金屬中氣體分析進(jìn)展

金屬中氣體分析進(jìn)展內(nèi)容氣體分析的發(fā)展史

氣體元素在鋼中的存在形式及對(duì)鋼性能的影響金屬中氣體分析的常用方法氣體分析的重要意義氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀國(guó)外氣體分析儀氣體分析儀的檢測(cè)方式紅外吸收法熱導(dǎo)法如何使分析成功：坩堝、助熔劑、稱(chēng)樣量、爐溫、積分時(shí)間、試樣準(zhǔn)備氣體分析儀的爐子單元:化學(xué)室現(xiàn)有氣體分析儀：CS-444、CS-600、TC-436AR、TC-600、RH-402電極爐高頻感應(yīng)爐氣體分析的發(fā)展史

金屬中氣體分析，在六十年代為O、N、H三種元素，到了七十年代，由于紅外線檢測(cè)技術(shù)在氣體分析中得到應(yīng)用，使C、S兩種元素也歸納到氣體分析范疇之內(nèi)。所以到目前為止金屬中氣體分析指的是C、S、O、N、H五種元素。隨著分析技術(shù)的不斷提高及冶金工藝的需要，一些氣體的化合相，如AlN等也逐步進(jìn)到氣體分析的范疇之內(nèi)。氣體分析越來(lái)越被冶金工藝重視，對(duì)其分析精度及準(zhǔn)確度的要求也將提出新的要求，特別是對(duì)超低含量（ppm級(jí)）的分析也將成為發(fā)展趨勢(shì)。氣體分析在國(guó)外是在二十世紀(jì)三十年代以后發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的研究學(xué)科，其主要是隨著冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，為不斷提高鋼材的質(zhì)量而產(chǎn)生并逐步完善起來(lái)的一種測(cè)試技術(shù)。氣體分析在國(guó)內(nèi)是在五十年代未，首先在科學(xué)院系統(tǒng)及一些大型鋼鐵企業(yè)建立起氣體分析的測(cè)試方法、儀器及應(yīng)用。氣體元素在鋼中的存在形式及對(duì)鋼性能的影響C、S、O、N、H在與金屬接觸的氣體中,無(wú)論是地球的大氣,真空系統(tǒng)的殘留氣體,或惰性氣體中,總是有氫,氧,氮,碳,硫.因此在地球上不可能得到完全不含"氣體"元素的金屬.氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響碳在鋼中的存在形式化合碳與游離碳總和，稱(chēng)為總碳量。碳在鋼鐵中主要以?xún)煞N形式存在：一種是化合碳，即碳以化合形態(tài)存在，主要以鐵的碳化物和合金元素的碳化物形態(tài)存在。例如Fe3C、Mn3C、Cr3C2、WC、W2C、VC、MOC、TiC等。另一種是游離碳，例如鐵碳固溶體中的碳、無(wú)定形碳、石墨碳、退火碳等，統(tǒng)稱(chēng)為游離碳。在鋼中，一般是以化合碳為主，游離碳只存在于鐵及經(jīng)退火處理的高碳鋼。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響碳對(duì)鋼材性能的影響隨著碳含量的增加鋼的焊接性能顯著下降,故在普通低合金鋼中碳含量一般不超過(guò)0.22%

。鋼中碳含量增加時(shí),強(qiáng)度升高,塑性和韌性降低。當(dāng)鋼中有形成穩(wěn)定碳化物時(shí),鈮,鈦,釩,鉬,鎢等元素時(shí),其屈服強(qiáng)度的提高更為顯著。碳還增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性,降低鋼的抗大氣腐蝕能力

氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響硫在鋼中的存在形式少量形成的其他硫化物有硫化釩、硫化鋯、硫化鈦、硫化鈮、硫化鉻以及復(fù)雜硫化物Zr4(CN)2S2，Ti(CN)2S2等。硫在鋼中的固溶量很小，但能形成多種硫化物。當(dāng)錳含量較高時(shí)，主要形成MnS。當(dāng)錳含量較低時(shí)，則主要以FeS狀態(tài)存在。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響硫?qū)︿摬男阅艿挠绊懺阡撝屑尤?.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱(chēng)易切削鋼。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。硫在高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼中含量不得超過(guò)0.025%;優(yōu)質(zhì)鋼中為0.035%-0.040%;普通鋼中為0.050%。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氧在鋼中的存在形式內(nèi)在夾雜：冶煉、澆注過(guò)程中物理化學(xué)反應(yīng)的生成物，如脫氧產(chǎn)物等等。常見(jiàn)的有以下幾種；（a）氧化物，常見(jiàn)的為Al2O3；（b）硅酸鹽，如硅酸亞鐵（2FeO·SiO2）、硅酸亞錳（2MnO·SiO2）、鐵錳硅酸鹽（mFeO·MnO·SiO2）鋼中氧主要以氧化物夾雜的形式存在。按來(lái)源分：內(nèi)在夾雜和外來(lái)夾雜兩類(lèi)。外來(lái)夾雜：冶煉、澆注過(guò)程中爐渣及耐火材料浸蝕剝落后進(jìn)入鋼液而形成。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氧對(duì)鋼材性能的影響氧化物的夾雜和鋼中固溶體內(nèi)少量氧還會(huì)對(duì)電工鋼的性能帶來(lái)影響，使電工鋼的鐵損增加，導(dǎo)磁率下降。氧對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響主要是降低鋼的抗拉、屈服、沖擊強(qiáng)度及延伸率。氧化物夾雜還會(huì)引起鋼組織的不均勻性,如帶狀組織等。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氮在鋼中的存在形式鋼中氮主要以氮化物的形式存在，也有以原子的形式固溶于金屬晶格中，形成間隙固溶體。鋼中還存在極少數(shù)的游離氮。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氮對(duì)鋼材性能的影響氮作為合金元素加入鋼中，其主要作用為:a.固溶強(qiáng)化及時(shí)效強(qiáng)化；b.形成和穩(wěn)定奧氏體組織；c.改善高鉻和高鉻鎳鋼的宏觀組織，使之致密堅(jiān)實(shí),并提高其強(qiáng)度；d.用滲入法與鋼表面層中的鉻，鋁等元素化合形成氮化物，增加鋼表面層的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和抗蝕性。當(dāng)鋼中氮含量超過(guò)一定限度并且在加熱升溫時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“藍(lán)脆”（藍(lán)色氧化皮）現(xiàn)象，鋼的塑性、韌性下降，脆性增加。當(dāng)鋼中殘留的氮含量較高時(shí),會(huì)導(dǎo)致鋼宏觀組織疏松,甚至形成氣泡，在熱和冷加工時(shí)也會(huì)遇到困難。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氫在鋼中的存在形式氫與鐵形成的是間隙固溶體，該固溶體只有在溶質(zhì)原子半徑遠(yuǎn)小于溶劑原子半徑如C（0.77A°）、N（0.75A°）、B（0.82A°）和H（0.37A°）等元素才能形成。