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1 钢铁概论1

1.1钢的基本知识1

1.1.1基本概念1

1.1.2金属和合金的结构及结构缺陷1

1.1.3铁碳相图3

1.2钢的基本性能及其表征6

1.2.1物理性能6

1.2.2力学性能7

1.2.3化学性能7

1.2.4工艺性能8

1.3合金元素在钢中的作用8

1.3.1碳在钢中的作用8

1.3.2硅在钢中的作用9

1.3.3锰在钢中的作用9

1.3.4硫在钢中的作用9

1.3.5磷在钢中的作用10

1.3.6氧在钢中的作用10

1.3.7氢在钢中的作用10

1.3.8氮在钢中的作用11

1.3.9镍在钢中的作用11

1.3.10铬在钢中的作用12

1.3.11铝在钢中的作用12

1.3.12钨在钢中的作用12

1.3.13钼在钢中的作用13

1.3.14钒在钢中的作用13

1.3.15钛在钢中的作用13

1.3.16铌和钽在钢中的作用14

1.3.17砷在钢中的作用14

1.3.18锆在钢中的作用14

1.3.19铜在钢中的作用15

1.3.20钴在钢中的作用15

1.3.21硼在钢中的作用15

1.3.22锡在钢中的作用15

1.3.23锑在钢中的作用16

1.3.24铅在钢中的作用16

1.3.25锌在钢中的作用16

1.3.26稀土元素在钢中的作用16

1.4钢的主要热处理工艺16

1.5废钢铁的回收与利用17

1.5.1严格按照国家环控标准检验和放行18

1.5.2严格执行国家有关政策和法规18

1.5.3进口废钢铁中夹杂危险废物的检验鉴定18

参考文献18

2 样品处理与分离富集技术20

2.1样品处理20

2.1.1湿法消解20

2.1.2熔融技术22

2.1.3微波消解23

2.2分离技术25

2.2.1沉淀分离法25

2.2.2萃取分离法30

2.2.3离子交换分离32

2.2.4其他重要的分离方法37

参考文献38

3 仪器分析39

3.1原子吸收光谱仪39

3.1.1概述39

3.1.2仪器工作原理40

3.1.3仪器结构41

3.1.4原子吸收光谱仪的类型44

3.1.5应用44

3.2电感耦合等离子体原子发射光谱仪45

3.2.1概述45

3.2.2仪器工作原理46

3.2.3仪器结构47

3.2.4应用50

3.3光电直读光谱仪51

3.3.1光电直读光谱仪的发展51

3.3.2发射光谱分析的理论基础51

3.3.3仪器组成52

3.3.4应用54

3.4高频红外碳硫分析仪55

3.4.1概述55

3.4.2仪器组件及其原理55

3.4.3应用57

3.5氧氮联测仪57

3.5.1概述57

3.5.2仪器组件及原理58

3.5.3应用60

3.6 X射线荧光光谱仪60

3.6.1概述60

3.6.2工作原理61

3.6.3仪器结构62

3.6.4应用65

3.7电感耦合等离子体质谱仪66

3.7.1概述66

3.7.2仪器原理66

3.7.3仪器主要性能71

3.7.4应用71

3.8放射性检测71

3.8.1放射性的来源71

3.8.2废旧钢铁金属中放射性的检测72

3.8.3便携式辐射测量仪表简介75

3.8.4铀的分光光度法分析及分离76

参考文献78

4 钢铁材料元素分析80

4.1碳、硫含量的测定80

4.1.1高频感应炉燃烧红外吸收法测定碳、硫含量80

4.1.2非化合碳含量的测定82

4.2硅含量的测定84

4.2.1硅钼蓝光度法测定酸溶性硅和全硅含量84

4.2.2高氯酸脱水重量法测定硅含量87

4.3磷含量的测定89

4.3.1氟化钠-氯化亚锡磷钼蓝光度法测定磷含量89

4.3.2铋磷钼蓝光度法测定磷含量91

4.4锰含量的测定93

4.4.1过硫酸铵氧化光度法测定锰含量93

4.4.2高氯酸氧化亚铁滴定法测定锰含量94

4.5铬含量的测定95

4.5.1过硫酸铵银盐氧化-亚铁滴定法测定铬含量95

4.5.2碳酸钠分离-二苯碳酰二肼光度法测定铬含量99

4.6镍含量的测定101

4.6.1丁二酮肟直接光度法测定镍含量101

4.6.2 EDTA直接滴定法测定镍含量102

