第八章 有色金属及合金的分析

第八章

有色金属及合金的分析

在工业生产中，通常把其他非铁、钴、镍金属及其合金称为有色金属。

有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度（强度与密度之比）等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料。变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。铸造有色金属及其合金的牌号表示方法统一如下：①铸造有色纯金属的牌号为铜离心铸件Z+该金属元素符号+纯度百分含量数字(或用一短横加顺序号)。如ZAl99.5和ZTi-1。

②铸造有色合金的牌号为Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。混合稀土元素符号用RE表示。优质合金在牌号后标注字母“A”。有色金属的种类很多，本章仅对机械、仪表等工业中广泛使用的铝、铜、钛及轴承合金作简要介绍。

离心铸造铜蜗轮第一节铝及铝合金

一、铝及铝合金的性能特点

纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72），熔点低（660.4℃），导电、导热性能优良。抗大气腐蚀性能好，易于加工成形。具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。塑性高,断面收缩率为70%~90%，伸长率为32%~40%。工业纯铝牌号为L1,L2,L3,L4,L5,L6。L以后的数字愈大，其纯度愈低。含铝在99.93%以上的高纯铝牌号表示为L01~04，数字越大，纯度越高。

铝合金是航空航天飞行器的主要结构材料。航空上主要用于飞机的蒙皮、隔框、长梁、衍条和锻件、铸件等。一架波音747客机需要消耗约18.6吨铝。航天上主要用于气功加热温度在150℃以下的运载火箭和宇宙飞行器，如贮箱以及相间和级间段结构材料，也用在卫星、航天飞机等其它航天器结构上。铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。

铝合金型材铝铸件二、铝合金的分类铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。铝合金分类示意图变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类。三、铝合金的热处理

可热处理强化变形铝合金的热处理方法：固溶处理+时效。固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。

在室温下进行的时效称自然时效；在加热条件下进行的时效称人工时效。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。

温度一定时,随时效时间延长,时效曲线上出现峰值,超过峰值时间,析出相聚集长大,强度下降,为过时效。随时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。含4%Cu铝合金的时效曲线

四、铝合金的牌号、性能及用途

1、变形铝合金⑴变形铝及铝合金牌号表示方法

根据国家标准GB/T16474-96规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。冷凝器GB3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为：

防锈铝合金：LF+序号

硬铝合金：LY+序号

超硬铝合金：LC+序号锻铝合金：LD+序号铝合金波纹管铝合金制品⑵常用变形铝合金①防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg的主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。

卫星天线（LF2）汽化器（热交换管为LF21）常用的Al-Mn系合金有

LF21（3A21），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。铝合金变形铝合金(1)防锈铝合金(3×××、5×××系列)a.铝锰合金3A2l性能：抗蚀性很高，接近纯铝；强度不高，塑性好，焊接性能好，切削加工性能差。用途：飞机油箱、油管、铆钉等b.铝镁合金5A02、5A06、5805抗蚀性、塑性和焊接性与3A21接近，强度比3A2l高，而且比重小、抗疲劳性能好用途：飞机油箱、油管、铆钉和中等强度的冷压、焊接结构件②硬铝合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。可进行时效强化，也可进行变形强化。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。

飞机翼梁(腹板为硬铝合金)铝合金变形铝合金(2)硬铝(2×××系列)飞机结构上常用的硬铝合金 ①2024硬铝含有较多的铜镁合金元素，具有较高的强度和硬度、韧性、耐蚀性能。2A12硬铝成分和性能与2024相近。通常用来制造蒙皮、大梁、隔框、翼肋等主要受力构件。 ②2017硬铝：含有中等数量的铜镁合金元素，硬度、强度比2024低，但塑性高，易于进行冷压成型。通常用来制造蒙皮、桁条、操纵拉杆和铆钉等。③超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。时效强化效果超过硬铝合金。热态塑性好，但耐蚀性差。

飞机主起落架常用合金有LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机的大梁、起落架等。④锻铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金

