展的，由于長期以來我國檔案學囿于史學，因此檔案鑒辨技術亦主要蘊含于歷史學、考古學等學科領域。具體而言，科學技術在我國檔案鑒辨工作中的應用歷程大體可分為以下兩個階段。
2.1 “”前的初始階段
早在18世紀末19世紀初，西方國家的一些科學家，如意大利的Fabroni、德國的戈貝爾(F.Cobel)、法國的達牟(A.Damour)、美國的理查德(T.W.Richards)等就開始應用化學方法分析文物成分。一次世界大戰后科學技術在考古學中得到了廣泛應用，其中20世紀上半葉“發射光譜開始用于青銅器成分的分析，開了用科技儀器分析文物的先例”。隨著西方考古學的傳人，我國考古學及相關領域的研究方法也發生了重大變革，如20世紀30年代周仁和葉麟趾最早利用自然科學方法對中國古陶瓷進行了研究，50年代梁樹權等采用重量法對44件殷周青銅器的化學成分進行了測定，60年代中國社會科學院考古研究所首建我國c測年實驗室，北京大學考古系率先在國內“采用液體閃爍計數器技術進行常規c－14的測年研究，技術簡化，工效高，而且有效地防止了樣品之間的交叉污染，縮短測量時間，提高測年精度”。此外，金相分析、電子探針檢測等科技方法亦開始在出土文物的檢測與斷代中得到應用，如1964年北京鋼鐵學院冶金研究室采用金相分析法對元大都出土的55件鐵器進行了成分檢測，1974年又采用電子探針檢測了大葆臺西漢廣陽頃王劉建墓中出土的環首刀和鐵笄。但總體而言，這一時期科學技術主要應用于考古學中的田野挖掘、古跡調查、測年斷代等領域，而對于文物特別是檔案的應用尚不多見。
2.2 改革開放后的發展階段
“”時期，我國各項事業遭受了嚴重破壞，改革開放后開始逐步得到恢復。尤其在20世紀80年代后，科學技術的迅猛發展再次引發了考古學、歷史學、文獻學等領域的急劇變革，如1990年在參觀故宮博物院舉辦的中國文物精華展覽時就曾強調“鑒定文物要利用科學技術，不要凈用眼學，這種老傳統的辦法，要結合科學技術”。近年來，電子顯微鏡、熱分析技術、光譜、色譜、質譜、x射線、碳14測定等現代化儀器及科學技術在考古、文物鑒辨中逐步得到了推廣和應用，如北京大學建成的加速器質譜計(PKUAMS)被大量應用于文物鑒定等研究之中；博物院、北京故宮博物院及中國歷史博物館等文化部門分別使用x光、電子探針等技術手段對館藏毛公鼎、陳侯午敦等文物檔案的真偽進行了科學鑒辨。同時，計算機技術在信息存貯、轉換、檢索及傳輸等方面的獨特優勢，也為文獻鑒辨注入了新的活力，如1991年楊鐮曾利用計算機檢索技術對《坎曼爾詩箋》(以下簡稱《詩箋》)的真偽進行了科學鑒定。此外，有些學者還利用統計學、數值計算方法等對檔案進行了考據。總體而言，改革開放以來現代科學技術已被應用于科技考古、檔案鑒辨及相關領域之中，逐漸形成了一套嚴謹的工作體系和研究方法。
3、科學技術在檔案鑒辨中的應用特征
根據不同標準，檔案可以被劃分為多種類型，其鑒辨技術亦互有差異，這也就決定了檔案鑒辨技術既具有一般的共性，又有其自身的獨特性。
3.1 檔案鑒辨技術的共性
檔案是歷史的原始記錄，其內容信息需要借助某種記錄方式附著在特定的載體之上，一般而言，檔案鑒辨工作通常可以從外形和內容兩個方面展開。
鋼鐵化學成分分析范文6
關鍵詞：鋼結構；標準；儀器設備；檢測技術
Abstract: This paper mainly expounds the "norm" acceptance of construction quality of steel structures GB50205-2001 involves the main steel structure detection technology, standards and equipment, and introduce some new steel structure detection technology.
