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钢铁化学成分分析范文1
关键词：起重机 钢丝绳 断裂 陈旧断口 失效分析
一、情况简介
某汽车起重机在试吊一重约1吨的角块的过程中小钩钢丝绳发生整体断裂。事故钢丝绳材质为65钢，结构为6×37+FC，钢丝与钢丝之间为点接触，捻制方法为右交互捻ZS。为查明钢丝绳断裂原因，避免类似事故的再发生，笔者对事故中的钢丝绳取样进行了检验和分析。
二、理化检验
1.宏观检验
图1为断裂钢丝绳。事故发生时，图1所示一端与吊臂相连，断裂处形貌呈花簇状。图2为事故钢丝绳表面宏观形貌，钢丝绳表面有大量油污、颗粒，外层钢丝磨损严重。
远离断裂位置取样，使用LAB-M11直读光谱仪进行化学成分分析，结果见表2。该钢丝绳的化学成分符合GB/T 699-1999《优质碳素结构钢》对65钢成分的技术要求。
3.力学性能试验
在靠近事故钢丝绳断裂处取样，样品长度1m，置于WAW-2000C型万能试验机上进行拉伸试验。结果显示，事故钢丝绳的破断拉力为92.362kN。
4.金相检验
从钢丝绳断裂部位截取轴向和横截面试样，经镶嵌、磨抛和4%（体积分数）硝酸酒精溶液腐蚀后进行显微组织观察。图3为事故钢丝绳轴向显微组织，可以看出，近断裂面处与远断裂面处的组织均为回火索氏体+铁素体，铁素体呈长条状。图4为事故钢丝绳的横截面显微组织，部分钢丝已严重磨损，回火索氏体和铁素体分布均匀。
5.硬度测试
截取事故钢丝绳横截面，经镶嵌、磨抛后，置于Durascan-20显微硬度计上进行维氏硬度测试，结果如表3所示，符合中高碳钢丝经淬火+高温回火处理后的硬度要求。
6.扫描电镜及能谱分析
将钢丝绳断口置于扫描电镜下观察。图5为1#钢丝的断口形貌。钢丝绳共有6股，其中4股钢丝的断口形貌均与1#钢丝类似，钢丝表面平齐，断口与钢丝轴向呈一定角度，属于由剪切力作用形成的解理断口。从图6中可以发现其断口有絮状组织，对其进行能谱（EDS）分析，结果表明，絮状组织中氧含量较高，如图7所示，说明其已被氧化，在此次事故发生前已发生断裂，属于陈旧断口。
另2股钢丝的断口形貌与如图8所示的2#钢丝断口类似，断口均呈杯锥状，中部疏松纤维区、临近的快速解理区和最外沿的剪切唇区，属于典型的拉伸断口[1]。纤维区分布有大量细小的等轴韧窝，见图9，韧窝边缘清晰，棱角分明，表明其为一个新鲜断口，是在此次事故中由于受到轴向拉应力而造成的断裂。
三、分析结论与建议
1.结论
断裂钢丝绳的结构、捻制方式、化学成分、金相组织、硬度均符合相关标准或技术要求。钢丝存在严重的挤压、磨损变形。事故发生前，钢丝绳已有4股断裂，断裂方式为剪切力作用下的解理断裂，属于陈旧断口，剩余未断的2股钢丝最终在事故发生时因受过大的轴向拉应力而断裂。
2.建议
2.1严禁钢丝绳过载使用、挤压变形，且避免受到剧烈的冲击和振动。
2.2应定期对钢丝绳进行检查，检查的内容包括：是否存在断丝、油脂是否流失或失效等[2]。
参考文献
钢铁化学成分分析范文2
关键词：主销轴 夹杂物 偏析 断裂
中图分类号：TG157 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-015-03
某公司提供以下情况：履带主销轴（以下简称：轴）在挖掘机上与履带配合使用，轴工作时受弯曲应力，在碎石路面上工作185 h发生断裂。轴外形尺寸为 36 mm2 mm。轴为韩国牌号S43BC，具体的成分、热加工工艺等均保密。委托者称成分接近GB/T 699-1999《碳素结构钢》中的45号钢。略知轴加工工序：轧制调质处理冷加工高频炉淬火回火。技术要求：轴表面硬度55～60 HRC，芯部硬度285～330 HB，淬火层深度3.0～5.0 mm（≥45 HRC）。与轴配合使用的履带要求表面硬度38～49 HRC，询问委托者硬度为什么相差这么多，回答不知道，是仿造的。
1 试验结果与分析
1.1 宏观检验