常用牌号有LD7（2A70

）、LD8

（2A80

）、LD9（2A90

）等。用于制造150~225℃下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。压气机叶片铝合金锻造铝合金铝-镁-硅系列铝合金,加热时有良好的塑性,便于进行锻造成型。硬度与硬铝相近,具有良好的耐腐蚀性。常用的锻造铝合金是6A02、6151用途：制造发动机一些零件、直升机桨叶、摇臂、框架、接头等。铸造铝合金分类：Al-si系、Al-cu系、Al-Mg系、A1-zn系铸造铝合金代号：ZL加3位数字铸造性能好，比重小，比强度较高，有较高的抗蚀性和耐热性；但容易吸收气体形成气孔，组织较粗大。用途：制造油泵等附件壳体和仪表零件、发动机机匣和附件壳体等叶导轮美F-117隐身战斗机

（所用材料大部分是铝合金）2、铸造铝合金包括：Al-Si系：代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系：代号为ZL4+两位数字顺序号⑴Al-Si系铸造铝合金

又称硅铝明。其中ZL102（ZAlSi12）是含12%Si的铝硅二元合金，称为简单硅铝明。

在普通铸造条件下，ZL102组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀的共晶体加一次固溶体组织，以提高性能。未变质处理

经变质处理

ZL102的铸态组织加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。活塞(裙部为铝硅合金)⑵Al-Cu系铸造铝合金这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽缸头⑶Al-Mg系铸造铝合金这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性低。常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)⑷Al-Zn系铸造铝合金这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞(ZL401)常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。第二节铜及铜合金

一、铜及铜合金的性能特点纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。

纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。

铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。铜管铜冷却器二、黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。

法兰阀闸阀1、普通黄铜铜与锌的二元合金称为普通黄铜。加工普通黄铜的牌号为：H（黄）+表示铜平均百分含量的数字，如H68。从铜锌合金相图可以看出黄铜有和+’两种组织，分别称单相黄铜和两相黄铜。

普通黄铜的显微组织

单相黄铜

两相黄铜

单相黄铜塑性好。常用牌号有H80、H70、H68。适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。两相黄铜热塑性好，强度高。常用牌号有H59、H62。适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。冷凝器管汽车机油泵衬套2、特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入Al、

Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni

等元素形成特殊黄铜。

加工特殊黄铜的牌号为：H（黄）+主加元素符号（Zn除外）+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量，如HPb59-1。特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。

黄铜制品常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe95-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等。主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。三、青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。

加工青铜的牌号为：Q+主加元素符号及其平均百分含量+其他元素平均百分含量如QSn4-3（含4%Sn、3%Zn)。常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。

青铜制品1、锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为3~14%。

锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小。锡青铜具有良好的耐蚀性，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。

常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。插座簧片阀门零件方螺母锁块2、铝青铜以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5~11%。强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。大型水力发电设备中的抗磨环3、铍青铜以铍为主加元素的铜合金,铍含量为1.7~2.5%。具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等。用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。铍青铜制品四、白铜以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分普通白铜和特殊白铜。普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。普通白铜牌号：B+镍的平均百分含量，如B5。常用牌号有B5、B19等。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械,仪表零件及冷凝器,蒸馏器,热交换器等。

白铜件特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号如BMn40-1.5（康铜）、BMn43-0.5（考铜）。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。康铜热偶白铜型材第三节钛及钛合金

一、工业纯钛

纯钛密度小，熔点高，在882.5℃发生同素异构转变-Ti⇌-Ti。-Ti具有体心立方晶格，-Ti具有密排六方晶格。纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。钛合金优点1．比强度高工业纯钛强度达350一700MPa，钛合金强度可达1200MPa，和调质结构钢相近。由于钛合金的密度比钢低得多，因此钛台金具有比其它金属材料都高的比强度，这正是钛及钛舍金适于用作航空材料的主要原因。

2．热强度高钛的熔点高，再结晶温度也高，因面钛及其合金具有较高的热强度，目前钛合金使用温度可达500度，并向600度的温度发展。

3．抗蚀性高钛表面能形成一层致密、牢固的由氧化物和氯化物组成的保护膜，因此具有很好的抗蚀性能。钛及钛合金在潮湿大气、海水、氧化性酸(硝酸、铬酸等)和大多数有机酸中，其抗蚀性和不锈钢相当，甚至超过不锈钢。钛及钛合金作为一种高抗蚀性材料，己在航空、化工、造船及医疗等部门得到广泛应用。钛合金缺点