Key words: steel structure; standard; equipment; testing technology
中圖分類號：K928.78 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）03-0001-02
一、鋼結構技術在特大橋梁工程上的運用
自上世紀末，我國鋼鐵產量已連續十余年保持世界第一，并且遙遙領先于其它國家，隨著鋼鐵總量的增加，鋼鐵產品品種豐富、質量提高。在橋梁建設領域，鋼橋、鋼混組合橋近年來也有著廣泛的應用，也取得了舉世矚目的成就，如蘇通大橋、湖北鄂東長江大橋，還有目前在建的馬鞍山長江公路大橋等等。
例如：馬鞍山長江公路大橋項目中運用到的鋼結構是左汊主橋中塔柱是目前規模世界第一的鋼混疊合塔，并首次采用塔梁固結體系，中塔高度達到176米，鋼塔柱拼裝節段42個，最大吊裝重（塔柱底節段）達580噸，單節段吊裝重180噸。
二、橋梁鋼結構檢測技術項目及參數[1]
（一）鋼結構見證取樣檢測
鋼結構見證取樣檢測是針對在加工廠或運輸到工程現場的材料及零部件，在監理單位或建設單位技術負責人的見證下抽取樣品，并送至第三方檢測機構進行的檢測。鋼結構見證取樣檢測主要內容及參數見表1。
表1鋼結構見證取樣檢測主要內容及參數
（二）鋼結構現場檢測
鋼結構現場檢測是第三方檢測機構派出檢測人員到工程現場根據標準規范及設計要求對鋼結構工程中有關連接、變形、構件厚度、涂裝厚度等方面質量的檢測。鋼結構現場檢測主要內容及參數見表2。
表2 鋼結構現場檢測主要內容及參數
三、橋梁鋼結構檢測相關規程、規范及標準的完善[2] [3]
目前,我國與橋梁鋼結構檢測相關的標準規范大體可分為產品標準、設計及施工標準、驗收標準、檢測方法標準等。檢測機構進行鋼結構檢測的國家強制性條文主要依據是《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001和《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300-2001，GB50205-2001規定了鋼結構各分項工程的檢測內容、抽樣方法及合格評定標準。針對特定的結構形式和檢測項目，產品標準和設計施工標準也可作為檢測評定標準。鋼結構很多檢測項目都有相應的檢測方法標準，例如鋼材化學成分分析標準、金屬力學性能試驗標準和無損檢測標準。與橋梁鋼結構檢測相關的現行主要標準規范見表3。
表3鋼結構檢測相關主要標準規范
四、橋梁鋼結構檢測相關儀器設備的更新
橋梁鋼結構檢測由于其檢測內容多，專業性強，所以相關的儀器設備也是種類繁多。據統計，目前我國從事無損檢測儀器設備制造廠家已超過570家[4]。隨著我國檢測儀器的軟件、硬件水平的提高，很多檢測儀器設備向智能化、自動化、小型化方向發展，這都為鋼結構檢測工作帶來很大的便利。
例如，某橋梁鋼結構現場焊縫超聲波檢測需要高空作業，以往采用模擬式超聲波探傷儀，不僅體積和重量大，而且需要在示波屏面板上繪制DAC曲線，導致檢測效率低。近年來，數字式智能化超聲波檢測儀由于其體積小、重量輕，而且能自動存儲DAC曲線的特點，在鋼結構檢測中的應用已經越來越普及。里氏硬度計體積小、重量輕，很適合在現場估測鋼材強度。手持式光譜儀能在現場分析鋼材的化學成分。有些以往在實驗室才能做的檢測工作，現在現場就能解決。
例如，里氏硬度計體積小、重量輕，很適合在現場估測鋼材強度。手持式光譜儀能在現場分析鋼材的化學成分。目前，很多鋼結構檢測新興檢測技術的儀器設備正在開發中，相信在將來的大型橋梁鋼結構檢測會更有效率。
五、鋼結構檢測新技術的發展
（一）金屬磁記憶檢測技術[5]
鋼結構由于材料組織缺陷、加工制作殘余應力、結構不連續性、焊接殘余應力等原因，不可避免地存在應力集中，這些應力集中部位在環境和外力的共同作用下容易誘發裂紋、疲勞損傷、應力腐蝕，進而導致構件發生脆性斷裂。傳統無損檢測方法（超聲、射線、磁粉、滲透檢測等）只能檢測構件中已發展成形的缺陷，而對于構件的早期損傷，特別是尚未成形的隱性不連續性變化，難以實施有效的評價。
金屬磁記憶法(MMM)是20世紀90年代，俄羅斯Dubov A A教授最早提出的一種新的無損檢測技術。該技術對鐵磁性金屬構件由于變形、疲勞、損傷產生的裂紋等缺陷可進行早期診斷，并且是目前唯一一種能以1mm精度確定構件應力集中區域的方法，因而在建筑鋼結構領域有及其廣闊的應用前景。