氫是以原子或離子的形式溶于鋼中，這是因?yàn)闅涞脑影霃竭h(yuǎn)小于Fe的原子半徑（H的原子半徑為0.37A°,而Fe為1.26A°），所以氫能溶解在鋼中，氫在鋼中的溶解度隨著溫度的升高而增加，隨著壓力的增大而增大。氣體元素在鋼中的存在形式以及對(duì)鋼材性能的影響氫對(duì)鋼材性能的影響氫對(duì)鋼材性能的危害最常見(jiàn)的是鋼材表面出現(xiàn)白點(diǎn)，又稱(chēng)發(fā)裂。氫的另一種危害是氫脆，它是由于氫引起的一種脆性斷裂，這是一種在靜負(fù)載連續(xù)作用一段時(shí)間后的脆斷。金屬中的氣體通常以金屬化合物、固溶體、氣孔或氣泡形式存在。氣體的含量即使低至10ppm,對(duì)許多種金屬的力學(xué)和物理性能仍有影響。因此超純金屬和半導(dǎo)體等材料中的氣體含量甚至要低至ppb級(jí)。鑒于氣體含量對(duì)鋼鐵質(zhì)量和性能的重要作用，因此檢測(cè)鋼鐵中的氣體含量，即C、S、O、N、H分析具有十分重要的意義。氣體分析的重要意義高溫熔融抽取法應(yīng)用最廣，可單獨(dú)或同時(shí)測(cè)定氧、氫、氮。已應(yīng)用于分析鋼鐵、鐵合金、有色金屬及其合金、貴金屬、難熔金屬、稀土金屬、半導(dǎo)體材料中的氣體。金屬在真空或惰性氣體介質(zhì)中，在高溫條件下抽取氣體。金屬中的氧化物熱穩(wěn)定性高，加熱難以完全分解,須用石墨碳還原成一氧化碳形式抽取,至于氫和氮?jiǎng)t分別以氫分子和氮分子的形式抽取。金屬中氣體分析的常用方法熔融抽取法首先加熱石墨坩堝，達(dá)到2000℃以上，使之脫氣。然后降低至操作溫度測(cè)定空白值，空白值要低并穩(wěn)定。投入試樣抽取氣體,必要時(shí)加浴料。脫氣溫度、時(shí)間，操作溫度,浴料種類(lèi)和用量，試樣重量，抽取時(shí)間等等，可采用實(shí)驗(yàn)法找出最佳條件。真空熔融法準(zhǔn)確度高，是氣體分析的標(biāo)準(zhǔn)方法，但設(shè)備和操作繁雜，分析時(shí)間長(zhǎng)，真空檢漏費(fèi)事。采用惰性氣體載流，則設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，分析速度快。分析的準(zhǔn)確度和靈敏度取決于所用裝置的結(jié)構(gòu)和測(cè)定儀器的精度、操作條件、空白值等。試樣須仔細(xì)制備，確保表面光潔，無(wú)發(fā)紋、裂紋、夾雜物、油污等。氫在金屬中易于擴(kuò)散逸出，最好制樣后保存在液氮中,并及時(shí)分析。金屬中氣體分析的常用方法熔融抽取法此法靈敏度一般可達(dá)ppm級(jí)、0.1ppm級(jí)或更高。用高溫熔融抽取法抽出的氣體通過(guò)加熱的氧化銅或五氧化二碘，使一氧化碳氧化為二氧化碳，氫氧化為水，以便分離和測(cè)定。測(cè)定氣體的方法有：①氣相色譜法。將抽取的氣體轉(zhuǎn)移到硅膠色譜柱或分子篩色譜柱，用氬作載氣，將一氧化碳、氫、氮分離，進(jìn)入鎢絲熱導(dǎo)池測(cè)量，可同時(shí)測(cè)定氧、氫、氮的含量。②冷凝微壓法。在真空系統(tǒng)內(nèi)測(cè)定除去水汽和二氧化碳?xì)馇昂蟮膲翰?，?jì)算氫、氧的含量。③質(zhì)譜法。將抽取出的氣體導(dǎo)入氣體分析用的質(zhì)譜計(jì)，測(cè)定氧、氫、氮。④庫(kù)侖法。將二氧化碳導(dǎo)入一定pH的微堿性高氯酸鋇電解液中，由于吸收二氧化碳而使pH改變，最后用恒定脈沖電流滴定，使pH復(fù)原，從消耗的電量求出含氧量。⑤電導(dǎo)法。電導(dǎo)池中，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳后，電導(dǎo)發(fā)生變化，測(cè)量電導(dǎo)的改變，求出含氧量。⑥紅外吸收法。將極性分子一氧化碳或二氧化碳導(dǎo)入紅外線吸收池內(nèi)，按紅外線吸收量測(cè)定含氧量。⑦非水滴定法。將二氧化碳導(dǎo)入非水溶劑丙酮，用氫氧化鉀甲醇溶液滴定，求出氧量。金屬中氣體分析的常用方法氣體測(cè)定方法氣體分析儀的種類(lèi)和用途