1、切削加工性差钛的导热性差(仅为铁的l／5．铝的t／3)．摩擦系数大，切削时容易升温，也容易粘刀从而切削速度低．并降低了刀具寿命，影响了零件表面光洁度。

2、热加工工艺性差加热到600℃以上时，钛及钛合金极易吸收氢、氯、氧等气体而使其性能变脆。使得铸造、锻压、焊接和热处理等工艺都存在一定的困难，热加工工艺过程只能在真空或保护气氛中进行。

3、冷压加工性差由于钛及其合金的屈强比较高，表明应力接近于断裂强度时才发生塑性变形．因此．塑性变形困难，也容易造成开裂。4、硬度低、抗磨性差一般不宜用来制造要求耐磨性高的零件。

纯钛主要用于350℃以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。

钛钢复合反应釜钛管换热器钛制蒸馏塔二、钛合金纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。按退火组织，钛合金可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金三类，它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号表示。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0~TA3为工业纯钛。钛合金泵1、型钛合金主加元素为铝，还有锡、硼等。

不能热处理强化，通常在退火状态下使用，组织为单相固溶体。

强度低于其他两类钛合金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越。钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵壳体常用牌号有TA5、TA7等主要用于制造500℃以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。

钛合金卫星框架钛合金液下泵2、型钛合金加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。经淬火加时效处理后，组织为相基体上分布着细小的相粒子。这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，应用受到限制。钛合金管钛合金管应用型钛合金有TB2、TB3、TB4三个牌号。主要用于350℃以下工作的结构件和紧固件，如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。钛合金棒β钛合金眼镜架3、+型钛合金加入的合金元素有铝、钒、钼铬等。可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。钛合金列管式换热器+型钛合金共有九个牌号，其中以TC4应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为++时效析出的针状。α+β钛合金组织α+β钛合金组织（电镜）+型钛合金主要用于制造400℃以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等。

飞机发动机叶片、盘涡喷13AⅡ发动机第四节轴承合金

制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。

一、组织性能要求当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。对轴承合金的性能要求：

⑴足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷。⑵较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。⑶较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点。当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点（基体）则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用。软基体(或质点)还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用,以避免擦伤轴颈。

ZSnSb11Cu6合金的显微组织

（基体+白亮块状SnSb+星状Cu3Sn）1、锡基轴承合金

是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。典型牌号为ZSnSb11Cu6。

二、常用轴承合金工业上常用的是锡基、铅基轴承合金，又称巴氏合金。锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温度不超过150℃，价格高。巴氏合金轴瓦广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。2、铅基轴承合金是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金，也是软基体硬质点型轴承合金。典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2。ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织[(+)共晶基体+方块状SnSb+针状Cu3Sn]

铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自润滑性。常用于低速、低载条件下工作的设备，如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。内燃机轴瓦锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法，将它们镶铸在低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的内衬，成为双金属轴承。表面保护层

减磨层

镍栅层

轴承合金

衬背

1、滴定法（常量）2、光度法（含量低）分析方法：一、铬普通钢：小于0.3%一般钢：0.5%~2%镍铬钢：1%~4%高速工具钢：5%含量最高可达20%含量：第五节合金的分析

滴定法：银盐-过硫酸铵氧化滴定法滴定原理：氧化还原滴定先用氧化剂将Cr(Ⅲ)氧化至Cr(Ⅵ)，然后用还原剂滴定。过硫酸铵为氧化剂，硝酸银为催化剂主要反应：Cr3++3S2O82-+4H2O=CrO42-+6SO42-+8H+CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O或加入过量的标准的亚铁溶液，然后用高锰酸钾滴定过量的Fe2+。注意事项：