轴断裂样品形貌见图1，图2。宏观断口观察，如图3所示，断口有一定斜度，无宏观疲劳纹，有明显的撕裂岭与河流花样，呈脆性断口特征。裂纹源在箭头a处，受力后裂纹快速扩展，大约到断口半径处后又以箭头b处为裂纹源再次扩展直至轴断裂。
1.2 化学成分分析
在断裂的轴上取样进行化学成分分析，其中C、S含量采用HCS-140型高频红外碳硫分析仪检测，其余元素依据GB/T 223系列标准检测。检测结果见表1，结果表明其C含量高于技术要求。
1.3 硬度及淬火层深度测定
依据GB/T 230.1-2009《金属材料 洛氏硬度试验 第一部分：试验方法》标准，采用LR-300TDL型洛氏硬度计对轴表面硬度进行检测，检测结果见表2。技术要求：深度3.0～5.0 mm范围内硬度≥45 HRC，实际检测深度为3.3 mm，硬度值检测结果符合技术条件要求。
1.4 微观断口观察
使用日本日立株式会社，型号S-4800场发射扫描电子显微镜对断口进行扫描观察，图4（a）为裂纹源a位置，纵裂纹从轴表面向心部扩展，无疲劳辉纹。裂纹处放大1000X裂纹分布有较多的球状物P的还镶嵌在凹坑中5明是D类非金属夹杂物，见图4（b）。对裂纹扩展区进行观察，可以看见清晰的河流状花样，呈现解理断口特征，属于脆性开裂断口，见图4（c）。
1.5 金相检测分析
在Axio Observer.Alm型金相显微镜上分别对断裂轴进行非金属夹杂物含量的测定和显微组织观察。
观察断口横截面金相组织，在裂纹源a附近观测到两条尚未交叉的纵向裂纹，见图5。裂纹位置处于淬火区域，裂纹a与裂纹b成一定角度。两条裂纹刚直形如闪电，并沿晶界扩展，裂纹两侧无氧化脱碳现象，属于淬火裂纹。
2 分析讨论
根据上述检测，此轴存在以下缺陷：
牌号接近45号钢，碳含量却达到55号钢，而钢中的含碳量对高频淬火形成裂纹的敏感性的影响十分强烈。实践证明，45号钢的含碳量接近上限时，高频淬火过程的开裂现象将急剧增加，增大了热裂和冷裂倾向。
根据生产工序，轴应该是轧制件。金相检测结果存在树枝状结晶，说明没有经过良好的轧制，有较严重的偏析，降低了轴的性能；偏析严重及树枝状晶，高温时钢的晶界强度较晶内低，淬火应力下，容易从晶界开裂，增大了高频淬火过程的开裂倾向。偏析使得临界温度不同，奥氏体化后相同的冷却条件下，组织有很大差别。在合金元素含量较高的偏析区域，Ms点较基体高，容易形成马氏体，形成较大的组织应力及热应力，易成为裂纹。
非金属夹杂物含量达D类粗系2.5，破坏轴整体性及连续性，降低钢的强度及韧性。
依据GB/T 13320-2007评定，组织为珠光体+索氏体+铁素体+魏氏组织，评定为8级，是调质质量最差的级别。
横截面淬火层马氏体为3级，属正常的马氏体组织。但是，两条裂纹刚直形如闪电，并沿晶界扩展，裂纹两侧无氧化脱碳现象，属于淬火裂纹。
轴的硬度设计不合理，技术要求轴的表面硬度55～60 HRC，与轴配合使用的履带表面硬度38～49HRC，硬度差为6 ～11 HRC。实际测量硬度59.0～60 HRC，超出履带技术上限10～11 HRC，不管从耐磨、强度和韧性哪个角度设计，都不该相差这么多。查《结构钢手册》55钢硬度达60 HRC时，回火温度最高100 ℃，根本达不到消除高频淬火应力的作用，除非相当长时间回火；为了提高轴的使用寿命，设计硬度应该与履带相当。
由于轴存在上述缺陷，在碎石路面受弯曲应力，工作185 h断裂。电镜观察裂纹起源于轴表面，无疲劳辉纹，扩展区有河流状花样，断口为解理，有D类夹杂，轴边缘无剪切唇，属于脆性瞬间断裂。
3 结论
（1）含碳量偏高，增大了热裂和冷裂倾向。
（2）非金属夹杂物破坏轴整体性及连续性，降低钢的强度及韧性。
（3）原料未经过良好的轧制或均匀化退火，保留有树枝状结晶和偏析，降低了轴的性能。
（4）轴硬度设计不合理，与履带不匹配。
参考文献：
[1] 任颂赞，张静江，陈质如，等.钢铁金相图谱[M].上海：科学技术文献出版社，2005：104，136，691.
