工業(yè)分析第七章

1、第七章鋼鐵分析第一部分 復(fù)習(xí)與思考題一.簡述鋼鐵試樣中各組分存在的形式及性能鋼鐵是鐵和碳的合金，大部分是鐵，碳、硅、錳、硫、磷是主要雜質(zhì)元素，俗稱為、兀素”1.碳存在形態(tài)：游離態(tài):無定形碳、退火碳、石墨碳等化合態(tài):Fe 2 C , Mn3C,WC,Cr 3 C 2性能:碳是鋼鐵中的重要元素，對鋼鐵性能起決定性作用的元素。當(dāng)碳含量高時,鋼的硬度和強(qiáng)度增加，壓延性和沖擊韌性降低；含碳量低時，硬度較低，壓延性和沖 擊韌性增強(qiáng)，熔點(diǎn)較高鋼鐵的分類常常以碳含量的高低為主要依據(jù)。含碳低于0.2%稱為純鐵；含碳量在0.05%-2%之間的稱為鋼含碳量高于2%即為生鐵存在狀態(tài)對鋼鐵性能的影響：灰口鐵，石墨碳多,

2、軟而韌，易于鑄造；白口鐵，化合物碳多，硬而脆2.硅存在形態(tài):主要以硅化物：FeSi、MnSi、FeMnSi存在,有少部分則以硅酸鹽形態(tài)存在,形 成鋼中非金屬夾雜物。性能：(1增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度，彈性，提高抗氧化能力及耐蝕性(2促使C游離態(tài)為石墨狀態(tài)，使鋼富于流動性，易于鑄造(3硅也是鋼的有效脫氧劑硅直接控制鋼鐵性能，控制一定量3. 錳存在形式：鋼鐵中主要以MnS、Mn 3C、MnSi、FeMnSi及固溶體狀態(tài)存在性能：(1錳與氧硫具有較強(qiáng)的化合能力，故為良好的脫氧和脫硫劑，降低鋼的熱脆性, 提高熱加工性能(2錳提高鋼的可鍛性和機(jī)械強(qiáng)度(3含量達(dá)14%時，使鋼具有良好的耐磨性錳直接影響鋼鐵性能，控制一

3、定量4. 硫存在形態(tài):主要以MnS或FeS狀態(tài)存在性能:使鋼產(chǎn)生熱脆性一一有害成分為什么會產(chǎn)生熱脆性？FeS的熔點(diǎn)較低，最后凝固，夾雜于鋼鐵的晶格之中。當(dāng)加熱壓制鋼 鐵時,FeS熔 融,鋼鐵的晶粒失去連接作用而脆裂。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碳素鋼中S<0.05%時,優(yōu)質(zhì)鋼中SvO.025%5. 磷存在形態(tài):Fe 2P、Fe 3P性能:一般屬于有害元素，降低鋼的塑性、韌性和高溫 性能,減弱鋼對沖擊 的抵抗能力，使鋼鐵產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，影響鋼的鍛接性能。但在特殊 用途的鋼中，含磷量在冶煉時有意添加，以提高鋼的抗拉強(qiáng)度和耐大氣腐蝕作用二.氣體容積法測定鋼中碳的原理是什么試樣在12001300C的高溫02

4、氣流中燃燒，鋼鐵中的碳和硫被氧化生成 CO 2和 SO 2:C + 02 = CO 24Fe 3C + 1302 = 4C0 2 + 6Fe2O 3Mn 3C +3O2 = CO 2 + Mn3O3FeS +5O2 = Fe 3O 4 +3SO2用脫硫劑（活性MnO 2吸收SO 2 MnO 2 + SO2 = MnSO 4生成的CO 2與過剩的O 2經(jīng)導(dǎo)管引入量氣管，測定容積,然后通過裝有KOH 溶液的吸收器，吸收其中的CO 2。剩余的O 2再返回量氣管中，根據(jù)吸收前后容積之差，得到CO 2的容積,據(jù)此計算出試樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定碳儀的標(biāo)尺刻度刻制的原理是什么？校正系數(shù)如何計算？定碳儀量氣管上的

5、標(biāo)尺，其刻度常以mL表示，讀數(shù)是被KOH吸收的CO 2 體積(mL數(shù),其計算公式為CO 2 十 2KOH = K 2CO 3 十 H 20MnS反之過量S和FeSA 溫度16C、氣壓101.325Kpa時封閉液面上每毫升 CO 2中含碳的質(zhì) 量, g。用硫酸作封閉液時,A值為0.0005000g用氯化鈉溶液作封閉液時 A值為 0.0005022g ;V 吸收前后氣體的體積差，即CO 2的體積,mL ;f溫度、氣壓校正系數(shù)；m 試樣的質(zhì)量，g。已知1molCO 2在標(biāo)況下體積為22260ml , 16C時飽和水蒸汽壓力為1.813kPa,所以在16°C、101.3kPa時所占體積，可根

6、據(jù)氣態(tài)方程式求出則每1.00mLCO 2相當(dāng)碳的質(zhì)量為：有些定碳儀量器管上標(biāo)尺刻度直接刻成含碳量，可按下式計算碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C讀數(shù)一儀器上直接讀出的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；k溫度、壓力校正系數(shù)m試料的質(zhì)量，g。溫度、壓力補(bǔ)正系數(shù)f是指在任一氣壓P和溫度t的狀況下，單位體積的CO 2 相當(dāng)于刻度尺狀況即101.325Kpa、16C時CO 2的體積讀數(shù)。鋼鐵定碳儀量氣管的刻度，通常是在16C、101.3kPa時按每mL相當(dāng)于每克試樣含0.05%刻制 的可見f值實(shí)際上是刻度狀態(tài)下 CO2體積V 1與測定狀態(tài)下的體積 V 2之比值100f V A c 3? =mk3 (CC (讀數(shù)？ =t1621V V V