有機(jī)物分析儀主要運(yùn)用在煤和焦炭中C、S、N、H元素的分析，代表性的設(shè)備有碳?xì)涞?lián)測(cè)儀和硫碳儀。氣體分析儀按照其分析物質(zhì)的種類(lèi)可分為：無(wú)機(jī)物分析儀和有機(jī)物分析儀。無(wú)機(jī)物分析儀品種繁多，主要有紅外碳硫測(cè)定儀、熱導(dǎo)氧氮測(cè)定儀、定氫儀、多相碳和水份分析儀，廣泛運(yùn)用于金屬和無(wú)機(jī)物中C、S、O、N、H和結(jié)晶水的成分分析；氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀無(wú)錫英之誠(chéng)高速分析儀器有限公司高頻紅外碳硫分析儀（HW2000）氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀四川旌科儀器制造有限公司(原四川省德陽(yáng)市科學(xué)儀器廠)高頻紅外碳硫分析儀（

HCS-878）氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀北京納克分析儀器有限公司高頻紅外碳硫分析儀（

CS-3000）氣體分析儀國(guó)內(nèi)氣體分析儀北京納克分析儀器有限公司氧氮分析儀（

ON-2008）國(guó)外氣體分析儀美國(guó)LECORH-600氫分析儀RC-612多相碳水分析儀國(guó)外氣體分析儀美國(guó)LECO

CS-600紅外碳硫儀 TCH-600氧氮?dú)浞治鰞x國(guó)外氣體分析儀日本HORIBA紅外碳硫分析儀EMIA-820V

氧氮分析儀EMGA-620W

德國(guó)ELTRA國(guó)外氣體分析儀氧氮?dú)浞治鰞x（

ONH-2000）碳硫分析儀（

CS-2000）德國(guó)利曼國(guó)外氣體分析儀氧氮?dú)浞治鰞x（

G8GALILEO）碳硫分析儀（

G4ICARUS）氣體分析儀的檢測(cè)方式紅外吸收法熱導(dǎo)法紅外吸收法紅外光紅外檢測(cè)的基本原理紅外檢測(cè)的定量依據(jù)紅外池的基本結(jié)構(gòu)紅外池的工作原理紅外光

可見(jiàn)光通過(guò)三棱鏡后可分成紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫彼此相連的七色彩帶，這些光的波長(zhǎng)為0.38～0.76微米，這是可以通過(guò)肉眼看見(jiàn)的光，還有一些光是看不見(jiàn)的，如波長(zhǎng)在0.76～420微米的光（即紅光以外的光線）稱(chēng)為紅外光。紅外光紅外光又可分為：

近紅外光（0.76～15微米）；中紅外光（15～100微米）；遠(yuǎn)紅外光（100～420微米）。氣體分析儀上使用的紅外光線是屬于近紅外光區(qū)域。紅外檢測(cè)的原理氣體分子吸收紅外線的原理，在于氣體分本身的結(jié)構(gòu)。按照量子力學(xué)的理論，凡是有偶極矩的分子，就可以產(chǎn)生紅外吸收。極性分子本身正負(fù)電荷中心不重合，發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就吸收紅外光的能量。因此，像CO、SO2等分子是不對(duì)稱(chēng)的極性分子，這樣的分子要吸收紅外光。CO2是一個(gè)對(duì)稱(chēng)型的分子，是非極性分子，但在振動(dòng)時(shí)，其分子產(chǎn)生瞬間偶極，所以也要吸收紅外光。紅外檢測(cè)的原理不同的極性分子及CO2所吸收的紅外波長(zhǎng)是不一樣的，這些波長(zhǎng)被稱(chēng)為特性波長(zhǎng)。如CO2為4.25μm、CO為4.65μm、SO2為8.69μm、H2O為6.6μm。根據(jù)不同氣體具有不同的特征波長(zhǎng)這個(gè)特點(diǎn)，就可把混合氣中某一組分的含量測(cè)量出來(lái)。金屬氣體分析所采用的紅外分析，均屬于不分光的紅外光譜分析。由于對(duì)稱(chēng)的雙原子氣體分子如N2、O2、H2、Cl2等，和單原子惰性氣體如He、Ar，其本身不吸收紅外線輻射，因此紅外線吸收光譜法不能分析H2、N2和O2。換言之，不分光紅外線吸收法測(cè)定CO和SO2時(shí)，H2、N2、O2不干擾測(cè)定。但水分子偶極矩很大，有強(qiáng)烈的吸收，所以一定要消除H2O的干擾。紅外檢測(cè)的定量依據(jù)氣體對(duì)紅外線能量的吸收遵從朗伯-比爾定律：式中：K被測(cè)氣體的紅外吸收系數(shù)（氣體種類(lèi)一定，K既定）