钢铁化学成分分析范文3
关键词：转炉；出钢；脱氧；工艺优化
炼钢厂生产工艺流程为15ot转炉～底吹氢站～LF炉精炼（部分钢种）～大板坯连铸机。投产初期转炉出钢时，除加人硅铁、锰铁外，主要采用加人台铝脱氧，其结果是不仅铝消耗量大，冶炼成本高，而且连铸过程水口结瘤问题出现几率较高，影响生产顺行。为了进一步降低成
本、改善脱氧效果，在对脱氧的有关理论问题重新认识的基础上，通过现场试验，成功开发了新的脱氧工艺，达到了显著降低成本和改善脱氧效果的目的。
1炼钢常用的脱氧方式
现代炼钢生产中，脱氧方法可分为使用脱氧剂脱氧和真空脱氧两大类，而前者又依据脱氧剂加入方法的不同，分为沉淀脱氧法和扩散脱氧法。
1.1沉淀脱权法
沉淀脱氧法是向钢液中加入与氧的亲和力比铁大的元素，使溶解于钢液中的氧化铁还原，用公式表示如下：
这种脱氧法的缺点是随着氧化铁的还原，在钢液中产生了新的氧化物Fexoy，因此采用这种方法脱氧时，必须创造夹杂物上浮的良好条件。
1.2扩散脱氧法
扩散脱氧法是将脱氧剂加入到炉渣中，直接降低炉渣中的氧化铁含量，借分配定律的作用使钢液中的氧化铁逐渐转移到炉渣中来。平衡状态下，氧在炉渣和钢液之间的分配服从分配定律为：
由上式可见，如人为降低（Feo），则钢液中的[FeO〕就会扩散进人炉渣。因此，决定熔池中氧含量的主要因素不是钢液中的含碳量，而是炉渣中的氧化铁含量。将含氧化铁较低的合成渣置于盛钢桶内与钢液混合，也能得到相同效果。故扩散脱氧又分为炉内脱氧和盛钢桶内脱氧。
（1）炉内的扩散脱氧在采用炉内扩散脱氧时，加人炉渣中的脱氧剂一般为硅铁或铝、硅、碳等配合使用。炉内的扩散脱氧的优点是钢液被脱氧产物沽污的机会较少，而且加人的合金元素和脱氧剂的烧损也较少。此方法的缺点是扩散速度慢，生产率低；炉衬寿命短；用强脱氧剂时，易造成回磷，同时增加了脱氧剂的损耗量，而且必须将脱氧剂粉碎。
（2）盛钢桶内的扩散脱氧由于熔池内的钢液与炉渣的接触面积不大，限制了扩散脱氧的速度，因而可以采用合成渣洗的方法，使钢液与合成渣发生搅拌作用而增加接触面积，提高反应速度。国内外的许多钢铁厂采用合成渣洗的办法，取得了较好的脱硫、脱氧效果。
1.3真空脱氧
在根本改善钢的质量方面，应用真空脱氧有很大意义，这是因为采用其他脱氧方法不可能完全去除钢中的夹杂物真空碳脱氧服从以下热力学规律：
如果根据上式近似评价碳在1873K下的脱氧能力，碳具有比铝还强的脱氧能力。
2扩散脱氧剂的作用
在转炉出钢时通常不对炉渣进行脱氧，因出钢时下渣带人一定量的氧化渣，使钢包中炉渣的氧化铁含量较高，达到10%一15%。当钢水脱氧后，渣钢之间氧的平衡被破坏，从出钢到连铸平台钢包中钢水氧含量不断增加，发生钢的二次氧化，导致钢中夹杂物含量增加。出钢过程加人含有SIC、Cac：等组元的扩散脱氧剂可达到以下效果。
（1）对钢水脱氧，生成的产物以气体为主，不污染钢液，有利于减少钢中夹杂物含量。其反应：
（2）降低炉渣氧化性，防止钢水的二次氧化。
（3）由于炉渣氧化性降低，可促进钢水脱硫。
3转炉出钢过程脱氧工艺试验
试验在炼钢厂150t转炉出钢过程中进行，试验钢种典型炉次钢水成分见表1。试验各炉次合金及扩散脱氧剂加人情况见表2。试验采用的扩散脱氧剂为AICac。
3.1脱氧效果
表2为试验各炉次在吹氢站用定氧探头测得的钢水溶解氧含量（活度）值。从结果看，由于试验条件不同，出钢时脱氧后吹氢站吹氢的钢水溶解氧含量在4一46.8ppm。影响钢水氧含量的因素主要有以下几个方面。
（l）挡渣出钢的影响由于1号炉采用挡渣出钢，2号炉未采用挡渣出钢，两者的平均氧含量分别为8.8ppm和27.6ppm。说明出钢时如果不挡渣会导致大量氧化渣进入钢包，使脱氧剂有相当一部分比例消耗于炉渣脱氧，最终导致钢水的脱氧效果较差。而挡渣出钢可以明显改善脱氧效果，减少吹氢站喂铝线量。