4.7铜含量的测定103

4.7.1双环己酮草酰二腙光度法测定铜含量103

4.7.2硫代硫酸钠沉淀分离碘量法测定铜含量105

4.8钒含量的测定108

4.8.1过硫酸铵氧化-亚铁滴定法测定钒（和铬）含量108

4.8.2 3，5-二溴-PADAP过氧化氢光度法测定钒含量109

4.9钼含量的测定111

4.9.1硫氰酸盐氯化亚锡还原光度法测定钼含量111

4.9.2α-安息香肟重量法测定钼含量112

4.10钛含量的测定116

4.10.1二安替比林甲烷分光光度法116

4.10.2 MIBK萃取分离-邻硝基苯基荧光酮光度法测定钛含量119

4.11铝含量的测定120

4.11.1锌-EDTA掩蔽铬天青S光度法测定铝含量120

4.11.2铬天青S光度法测定酸不溶铝含量122

4.12钨含量的测定——硫氰酸盐光度法124

4.12.1方法提要124

4.12.2试剂124

4.12.3分析步骤124

4.12.4注释125

4.13钴含量的测定——5-Cl-PADAB光度法126

4.13.1方法提要126

4.13.2试剂126

4.13.3分析步骤126

4.13.4注释127

4.14铌含量的测定——氯磺酚S光度法128

4.14.1方法提要128

4.14.2试剂129

4.14.3分析步骤129

4.14.4注释130

4.15锆含量的测定——对-溴苦杏仁酸沉淀分离-偶氮胂Ⅲ光度法130

4.15.1方法提要130

4.15.2试剂130

4.15.3分析步骤131

4.15.4注释132

4.16稀土总量的测定——偶氮氯膦mA光度法132

4.16.1方法提要132

4.16.2试剂133

4.16.3分析步骤133

4.16.4注释133

4.17砷含量的测定——次磷酸钠还原-碘量法134

4.17.1方法提要134

4.17.2试剂134

4.17.3分析步骤134

4.17.4分析结果的计算136

4.18镁含量的测定——铜试剂分离-二甲苯胺蓝Ⅱ光度法136

4.18.1方法提要136

4.18.2试剂136

4.18.3分析步骤137

4.18.4注释137

4.19锡含量的测定——苯基荧光酮-CTMAB光度法138

4.19.1方法提要138

4.19.2试剂138

4.19.3分析步骤138

4.20硼含量的测定——姜黄素直接光度法139

4.20.1方法提要139

4.20.2试剂140

4.20.3分析步骤140

4.20.4注释141

4.21锑含量的测定——载体沉淀-钼蓝光度法142

4.21.1方法提要142

4.21.2试剂142

4.21.3分析步骤142

4.22氮含量的测定——脉冲加热惰性气体熔融热导法144

4.22.1方法提要144

4.22.2试剂144

4.22.3仪器和材料144

4.22.4分析步骤145

4.23氧和氢的测定146

4.23.1脉冲加热惰性气体熔融红外吸收法测定氧含量146

4.23.2脉冲加热惰性气体熔融热导法（或红外法）测定氢含量148

4.24铟和铊含量的测定——电感耦合等离子体质谱法150

4.24.1方法提要150

4.24.2试剂150

4.24.3仪器与设备151

4.24.4分析步骤151

4.24.5结果计算151

4.25铋和砷含量的测定——氢化物发生-原子荧光光谱法152

4.25.1方法提要152

4.25.2试剂152

4.25.3仪器152

4.25.4分析步骤152

4.26硒含量的测定——氢化物发生-原子荧光光谱法154

4.26.1方法提要154

4.26.2试剂154

4.26.3仪器154

4.26.4分析步骤154

4.26.5结果计算155

4.27银含量的测定——石墨炉原子吸收光谱法156

4.27.1方法提要156

4.27.2试剂156

4.27.3仪器与设备156

4.27.4分析步骤156

4.27.5结果计算158

4.28原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、火花放电原子发射光谱法、ICP-AES法、X荧光光谱法等分析方法158