7、V f =t 273162731.813101.3P P t +?-=23994mL 273162731.813101.3101.322260V 16=+? -? =g 000500. 02399412=t 量器管內(nèi)溫度，°C。P t C時大氣壓，Kpa ;P t t C時飽和水蒸氣壓力，Kpa ;還有的儀器，量器管上標(biāo)尺刻度直接刻成的是：當(dāng)固定稱樣量如0.2500g、0.5000g或1.000g時的含碳量，其結(jié)果可按下式計算：四稱取鋼樣I.OOOg ,在16C、101.3kPa時，測得CO 2的體積為5.00ml，計算試樣中碳的百分含量。五. 燃燒-碘酸鉀容量法測定硫的原理如何？其

8、結(jié)果為什么不能按標(biāo)準(zhǔn)溶液的理 論濃度進(jìn)行計算？1.測定硫的原理：將鋼鐵試樣于1250-1350C的高溫下通氧燃燒，使硫全部轉(zhuǎn)化 為二氧化硫，將生成的二氧化硫用淀粉溶液吸收，用碘酸鉀-碘化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至 淺藍(lán)色為終點(diǎn)：燃燒:吸收:滴定:2.碘酸鉀的標(biāo)準(zhǔn)濃度需要進(jìn)行滴定才能確定，因此我們不能按理論濃度進(jìn)行計 算。六. 說明鉬藍(lán)法測定磷和硅時二者的相互干擾及其消除方法1. 測定磷時硅的干擾及消除：硅可部分生成硅鉬黃，進(jìn)一步被Fe 2+還原為硅鉬 藍(lán)，使磷的結(jié)果偏高。(1控制酸度由于磷鉬雜多酸和硅鉬雜多酸生成的酸度不同，可采取控制酸度的辦法進(jìn)行消 除。通常，在較高酸度下(0.8mol/L以上，可抑制

9、硅鉬黃的形成。(2加入掩蔽劑C ( 3 C (?仔讀數(shù) 100f V A c 3? =%5. 2000.100. 5005000. 0=? =但當(dāng)Si>1%時，可加入酒石酸鉀鈉掩蔽，與鉬酸銨生成穩(wěn)定的配合物,防止了硅鉬 雜多酸的生成?；蛘哐娱L高氯酸冒煙時間，使硅酸脫水沉淀以消除硅干擾。2.測定硅時磷的干擾及消除：試樣酸溶后生成正磷酸和正硅酸，與鉬酸銨同時生成磷鉬黃和硅鉬黃,(1控制酸度酸度是生成硅鉬黃或硅鉬藍(lán)及排除P, As雜質(zhì)干擾的重要條件。生成硅鉬黃的最適宜酸度為0.10.25mol/L,且在較低酸度的溶液中生成后就很穩(wěn)定，即使酸度提 高至2mol/L也不分解，而磷、砷鉬黃分解,可消

10、除磷砷干擾，所以硅 鉬黃的生成酸度 為0.15mol/L,還原酸度提高為2.0mol/L(先加入草酸，使磷鉬黃 分解(2使用配合掩蔽劑于硅鉬黃形成完全之后加入草酸、酒石酸等有機(jī)配合劑，磷、砷鉬黃迅速分解,而硅鉬黃分解速度則較慢。嚴(yán)格控制加入配合劑和還原劑之間的時間間隔(加入草酸后應(yīng)于1min內(nèi)加入硫酸亞鐵銨，則可消除磷紳的干擾。并說明使錳氧化完七. 寫出過硫酸銨氧化容量法測定鋼鐵中錳的主要反應(yīng)式 全的條件是什么？1. 主要反應(yīng)式：(1溶解反應(yīng)(2在銀鹽存在下過硫酸銨氧化錳反應(yīng)(3用亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標(biāo)液滴定高錳酸還原反應(yīng)錳過硫酸銨七價錳亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定04H 8N0 S O 3H

11、 3Mn(N 014HN0 3MnS 242233+1 +=+T+=+S H MnSO SO H MnS 2442014H 10N0 3C0 9Mn(N028HN0 C 3Mn 222333+T +=+82234822430 S Ag N0 2NH 0 S (NH2AgN0 +=+42222822S0 2H 0 Ag 0 2H 0 S Ag +=+02H 10AgN0 2HMn0 6HN0 2Mn(N00 5Ag 23432322+=+-+=+-10H 10S0 2Mn0 0 8H 0 5S Mn 總反應(yīng):2442822203H As0 5Na 2Mn(N04HN0 As0 5Na 2HMn0

12、 243233334+=+03H 5NaN0 2Mn(N04HN0 5NaN0 2HMn0 2323324+=+2. 使錳完全氧化的條件 (1)酸度適當(dāng)，增加HMn04的穩(wěn)定性，防止Mn02 的生成(2)用AgN03作催化劑(3)煮沸3045s,再放置2min,可以保證氧化完 全(4) (NH42S2O8應(yīng)大量過量，其用量約為錳量的1000倍第二部分 課堂小測1.簡述硫酸銨肥料中氮含量的測定蒸餾后直接滴定法的方法原理，寫出反應(yīng)方程 式答：向（NH42SO4、氯化銨、硝酸銨中加入濃堿進(jìn)行蒸餾，銨鹽分解逸出氨氣： NH4 OH NH3加堿蒸餾逸出的氨氣用硼酸溶液吸收：H3BO3NH3 NH4 H2BO3然后以甲基紅-溴甲酚綠為指示劑，用硫酸或鹽酸標(biāo) 液滴定至溶液由綠色變?yōu)樽霞t色。H2BO3 HH3BO3