在地球磁場存在的條件下，承載的鐵磁性金屬構件中會產生應力集中，并在應力集中部位出現磁導率減小，構件表面的漏磁場增大的現象，鐵磁性金屬構件所具有的這一特性稱為“磁機械效應”。由于這一增強了的磁場“記憶”著構件的缺陷或應力集中位置，故又稱為“磁記憶效應”。理論與實踐研究證明，鐵磁性金屬構件缺陷或應力集中區磁場的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改變符號且具有零值。實踐中通過檢測法向分量Hp(y)來完成檢測。
近年來，金屬磁記憶檢測儀的發展迅速，最先由俄羅斯動力診斷公司開發出了TSC-1M型和TSCM-2FM型應力集中磁檢測儀和EMIC-M型裂紋磁檢測儀（圖1），并開發出配套的軟件。我國的相關儀器首先是廈門愛德森公司開發的EMS2000型金屬磁記憶診斷儀及改進的EMS2003型智能磁記憶/渦流檢測儀（圖2），以及清華大學研制的磁阻檢測系統。盡管各家檢測裝置不同，但檢測方式相似。
TSC-1M型磁記憶檢測儀TSCM-2FM型磁檢測儀 EMIC-M型磁檢測儀
圖1 俄羅斯動力診斷公司開發的部分金屬磁記憶檢測儀
EMS2000型金屬磁記憶診斷儀EMS2003型智能磁記憶/渦流檢測儀
圖2 愛德森公司開發的部分金屬磁記憶檢測儀
（二）TOFD檢測技術[6]
TOFD是英文“Time of flight diffraction”的縮寫。翻譯成中文是“衍射時間差”， 現在把這種檢測方法基本上統一稱為“衍射時間差法超聲波檢測”。七十年代中期，英國國家無損檢測中心的Mauric SilK博士首先提出此方法。它是利用缺陷端點的衍射波信號檢測缺陷并對缺陷進行定位和定量成像。由于TOFD檢測技術不以缺陷波幅作為評判依據，且完全不同于傳統的“脈沖反射法超聲波檢測”。 TOFD檢測技術具有以下優點①對于焊縫中部缺陷檢出率很高②容易檢出方向性不好的缺陷③可以識別向表面延伸的缺陷④采用TOFD和脈沖回波相結合，可以實現100%焊縫覆蓋⑤沿焊縫作一維掃查，具有較高的檢測速度⑥缺陷定量、定位精度高⑦根據TOFD可進行ECA分析(缺陷壽命評估)。
TOFD檢測原理如圖3所示，通常使用一對晶片尺寸和頻率等參數相同或相近的探頭，分別置于焊縫兩側。依據惠更斯原理，入射波在缺陷尖端將構成衍射波源，同時儀器增益比超聲波脈沖反射法高lO-20dB，因此接收探頭可以接收到來自各方向的缺陷衍射波。
圖3 TOFD方法原理示意圖 圖4 HS800型便攜式TOFD超聲檢測儀
隨著TOFD技術的成熟，相應的檢測儀也發展迅速。例如加拿大R/D Tech公司生產的Omnisacn MX TOFD檢測儀，以色列Sonotron NDT公司生產的Isonic 2005 TOFD檢測儀以及美國AIS公司生產的NB2000-MC型八通道檢測儀。值得一提的是，我國武漢中科創新有限公司于2005年研制的HS800型便攜式TOFD超聲檢測儀也已經打入市場（圖4）。
（三）應力及應變監測技術
為了實際了解大型鋼結構結構在風荷載、地震荷載、溫度等因素影響下結構應力、應變實際情況以及對突發事件監控，應進行必要的現場監測工作。大型鋼結構由于其安裝工程現場環境惡劣，要求監測點多，監測系統既要能實時可靠的完成多點監測任務，還要保證監測系統不受現場環境影響等諸多困難。例如，廣州電視塔監測采用傳感器（SM-5型振弦式應變傳感器）數據采集系統（GeoLogger DT515型采集器）數據傳輸系統(IR-1801型串口-以太網接口轉換器) 數據存儲與處理(計算機主機)系統 [7]。
近年來，光纖光柵傳感器由于具有抗電磁干擾能力強、靈敏度高、無零漂、環境適應能力強、大規模集成使用方便、使用壽命長等優點，所以逐漸成為大型鋼結構監測的上佳選擇 [8]。
6.結束語
隨著鋼結構在我國橋梁建設方面深度和廣度的發展，這也給我國鋼結構橋梁工程躋身世界前列創造了很好的條件。但是我國鋼結構檢測技術還遠未成熟和完善。工欲善其事，必先利其器，我們有理由相信隨著鋼結構先進檢測理論和實踐的不斷發展以及相應儀器的推廣應用，我國的鋼結構橋梁工程質量將提高到一個新的水平。
參考文獻
[1] GBT50621-2010 鋼結構現場檢測技術標［Z］.北京：中國建筑工業出版社,2010.
[2] GB50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規范［S］.北京：中國計劃出版社,2001 .
[3]肖寧輝,等.現代無損檢測新技術新工藝與應用技術標準大全［CD］.北京：銀聲音像出版社,2004,10.
[4]夏紀真.中國工業無損檢測技術業界的現狀［EB/OL］. ,2009.