4.28.1原子吸收光谱法测定锰、镍、铜、钴含量158

4.28.2火焰原子吸收光谱法测定钒量160

4.28.3氢化物发生-原子荧光光谱法测定锑含量161

4.28.4火花放电原子发射光谱法测定碳素钢、低合金钢、铸铁及不锈钢中多元素含量163

4.28.5电感耦合等离子体发射光谱法测定低合金钢中多元素含量168

4.28.6电感耦合等离子体原子发射光谱法测定生铸铁中多元素含量172

4.28.7电感耦合等离子体原子发射光谱法测定不锈钢中多元素含量173

4.28.8 X射线荧光光谱法测定钢铁中多元素含量175

4.28.9钢铁及合金总铝和总硼含量的测定——微波消解-电感耦合等离子体质谱法178

4.28.10辉光放电原子发射光谱法测定低合金钢中多元素的含量180

参考文献183

5 分析进展185

5.1我国钢铁分析近况185

5.1.1钢铁化学分析方法概述186

5.1.2评论190

5.2国外钢铁分析近况190

5.2.1 20年来国外发表的钢铁分析文献综述190

5.2.2钢铁分析方法标准190

5.2.3原子光谱分析法191

5.2.4分子光谱分析法196

5.2.5电化学分析法198

5.2.6中子活化法200

5.2.7质谱分析法200

5.2.8色谱分析法201

5.2.9评论201

参考文献201

6 钢材质量的一般要求215

6.1钢材的力学性能要求215

6.1.1强度和塑性215

6.1.2硬度的要求217

6.1.3冲击韧性的要求217

6.2钢材的工艺性能要求218

6.2.1冷态成型性218

6.2.2焊接性220

6.2.3铸造性221

6.2.4可锻性221

6.2.5切削加工性222

6.2.6热处理工艺性223

6.3钢材的组织表征要求225

6.3.1低倍组织225

6.3.2微观组织231

参考文献236

7 钢材力学性能试验237

7.1拉伸试验237

7.1.1拉伸试验原理及拉伸力学性能的测定237

7.1.2拉伸试验试样要求243

7.2压缩试验246

7.2.1压缩试验的工程应用及特点246

7.2.2压缩试验时的力学分析247

7.2.3压缩试样248

7.2.4试验设备248

7.2.5试验条件248

7.2.6性能测定249

7.2.7试验结果处理252

7.2.8试验报告252

7.3硬度试验253

7.3.1布氏硬度试验253

7.3.2洛氏硬度试验258

7.3.3维氏硬度试验264

7.4冲击试验269

7.4.1夏比摆锤冲击试验原理269

7.4.2夏比冲击试样与试验设备270

7.4.3常温冲击试验273

7.4.4低温冲击试验275

参考文献276

8 钢材工艺性能试验277

8.1金属弯曲试验277

8.1.1试样278

8.1.2试验设备280

8.1.3试验程序281

8.1.4试验报告282

8.2反复弯曲试验282

8.2.1试样282

8.2.2试验设备282

8.2.3试验程序284

8.2.4试验报告285

8.3金属杯突试验285

8.3.1试样285

8.3.2试验设备285

8.3.3试验程序286

8.3.4试验报告287

8.4金属顶锻试验287

8.4.1试样287

8.4.2试验设备287

8.4.3试验程序287

8.4.4试验报告288

8.5管材工艺试验288

8.5.1金属管弯曲试验288

8.5.2金属管压扁试验289

8.5.3金属管扩口试验290

8.5.4金属管卷边试验291

参考文献293

9 金相检验294

9.1低倍组织检验294

9.1.1样品的制备294

9.1.2酸蚀试验295

9.2非金属夹杂物检验299

9.2.1非金属夹杂物的形成299

9.2.2样品的截取和制备299

9.2.3非金属夹杂物显微测定及评定300

9.2.4非金属夹杂物检验中应注意的问题302

9.3晶粒度检验304

9.3.1标准的使用范围及使用概述304

9.3.2试样的选取及制备（晶粒显示）305

9.3.3晶粒度的测定方法307

9.3.4晶粒度测定过程中应注意的技术问题310

9.4显微组织311

参考文献312

10 分析结果测量不确定度及评定313

10.1测量的基本术语及其概念313

10.1.1测量结果313

10.1.2测量准确度313

10.1.3接受参照值314

10.1.4精密度314

10.1.5重复性314

10.1.6重复性限314

10.1.7再现性314

10.1.8再现性限315

10.1.9测量误差315

10.1.10允许差315

10.1.11修正值315

10.1.12溯源性315

10.1.13有证标准物质/标准样品316

10.1.14校准与检定316

10.2测量不确定度316

10.2.1测量不确定度的定义316

10.2.2测量误差与测量不确定度317

10.2.3分析测试中常见的不确定度因素318

10.3不确定度的名称和定义319

10.4测量不确定度评定的基本程序320

10.4.1测量方法概述320

10.4.2建立数学模型320

10.4.3测量不确定度来源的识别320

10.4.4标准不确定度的评定321

10.5测量不确定度评定应用实例328

10.5.1钼蓝光度法测定钼铁中磷量的不确定度评定328

10.5.2维氏硬度测量不确定度评定333

参考文献335