金屬材料分析相關知識
自然界中大約有70多種金屬,其中常見的有鐵、銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉛、鋅等。而合金是指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬結合而成,具有金屬特性的材料。常見的合金如鐵和碳所組成的鋼合金;鐵、鉻、鎳組成的不銹鋼;銅和鋅所形成的黃銅等。
金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。
黑色金屬又稱鋼鐵材料,包含純鐵,含碳 2%~4%的鑄鐵,含碳小于 2%的碳鋼,以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。
鐵是地球上最豐富且價廉的金屬元素,幾乎是所有的產業不可欠缺的基礎素材。從冰箱、廚具、洗衣機、汽車、鐵道、電車、鐵橋、船舶、電塔、樓宇、廠房、機械無不充斥著它的身影。
有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金,通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。合金的強度和硬度一般比純金屬高,并且電阻大、電阻溫度系數小,具有良好的綜合機械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鈦合金、鋅合金等。作為結構材料和功能材料廣泛應用于機械制造業、建筑業、電子工業、航空航天、核能利用等領域。
鑄態金屬組織缺陷
鑄態金屬常見的組織缺陷有縮孔、疏松、偏忻、內裂紋、氣泡和白點等。
縮孔
金屬在冷凝過程中由于體積的收縮而在鑄錠或鑄件心部形成管狀(或喇叭狀)或分散的孔洞,稱為縮孔。縮孔的相對體積與與液態金屬的溫度、冷卻條件以及鑄件的大小等有關。液態金屬的溫度越高,則液體與固體之間的體積差越大,而縮孔的體積也越大。向薄壁鑄型中澆注金屬時,型壁越薄、則受熱越快,液態金屬越不易冷卻,在剛澆完鑄型時,液態金屬的體積也越大,金屬冷凝后的縮孔也就越大。
疏松
在急速冷卻的條件下澆注金屬,可避免在鑄錠上部形成集中縮孔,但此時液體金屬與固態金屬之間的體積差仍保持一定的數值,雖然在表面上似乎已經消除了大的縮孔,可是有許多細小縮孔即疏松,分布在金屬的整個體積中。
鋼材在鍛造和軋制過程中,疏松情況可得到很大程度的改善,但若由于原鋼錠的疏松較為嚴重、壓縮比不足等原因,則在熱加工后較嚴重的疏松仍會存在。此外,當原鋼錠中存在著較多的氣泡,而在熱軋過程中焊合不良,或沸騰鋼中的氣泡分布不良,以致影響焊合,亦可能形成疏松。z89g88l5ysqw
疏松的存在具有較大的危害性,主要有以下幾種:(1)在鑄件中,由于疏松的存在,顯著降低其力學性能,可能使其在使用過程中成為疲勞源而發生斷裂。在用作液體容器或管道的鑄件中,有時會存在基本上相互連接的疏松,以致不能通過水壓試驗,或在使用過程中發生滲漏現象;(2)鋼材中如存在疏松,亦會降低其力學性能,但因在熱加工過程中一般能減少或消除疏松,故疏松對鋼材性能的影響比鑄件的小;(3)金屬中存在較嚴重的疏松,對機械加工后的表面粗糙度有一定的影響。
重金屬的定量檢測分析分類
1. 原子吸收光譜(簡稱:AAS),即原子吸收光譜法,是基于氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法,是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法。它在地質、冶金、機械、化工、農業、食品、輕工、生物醫藥、環境保護、材料科學等各個領域有廣泛的應用。該法主要適用樣品中微量及痕量組分分析。
2.分光光度法(spectrophotometry 縮寫為SP):一種是利用物質本身對紫外及可見光的吸收進行測定;另一種是生成有色化合物,即“顯色”,然后測定。雖然不少無機離子在紫外和可見光區有吸收,但因一般強度較弱,所以直接用于定量分析的較少。加入顯色劑使待測物質轉化為在紫外和可見光區有吸收的化合物來進行光度測定,這是目前應用最廣泛的測試手段。