C被測(cè)氣體的濃度

L紅外吸收層的厚度（即池長(zhǎng)）

I0

紅外光源發(fā)出的紅外能量

I經(jīng)被測(cè)氣體吸收后剩余的紅外能量由上式可見(jiàn)：吸收產(chǎn)生的能量變化與氣體濃度不是線性關(guān)系，而是指數(shù)關(guān)系為使輸出信號(hào)與被測(cè)氣體濃度成線性關(guān)系，在電路中需加入線性校正電路。紅外檢測(cè)的定量依據(jù)上式兩邊取對(duì)數(shù)：所以，E—光密度（又稱(chēng)吸收度、消光度）在氣體分析儀器中，光程長(zhǎng)度（L）、氣體的吸收系數(shù)（K）是常數(shù)，儀器的光源也是固定的。透射光的強(qiáng)度（I）與光密度成對(duì)數(shù)關(guān)系，通過(guò)電子線路直接將對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字型的濃度結(jié)果顯示出來(lái)。在式中K是固定的，L在制造檢測(cè)器時(shí)就定下來(lái)的，所以E的大小直接反映了被測(cè)氣體的濃度，即E∽C；同時(shí)也可看出，如果在C不變的情況下，L越大，即E越大（即反應(yīng)越靈敏）所以加長(zhǎng)L，能提高檢測(cè)器的靈敏度?！t外池的基本結(jié)構(gòu)一個(gè)典型的紅外檢測(cè)單元由紅外光源、斬波馬達(dá)、精密波長(zhǎng)濾光片、聚光錐、帶有前置放大器的紅外檢測(cè)器和一個(gè)池體組成。紅外池的基本結(jié)構(gòu)斬波馬達(dá)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)“切割”光束，將光源調(diào)制為85Hz交變光，使到達(dá)檢測(cè)器中能量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)，這樣有利于抗拒干擾，增加檢測(cè)信號(hào)的信噪比，提高檢測(cè)的精度。紅外池的基本結(jié)構(gòu)濾光片是一種截取某一窄波長(zhǎng)光譜的裝置。濾光片的目的就是只允許待測(cè)氣體所對(duì)應(yīng)吸收的紅外線波段通過(guò)，其余的干擾組分所對(duì)應(yīng)吸收的紅外線波段全不讓通過(guò)，提高了測(cè)定的靈敏度和準(zhǔn)確度。紅外池的工作原理紅外光源由鎳鉻絲組成，加熱到850℃可輻射出可見(jiàn)光及紅外光譜所有波長(zhǎng)的光，經(jīng)斬波片將此光調(diào)制為85Hz的脈沖光源,射向池體,透過(guò)池體端面的藍(lán)寶石（CaF2）窗口，進(jìn)入池體腔內(nèi)，而后又透過(guò)另一端的藍(lán)寶石（CaF2）窗口，經(jīng)濾光片濾光后，由聚光錐把能量集中到半導(dǎo)體檢測(cè)器的含鋰（LiFO2或LiTaO3）二極管上，在此進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得電信號(hào)。當(dāng)紅外池中只通入載氣時(shí)，輸出的電壓為8.5V左右。當(dāng)被測(cè)氣體（CO2或SO2）經(jīng)過(guò)池體時(shí)，吸收紅外能量而引起測(cè)得電壓信號(hào)的變化，從而確定被測(cè)氣體的含量值。最新的紅外檢測(cè)池插拔式集成一體化設(shè)計(jì)，體積小巧無(wú)需人為調(diào)整檢測(cè)器輸出電壓，軟件實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)檢測(cè)器并保持最佳輸出值1KHz光電開(kāi)關(guān)取代85Hz斬波馬達(dá)，減少機(jī)械故障檢測(cè)器核心檢測(cè)元件增加保護(hù)裝置，延長(zhǎng)壽命熱導(dǎo)法熱導(dǎo)檢測(cè)的基本原理熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)原理熱導(dǎo)檢測(cè)惠斯頓電橋原理不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)，它反映了氣體帶走熱量的能力，所帶走的熱量與氣體含量成比例關(guān)系元素空氣H2HeH2O

O2N2ArCOCO2SO2熱導(dǎo)系數(shù)5.439334.05.75.63.85.43.31.6單位：(卡/厘米·秒·0C)×105

由熱導(dǎo)檢測(cè)的工作原理，我們可以看出，欲得到高靈敏度，除了熱敏元件外，所用的載氣與待測(cè)氣體的熱導(dǎo)系數(shù)相差越大越好，這樣儀器的靈敏度就高。所以說(shuō)一般分析N2采用He作載氣，分析H2采用Ar或N2作載氣。熱導(dǎo)檢測(cè)的基本原理

熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)原理圖

熱導(dǎo)池由池體和熱敏元件構(gòu)成，熱導(dǎo)池池體用不銹鋼塊制成，開(kāi)有2個(gè)大小相同，形狀完全對(duì)稱(chēng)的孔道，每個(gè)孔道內(nèi)固定一根金屬絲（一般用錸鎢絲），兩根金屬絲的長(zhǎng)短、粗細(xì)、電阻值都一樣，組成一對(duì)熱敏元件，并分成參比臂（池）和測(cè)量臂（池）。載氣以恒定流量流經(jīng)惠斯頓電橋的參比臂；待測(cè)氣體與載氣的混合氣體流經(jīng)惠斯頓電橋的測(cè)量臂。熱導(dǎo)檢測(cè)熱敏元件（錸鎢絲）參比臂測(cè)量臂