1、试样分解时，医用16%H2SO4-8%H3PO4混合液

2、氧化时，酸度控制为3%~8%的H2SO4介质，浓度太大，铬氧化迟缓；浓度太小，易产生MnO2沉淀

3、用亚铁直接滴定时，钒会产生干扰。光度法：二苯偕肼法原理：先将试样溶解用过硫酸铵-硝酸银氧化剂将Cr(Ⅲ)氧化至Cr(Ⅵ)，加入EDTA掩蔽铁，在0.4mol/L的酸度下，二苯偕肼被氧化并生成一种可溶性紫红色络合物

λmax=540nm，吸光度与铬量在一定范围内有线性关系，灵敏度为0.002ug/mlCr3++3S2O82-+4H2O=CrO42-+6SO42-+8H+主要反应：二苯基偶氮碳酰肼紫红色络合物

λmax=540nmCr3+和二苯基偶氮碳酰肼显色反应生成配合物显色酸度：0.012~0.15mol/L的H2SO4，酸度低显色慢，酸度高色泽不稳定。1、重量法2、滴定法3、光度法分析方法：二、镍普通钢：小于0.2%结构钢、弹簧钢：小于0.5%不锈钢、耐热钢：百分之几到百分之几十含量:1、镍试剂（丁二酮肟）是测定镍的有效试剂2、Co会产生干扰3、低含量测定的光度法大多数是多元配合物光度法特点：重量法原理：ph在6~10.2的醋酸盐或氨性介质中

Ni2+与丁二酮肟反应生成酒红色的丁二酮肟镍晶型沉淀，经过滤，洗涤、烘干称重或灼烧成NiO2后称重。由于丁二酮肟在水溶液中随ph不同而存在下列平衡溶液ph过高或过低都会使沉淀溶解度增大，沉淀不完全滴定法原理：得到丁二酮肟镍沉淀后，用硝酸和高氯酸将沉淀分解得到Ni2+,在PH=10的氨性缓冲液，以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA滴定。其水溶液呈深紫色，并随pH不同而不同，在碱性溶液中呈深蓝色，在酸性溶液中为无色。紫脲酸胺指示剂跟金属离子结合的颜色钙离子：粉红（pH>10NaOH溶液）钴离子：黄（pH8-10氨缓冲液）铜离子：橙（pH≈4醋酸缓冲液）或黄（pH7-8氨缓冲液）镍离子：黄（pH8.5-11.5氨缓冲液）

锌离子：粉红（pH5-7醋酸缓冲液)光度法：原理：试样分解后，在碱性溶液中将Ni2+氧化成Ni4+,然后与丁二酮肟生产红色络合物。络合物的组成和稳定性与显色酸度有关1、若在酸性介质中显色，生成鲜红色络合物，不稳定2、PH小于11的氨性介质中，生成镍:丁二酮肟=1:2的络合物，λmax=400nm，稳定性差3、PH大于12强碱性溶液，生成镍:丁二酮肟=1:3的络合物，λmax=460~470nm，可稳定24小时以上铁铝铬的干扰用焦磷酸盐掩蔽三、钼普通钢：小于1%不锈钢、高速工具钢：5%~9%含量:固溶体和碳化物可增加钢的淬透性、热硬度性、热强性，防止回火脆性，改善磁性存在形式:1、重量法2、滴定法3、光度法分析方法：但由于钼在钢中的含量低，通常使用光度法例如：国家标准和ISO标准：硫氰酸盐光度法硫氰酸盐光度法原理：试样经硝酸分解后，用硫酸或高氯酸蒸发至冒烟（破坏碳化物和控制酸度）在酸性溶液中，用SnCl2还原Mo(VI)成Mo(V)，Mo(V)与SCN-生成橙红色的络合物，

λmax=470nm该显示体系显色反应速度快，但稳定性差，受温度影响较大，在25℃可稳定30min，大于25℃褪色较快，在30℃因硫氰酸盐分解而迅速褪色。解决方法：将显示产物用有机溶剂萃取后在有机相中测定吸光度，稳定性增强。四、钒普通钢：0.02%~0.3%合金钢：1%~4%含量:固溶体和碳化物可增加钢的特殊机械性能：抗张强度、屈服点和高温强度。存在形式:1、滴定法2、光度法分析方法：

