固體中氧分析原理

氧在固態(tài)鋼中的溶解度很小，大部分以氧化物形式存在，如 AL2O3、SiO2、MnO、FeO、TiO2、Cr2O3、MgO、ZrO2、CaO、Fe2O3、Fe3O4。這些氧化物夾雜很少以簡(jiǎn)單氧化物形式存在，常以各種復(fù)雜氧化物形式存在，如

MnO-SiO2-Al2O3系氧化物，含有鋼玉、石英、錳尖晶石等；FexMn1-xO-SiO2-Al2O3氧化物，含有鐵尖晶石；MgO-SiO2-Al2O3 系氧化物和 CaO-SiO2-Al2O3 系氧化物。這些非金屬夾雜會(huì)導(dǎo)致鋼的機(jī)械性能（如張力、延展性、硬度和疲勞性）、物理性能（如密度、熱膨脹性和比熱容）、抗腐蝕性(濕度和高溫)和可焊接性顯著下降。氧的檢測(cè)通過紅外分析器來完成。紅外分析器由紅外光源發(fā)出穩(wěn)定的光信號(hào)，經(jīng)過切光器，調(diào)制為光脈沖（交流光信號(hào)），交替通過氣室的不同測(cè)量池，被檢測(cè)器吸收。當(dāng)測(cè)量池通入零氣時(shí)，儀器的輸出信號(hào)為零。當(dāng)測(cè)量池中通入被測(cè)氣時(shí)，測(cè)量池中的輻射能量被相應(yīng)吸收，經(jīng)放大器后便產(chǎn)生一個(gè)與被測(cè)氣濃度成某種函數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)，該微量信號(hào)經(jīng)放大處理輸出到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集板，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件采集、處理、積分、運(yùn)算，得到被測(cè)樣品所含氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

固體中氮分析原理

鋼中的雜質(zhì)氮是在冶煉、加工等過程中由原材料及氣氛中吸入、殘留于鋼中造成的。在一定情況下，氮也作為一種重要的合金元素從中間合金或用滲入的方式加入。氮在鋼中的含量因冶煉方式、熱處理制度和鋼種的合金成份而變動(dòng)，一般為 0.001%-0.50%，若經(jīng)氮化處理，鋼件表層的氮量可達(dá) 1%-6%。鋼中的氮絕大部分是與合金元素形成氮化物或碳氮化物，部分以原子狀態(tài)固溶于鋼中，較少數(shù)情況下，氮以分子狀態(tài)夾雜于氣泡中或吸附在鋼的表面。氮是一種形成穩(wěn)定奧氏體能力很強(qiáng)的元素，可在不降低塑性的前提下提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐腐蝕性。氮與鉻、鎢、鉬等元素形成彌散穩(wěn)定的氮化物后將極度地提高鋼的蠕變和持久強(qiáng)度。對(duì)鋼件表面滲氮處理得到高度彌散的氮化物層，可獲得良好的綜合力學(xué)性能。氮還影響鋼的電磁性能。如在硅鋼中，含有氮化鋁將導(dǎo)致矯頑力增大和導(dǎo)磁率降低，但利用硫化錳和氮化鋁的有利夾雜，可以穩(wěn)定地獲得大晶粒的高取向組織和高磁感的冷軋硅鋼片。氮對(duì)鋼液有不利影響，如使低碳鋼在提高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)韌性降低，缺口敏感性增加，并產(chǎn)生蘭脆現(xiàn)象同時(shí)，當(dāng)?shù)枯^高時(shí)將使鋼的宏觀組織疏松，甚至產(chǎn)生氣泡，使熱或冷的變形加工發(fā)生困難。因此，對(duì)鋼中氮進(jìn)行測(cè)定和了解，為控制冶煉和加工工藝提供了技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)，具有重要的意義。自從六十年代初 A.M.Baccemah 等人將脈沖加熱技術(shù)應(yīng)用于金屬中氣體分析以來，這種方法得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，利用該技術(shù)制成的氣體分析儀不斷完善并發(fā)展，逐步趨于智能化，簡(jiǎn)便化。越來越多的實(shí)驗(yàn)室都選用儀器來完成樣品的分析，避開化學(xué)法中配制溶液、選擇溶液等復(fù)雜操作。目前高溫合金、生鐵及鑄鐵、金屬功能材料等金屬中氮的檢測(cè)均采用脈沖加熱惰性氣體熔融熱導(dǎo)檢測(cè)法。脈沖加熱惰性氣體熔融熱導(dǎo)檢測(cè)法（JISG1228-86, ISO10720:1997）適用于鋼鐵中全范圍氮的測(cè)定。

鋼中氫及其對(duì)鋼材性能的影響

氫對(duì)鋼造成很多嚴(yán)重缺陷，危害性極大。白點(diǎn)是氫造成的嚴(yán)重缺陷之一。五十年代美國(guó)曾發(fā)生幾起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和葉輪脆性斷裂的嚴(yán)重事故，據(jù)斷口分析其原因之一就是存在白點(diǎn)。  

粉末冶金，作為公認(rèn)的綠色、、低碳、可持續(xù)性制造技術(shù)，是基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。粉末冶金材料和零件已成為新材料及高技術(shù)發(fā)展不可或缺的組成部分。越來越受到世界各國(guó)制造業(yè)和政府的高度重視。粉末冶金系列產(chǎn)品在冶金、機(jī)械、汽車、摩托車、家電、紡織、化工、環(huán)保、能源等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在工業(yè)中，如運(yùn)載火箭、、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核工業(yè)，電子工業(yè)中使用的耐熱耐蝕、減摩耐磨和摩擦材料，一些關(guān)鍵產(chǎn)品只能用粉末冶金工藝技術(shù)制造。納米技術(shù)工藝和納米粉末產(chǎn)品也進(jìn)入了粉末冶金的新興領(lǐng)域中，凸顯了粉末冶金新技術(shù)、新工藝、新材料的重要性。因此，在世界范圍內(nèi)，粉末冶金技術(shù)一直是倍受關(guān)注的材料科學(xué)領(lǐng)域?？梢灶A(yù)期，其將在、現(xiàn)代汽車、機(jī)床工具裝備、新一代信息技術(shù)基礎(chǔ)器件和新型、能源等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

粉末冶金中氧含量的分析對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。

氧氮?dú)浞治鰞x采用脈沖加熱熔融-惰氣保護(hù)還原—熱導(dǎo)紅外檢測(cè)原理，可應(yīng)用于粉末及粉末制品中的氧、氮、氫元素含量測(cè)定。用紅外吸收法測(cè)定氧，熱導(dǎo)法測(cè)定氮和氫。粉末中較高氧含量會(huì)降低壓制性能、壓坯強(qiáng)度和燒結(jié)制品的力學(xué)性能，但對(duì)于一些特殊材料一定的氧含量會(huì)提高材料的性能，因此對(duì)于不同氧含量的準(zhǔn)確測(cè)定在粉末冶金行業(yè)有著重要的意義，不僅可以提高產(chǎn)品的性能而且對(duì)改善制造工藝提出了重要的質(zhì)量控制依據(jù)。