熱導(dǎo)池圖

熱導(dǎo)檢測(cè)熱導(dǎo)池橋路示意圖直流穩(wěn)壓電源B橋電流調(diào)節(jié)

參比氣流(參比臂)測(cè)量氣流(測(cè)量臂)A粗調(diào)R5細(xì)調(diào)R6R3R4R1R2熱導(dǎo)池橋路示意圖圖中R1、R3、R2、R4是由錸鎢絲組成的熱敏電阻，R1和R3為參比臂，R2和R4為測(cè)量臂，在一定的池溫（熱導(dǎo)池放在恒溫箱內(nèi)）和通入同一載氣（不分析時(shí)）的流速下，電橋處于平衡狀態(tài)，電路上兩阻值的乘積即R1R3＝R2R4，此時(shí)AB兩端無(wú)電壓輸出信號(hào)，在記錄儀上顯示的是一條直的基線，有時(shí)基線會(huì)發(fā)生漂移，可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R5和R6，當(dāng)測(cè)定試樣時(shí)，因?yàn)樵趨⒈缺凵贤ㄟ^(guò)的只是載氣，而在測(cè)量臂上通過(guò)的不僅有載氣，而且還有其它組份的氣體，由于被測(cè)組份和載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同，所以在測(cè)量臂與參比臂上被帶走的熱量亦不同，引起電阻絲溫度的變化，從而引起測(cè)量臂上阻值的改變，即R1R3≠R2R4，整個(gè)電橋失去平衡。在A、B兩端產(chǎn)生電壓差，此時(shí)就有一個(gè)電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)的大小正比于待測(cè)氣體的濃度。紅外檢測(cè)器和熱導(dǎo)檢測(cè)器的共同處及不同處共同處：紅外檢測(cè)器和熱導(dǎo)檢測(cè)器，都屬于高靈敏度的氣體分析檢測(cè)器，對(duì)它們的要求必須自身相當(dāng)穩(wěn)定（即在無(wú)測(cè)量氣體通入時(shí)，其輸出信號(hào)必須穩(wěn)定）或謂基線必須穩(wěn)定。因此，它們都必須處于恒電流，恒定的工作室溫度（一般在45℃，大于室溫），恒定的載氣壓力和流量條件下工作，這是相當(dāng)重要的，因?yàn)槿魏我粋€(gè)條件的不穩(wěn)定，就會(huì)引起檢測(cè)器自身輸出的不穩(wěn)定，從而嚴(yán)重影響檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度。紅外檢測(cè)器和熱導(dǎo)檢測(cè)器的不同處及共同處不同處紅外檢測(cè)是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋z測(cè)，熱導(dǎo)檢測(cè)是把熱能為電能的檢測(cè)，這是性質(zhì)的區(qū)別。另外紅外檢測(cè)器就其線性來(lái)說(shuō)是非線性關(guān)系，所以其檢測(cè)器必須事先用不同含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)予以校正其各分段的斜率或拐點(diǎn)，才能用于各含量元素的定量分析。紅外檢測(cè)是有選擇性的（針對(duì)性），從廣義講，紅外檢測(cè)只能檢測(cè)極性分子，從狹義上講，某一種紅外檢測(cè)器只能檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的某一個(gè)元素，如：CO2紅外檢測(cè)器只能檢測(cè)CO2，而不能檢測(cè)CO或SO2。而熱導(dǎo)檢測(cè)器，它是沒(méi)有針對(duì)性的，凡是有熱導(dǎo)系數(shù)的物質(zhì)，它都能檢測(cè)，所以用熱導(dǎo)檢測(cè)的物質(zhì)必須先經(jīng)過(guò)分離，才能作出定性，定量分析。氣體分析儀構(gòu)造基本構(gòu)造圖1爐子單元

4

控制單元

2

氣路系統(tǒng)打印機(jī)天平3檢測(cè)單元?dú)怏w分析儀構(gòu)造爐子單元：使試樣分解，釋放分析氣體。氣路系統(tǒng)：待測(cè)氣體的攜帶和輸送。檢測(cè)單元：測(cè)量不同氣體元素的含量?？刂茊卧嚎刂苾x器以及處理測(cè)量數(shù)據(jù)。儀器由4部分組成：爐子單元電極爐（脈沖爐）