钒的碳化物很稳定，几乎不溶于硫酸和盐酸，一般用氧化性强的硝酸、高氯酸等溶解KMnO4—Fe2+滴定法原理：试样分解后，在室温下用KMnO4将钒(IV)氧化为钒(V)，用NaNO2出去过量的KMnO4，尿素出去过量的NaNO2，以N-苯基邻氨基苯甲酸为指示剂，用Fe2+

滴定。检验钢中的钒，测定重铬酸钾和钒酸盐的试剂。医药中间体

分析试剂及氧化还原指示剂注意事项：用KMnO4将钒(IV)氧化为钒(V)，酸度：3%~8%硫酸介质。温度控制在30℃以下，温度太高或KMnO4用量大，Cr3+产生干扰滴定时酸度易控制在6~8mol/L钽试剂-氯仿萃取光度法原理：试样分解后，在室温下用KMnO4将钒(IV)氧化为钒(V)，用NaNO2出去过量的KMnO4，在酸性介质中钽试剂（N-苯甲酰-N-苯基羟胺）与钒(V)生成一种可被氯仿萃取光度法。λmax=535nm注意事项：反应必须在酸性介质中进行，且钒呈五价。五、钛固溶体和碳化物可提高钢的硬度、细化晶粒，又能降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。存在形式:不锈钢：0.1%~2%部分耐热合金：2%~6%含量:主要是光度法分析方法：过氧化氢光度法原理：在酸性条件下，TiO2+与H2O2形成黄色的[TiO(H2O2)]2+配离子，λmax=405nm注意事项：酸性介质可以是硫酸、硝酸、过氯酸，在盐酸介质中会形成TiCl62-状态存在，干扰测定。一般在5%~6%的硫酸中进行显色。显色反应速度和稳定性受温度影响，温度低，稳定性好，但反应速度慢；温度控制在20~25℃，3min可显色完全，稳定时间1h以上。二安替比林甲烷光度法原理：在酸性条件下，Ti（IV）与二安替比林甲烷形成黄色的1:3配合物，λmax=390nm注意事项：酸性介质2~3mol/L的盐酸，显色剂的浓度为0.03mol/L，1h显色完全，稳定24h以上。配合物可与Br-、SCN-等形成疏水性的离子缔合物，用有机溶剂萃取可提高测定的灵敏性。钛铁试剂光度法原理：在pH=4.7~4.9，钛铁试剂与钛形成黄色的配合物，λmax=410nm注意事项：显色时间30-40min，稳定4h以上铁对钛的测定有干扰，先加还原剂可消除影响

1.光谱分析仪。优点是一次可以分析多种元素，精度较高。缺点是价格太高，一套几十万到上百万，所以目前只有少数大型企业使用。

2.分光光度计。优点是检测波长选择方便，价格不高。缺点是检测结果不能直接显示（要换算）；没有曲线建立调用功能，检测不同元素每次要重新定标；比色皿放入和倒出液体不方便；对操作人员的化学分析基础知识要求高，因此不能适应企业现场在线检测分析的需要。

3.比色元素分析仪。优点是使用方便，价格也不高，对操作人员的化学分析基础要求不高，因此被广泛用于企业生产检验现场分析。但由于其产生的历史原因，存在先天性缺陷。金属元素分析仪

1.测量波长为预设固定，不能连续可调，虽说有些机型可以更换（通过更换滤光片或发光二极管），但对于用户来说仍嫌繁琐，遇到测量超出仪器通道数的元素种类或要检测不同合金材料时，尤其不方便。2.测量光源大多为直流灯泡加滤光片或冷光源发光二极管，其波长准确度较差。元素分析仪大多应用的滤光片，效果最好的也只能达到±15nm。

金属多元素分析仪

主要特点

★是国内较新型的一款多元素分析仪，可检测普碳钢、低合金钢、高合金钢、生铸铁、球铁、合金铸铁等多种材料中的Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti等多种元素。★包含、微机高速分析仪的所有功能；★采用品牌电脑微机控制,中文菜单式操作,台式打印机打印分析结果；★每台仪器设有五个大通道,每个通道可贮存30条工作曲线,每条工作曲线可检测一种元素含量，原则上共可检测150种元素含量不锈钢分析仪◆量程范围：0~1.999A吸光度值，0~99.9990％浓度值