惰性氣體載氣坩堝起到電阻的作用

最高7.5

kw作用在坩堝上產(chǎn)生最高可達(dá)3000oC的高溫循環(huán)水冷卻電極載氣試樣坩堝爐子單元電極爐（脈沖爐）

惰性氣體載氣坩堝起到電阻的作用

最高7.5

kw作用在坩堝上產(chǎn)生最高可達(dá)3000oC的高溫循環(huán)水冷卻電極載氣試樣坩堝爐子單元電極爐工作原理石墨坩堝放置于上下電極中間爐子單元電極爐工作原理石墨坩堝放置于上下電極中間坩堝作為電阻元件，在大電流作用下，能于數(shù)秒內(nèi)升溫至2000~3000℃爐子單元電極爐工作原理石墨坩堝放置于上下電極中間坩堝作為電阻元件，在大電流作用下，能于數(shù)秒內(nèi)升溫至2000~3000℃試樣落入熱的坩堝中熔融，釋放出各種形式的CO、CO2和N2爐子單元高頻感應(yīng)爐

坩堝試樣感應(yīng)線圈氧氣振蕩器電路產(chǎn)生18MHz高頻電源，輸出功率為2.2KW高頻電源在感應(yīng)線圈中，形成高頻交變電磁場(chǎng)試樣感應(yīng)產(chǎn)生渦流使試樣發(fā)熱熔融試樣的導(dǎo)磁導(dǎo)電性能、重量、助熔劑坩堝位于感應(yīng)線圈的幾何中心位置爐子單元高頻感應(yīng)爐

振蕩器電路18MHz高頻電源，輸出功率為2.2KW氧氣純度：99.99%0.5to1.0升/分氧槍3.0升/分沖洗助熔劑Lecocel,LecocelII,LeocelIII,LecocelIIHP,純鐵爐子單元高頻感應(yīng)爐

燃燒反應(yīng)C+O2=CO2andCOS+O2=SO2H+O2=H2O金屬和礦石+O2=氧化物微粒如何使分析成功坩堝助熔劑稱(chēng)樣量爐溫積分時(shí)間試樣處理如何使分析成功坩堝C，S分析所用的坩堝為25×25Φ的陶瓷坩堝，雖然坩堝在出廠時(shí)已經(jīng)用高溫焙燒處理，但由于保存時(shí)間，包裝，運(yùn)輸?shù)仍?，不可避免地?huì)接觸其它物質(zhì)和空氣，所以在使用前，坩堝必須經(jīng)過(guò)1000℃4小時(shí)以上的預(yù)處理（或于1200℃，20～30分鐘高溫處理），干燥箱冷卻至室溫后才能使用。使用中發(fā)現(xiàn)分析超低C、超低S樣時(shí)，最好使用熱的坩堝，消除熱坩堝在冷卻過(guò)程中不可避免地吸入水分，直接影響到分析結(jié)果。如何使分析成功助熔劑1.所使用的助熔劑在燃燒過(guò)程中必須是放熱的，通常助熔劑會(huì)幫助金屬更容易燃燒，其生成物必須是流體或疏松體。4.助熔劑的品種和用量要根據(jù)分析對(duì)象而定。對(duì)C和S分析來(lái)講，一般選用W、Sn或W＋Sn（4:1），純Fe（增加導(dǎo)磁性）、Cu（Cu是超低碳分析的最佳助熔劑，但是對(duì)S分析不太理想）；對(duì)H分析來(lái)說(shuō)，一般選用Sn作為助熔劑；對(duì)O和N分析來(lái)說(shuō)，可以選用ni或Sn作為助熔劑；為了加快和便于金屬中的氣體釋放完全，往往采取加助熔劑的辦法能得到較好的效果。助熔劑的品種很多，有：Fe、Cu、Ni、W、Sn等，但必須注意以下幾點(diǎn)：2.助熔劑在燃燒過(guò)程中，及其生成物，必須不吸收CO2、SO2等被測(cè)氣體，其本身熔點(diǎn)相對(duì)較低，能起到“導(dǎo)火線”作用，它能將樣品“點(diǎn)火”，并能象熔劑一樣溶解氧化物表皮，使樣品完全液體化。3.助熔劑本身的空白值（C、S、O、N、H的含量）越低越好，而且很穩(wěn)定，這對(duì)分析精度，準(zhǔn)確度相當(dāng)重要，特別是分析低含量樣品時(shí)。如何使分析成功助熔劑1勺LECOCELIIHP的空白值如何使分析成功稱(chēng)樣量1)影響到的空白值的波動(dòng)。雖然目前的氣體分析儀都具備重量自動(dòng)換算計(jì)算的功能，但應(yīng)該指出，稱(chēng)樣量不一致，會(huì)引起：2)引起高頻感應(yīng)電流的不一致，即燃燒溫度的波動(dòng)。3)引起試樣中氣體釋放的快與慢。如何使分析成功爐溫留意分析時(shí)反映爐溫?cái)?shù)值的指示情況爐溫直接影響到試樣中氣體的釋放，所以非常重要，要求爐溫始終保持穩(wěn)定。當(dāng)分析結(jié)束后，取下坩堝時(shí)，還要觀察一下試樣的熔融后的狀態(tài)是否良好。如何使分析成功積分時(shí)間每只樣品的分析時(shí)間（即積分時(shí)間），應(yīng)該和設(shè)定值基本一致，一旦發(fā)現(xiàn)積分時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)該引起注意，必須依次認(rèn)真檢查分析材料是否純凈、試劑是否失效、比較電平設(shè)置是否合理以及紅外池基線是否穩(wěn)定等原因。如何使分析成功試樣準(zhǔn)備固體試樣的準(zhǔn)備通常是用銼刀或磨盤(pán)打磨試樣表面。然后用合適的有機(jī)試劑（如丙酮）清洗試樣，然后用熱風(fēng)吹干。有時(shí)可以使用化學(xué)腐蝕的方法，但用的比較少。也可以用堿性洗液或有機(jī)試劑，在超聲波中清洗。有些學(xué)者在檢測(cè)超低碳時(shí)，將試樣在420-450℃中烘10分鐘，去除表面碳。氫的取制樣必須非常謹(jǐn)慎。從熔鑄金屬中取來(lái)的樣品必須迅速在水中淬火并儲(chǔ)藏在冷凍劑（如液氮）或丙酮和干冰的混合劑中，目的是為了減少氫擴(kuò)散。如何使分析成功試樣準(zhǔn)備打磨后如何使分析成功試樣準(zhǔn)備打磨后酸洗后如何使分析成功試樣準(zhǔn)備CopperWire:AnalyzedAsReceived如何使分析成功試樣準(zhǔn)備CopperWire:abradedThesamesamplewasabradedusingaflatmillfile.Theoxygenleveldroppedto2.9ppm.Alsonotetheoxygenprecisionimprovedfrom1.01to0.3ppm.如何使分析成功試樣準(zhǔn)備CopperWire:EtchedThissamplewasalsoetchedfor2minutesinasolutionof50mlH3PO4,28mlCH3COOH,and22mlofHNO3.Itwasthenrinsedtwiceinalcohol,anddriedwithwarmair.Theresultswereverysimilartothoseobtainedasreceived.如何使分析成功試樣準(zhǔn)備如何使分析成功試樣準(zhǔn)備如何使分析成功試樣準(zhǔn)備序號(hào)小塊樣屑樣樣品重碳%樣品重碳%10.2103.490.2013.1920.2003.500.2073.1030.2033.480.2032.8940.2003.510.2012.9850.2013.500.2103.0860.2043.490.2033.0470.2113.510.2043.1480.2083.510.2073.1090.2043.480.2042.94100.2073.490.2072.91平均值3.4983.04標(biāo)準(zhǔn)偏差0.010230.107相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.333.37球墨鑄鐵中總碳含量的測(cè)定化學(xué)室主要?dú)怏w分析儀CS-444TC-436ARRH-402TC-600CS-600碳硫分析儀CS－444概述

該儀器是美國(guó)Leco公司生產(chǎn)的用于測(cè)定碳、硫的紅外分析儀，其中碳的檢測(cè)器為CO2紅外檢測(cè)器（由高碳檢測(cè)器和低碳檢測(cè)器兩個(gè)串聯(lián)而成），硫的測(cè)定由SO2紅外檢測(cè)器來(lái)完成，它廣泛地應(yīng)用在鋼、鐵、原材料及有色金屬中的碳硫分析，是目前國(guó)際較為先進(jìn)的分析儀。該儀器還有改進(jìn)型CS－444LS和CS-600分析儀，對(duì)于超低碳超低硫的分析特別有效。碳硫分析儀CS－444工作原理當(dāng)分析樣品置于陶瓷坩堝中，在充滿(mǎn)氧的氣氛中，通過(guò)高頻爐的感應(yīng)，達(dá)到加熱熔融的目的，樣品中的C大部分被氧化成二氧化碳（CO2），少部分被氧化成一氧化碳（CO），樣品中的S被氧化成二氧化硫（SO