◆测量精度：符合GB223.3~5-88标准

◆可测元素：黑色金属中硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、钛、稀土、镁等。主要特点：

◆采用“智能动态跟踪”和“标准曲线的非线性回归”技术，结果数显直读，自动打印。

◆采用微机控制及数据处理，可储存九条工作曲线，并可进行曲线修正，具有断电数据保护等功能。

◆仪器设计合理，改变波长，优色杯，称样量，以及合理利用曲线，可以扩大测量元素的品种及含量范围。

◆采用冷光源，避免灯泡易烧或过热造成数据不稳定等问题。特别推荐：适合于碳钢、合金钢、生铸铁、合金铸铁、球铁等。2011C型高频红外碳硫分析仪1、测量范围：碳：0.00001-10.0000%（可扩至99.999%）硫：0.00001-2.0000%（可扩至99.999%）2、分析时间：一般在35秒左右（不含取样、称样时间）3、准确度及精密度：准确度：碳符合ISO9556标准、硫符合ISO4935标准精密度：符合国家计量检定规程JJG395-97标准4、燃烧功率：≥2.5KVA、振荡频率：20MHz5、输入输出设备：进口电子天平120g/0.1mg

品牌商用微机及激光打印机A46、工作电源：AC220V

50H7、工作环境：温度10-30℃，相对湿度≤75%1、Windows全中文操作界面，操作方便，简单易学；2、动态显示分析过程中的各项数据和碳硫释放曲线；3、碳硫整体化检测池，可扩展为双碳、双硫；4、高频感应炉输出功率大，且功率可调，炉头自动清扫；5、采用低噪声、高灵敏度、高稳定性的抗干扰红外检测器；6、关键部件均采用进口器件，保证了仪器的稳定性和高品质；7、适用于各种固体材料中碳硫的分析第二节铝合金分析概述铝的测定铁的测定硅的测定铜的测定镁的测定锌的测定概述概述类型：铝合金通常分为铸造用铝合金和压力用铝合金，后者又叫熟合金或变形铝合金。

铸造铝合金分为简单的铝硅合金、特殊铝合金如铝硅镁、铝硅铜、铝铜铸造合金、铝镁铸造合金、铝锌铸造合金等。变形铝合金根据其性能和用途的不同通常分为铝、硬铝、防锈铝、线铝、锻铝、超硬铝、特殊铝和耐热铝等。成分：铝是主体元素，纯铝中一般含97%以上；分为高级铝和工业用铝。铸造铝合金含80%左右，而变形铝合金通常在90%左右。一般纯铝中含有硅、铁、铜等元素，各种铝合金中常见有硅、镁、锌、铜、锰等元素，个别的铝合金还含有镍、铬。分析方法以光度法为主。3分解样品方法：铝及其合金试样的分解常用NaOH，不溶性的残渣再用HNO3溶解。不直接用HNO3或浓H2SO4溶解，以免钝化。有时也用HCl溶解，不溶性残渣再用HNO3分解。

测定原理铝的测定

1、纯铝中铝的测定方法可采用EDTA置换滴定法。该法在微酸性溶液中加入过量的一定量的EDTA标准滴定溶液，使铁、锌、铜等元素与之形成配合物然后在乙酸存在下，煮沸使铝全部形成配合物，选择合适的指示剂，用其他金属的标准滴定溶液返滴过量的EDTA，例如：锌（二甲酚橙或双硫腙）、铜（1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚

简称PAN）、铅（二甲酚橙）。氟化物置换滴定法加入氟化物使Al—EDTA解蔽，释放出与铝等量的EDTA，再用硝酸铅标准滴定溶液滴定，由此计算铝的质量分数。锡、钛与EDTA形成的配合物，同样被氟化物所取代，而释放出等量的EDTA，结果偏高。但通常纯铝中的锡、钛含量很低，可不考虑其干扰。若含