（2）脱氧剂的加入顺序试验第6炉（炉号：lon430）在出钢时先加人AICaC扩散脱氧剂，后加AIMnTi沉淀脱氧剂，其脱氧效果改善，到吹氢站喂丝前氧含量已降至4.0ppm。这是因为扩散脱氧剂的脱氧能力比铝基沉淀脱氧剂弱，先加人可以充分发挥其对钢水和炉渣的脱氧作用，改善总体脱氧效果。
（3）第1炉（炉号：2010840）和第7炉（炉号：2010842）脱氧效果分析从表2可知，第1炉和第7炉的氧含量分别为28.2ppm和46.8PPm，脱氧效果较差，其主要原因是未挡渣出钢。例如第1炉在出钢时氧化渣下渣量相当大，渣面几乎到达钢包的上沿；另外，其他操作因素对其也有一定的影响。第1炉出钢时终点碳只有0.03%，钢水氧化性较高，也影响脱氧效果。而第7炉出钢前后吹一次使钢水氧化性提高，对脱氧效果也有较大影响。
3. 2合金化效果
3. 2. 1钢水化学成分
从转炉出钢前和吹氢站喂铝线前钢水的化学成分分析结果可以看出：与冶炼标准比较，本轮试验在出钢时脱氧和合金化后的钢水化学成分完全符合企业标准，也基本达到了内控标准，说明新的合金化工艺可以满足钢水化学成分的控制要求。
3. 2. 2操作工艺对钢水中磷、硫含量的影响
从表3的数据不难看出，第1，2，7炉次是采用2号炉冶炼，出钢时未采取挡渣操作，下渣量较大，钢水回磷量平均为0. 004写。而第3，4，5，6炉次是由1号炉冶炼的，出钢时采用了挡渣操作，钢水平均回磷量只有。. 000 25 0 o，几乎不回磷。这是因为复合扩散脱氧剂中有提高炉渣磷容量的组元，对抑制钢水回磷有较大的作用。
除第1炉出钢时原始硫含量较高，脱硫量较大外，其余各炉次由于出钢时原始硫较低，脱硫量相对较少，但钢水到吹氢站时平均硫很低，所以新的合金化工艺对钢水脱硫没有不利影响，且出钢挡渣与否对钢水脱硫影响不大。
3. 3成本分析
包括出钢时加台铝、吹氢站和LF炉喂铝加台铝的总和。
根据炼钢厂提供的合金价格，试验各炉次合金化成本的计算结果见表6。本轮试验中2号炉冶炼的3炉由于出钢时未挡渣，合金消耗量较大，其成本相对较高。而在正常挡渣条件下，与相同操作条件的原工艺相比，合金化成本每吨减少4. 48元。说明新的合金化工艺可以显著节约炼钢成本，为企业带来可观的经济效益。
4结语
（1）炼钢厂转炉冶炼SS 400出钢过程中采用AIMnTi}-A1CaC复合扩散脱氧剂进行脱氧操作的新工艺，可以满足现场工艺要求，其钢水化学成分符合冶炼标准要求。
（2）当出钢时正常挡渣，采用先加A1CaC扩散脱氧剂再加人A1MnTi沉淀脱氧剂的脱氧操作工艺，能达到最佳的脱氧效果。
（3）在正常挡渣操作条件下，与原工艺相比，新的脱氧工艺可使铝和锰的收得率分别提高8}和11%。
（4）新型A1CaC扩散脱氧剂可以有效地抑制钢水回磷。在正常挡渣操作条件下，回磷量几乎为零。
（5）新的脱氧工艺可以显著节约合金化成本，与原工艺相比可降低4. 48元八钢。
（6）开发出钢脱氧合金化模型及成本更低的铝锰铁复合脱氧剂并优化合金加入量计算，可望进一步降低炼钢成本。
参考文献：
钢铁化学成分分析范文4
关键词：化工建设；金属材料；化学元素
1化工建设工程中的金属材料分类
1.1黑色金属
能够被利用到现代化工建设工程当中的黑色金属的数量是非常多的，这其中主要包含压力容器钢、高速工具钢、合金工具钢、耐候钢、轴承钢、碳素钢、低合金钢和不锈钢等。现代主要应用的结构材料包含碳素钢，用于普通流体钢管和常压容器钢板等方面；低合金钢则主要被应用在受压紧固件方面；而耐热钢则主要会被应用在高温环境下的各种设备连接当中[1]。
1.2有色金属
有色金属主要包含钛合金、铸造铝、铸造锌合金、纯铝、锌白铜、青铜、纯铜以及黄铜等，应用比较普遍的是各种合金，主要被应用在现代腐蚀性管道的建设当中；而铝合金则具备良好的抗污染能力，通常会被应用在各种耐酸罐的制作过程中；钛合金则通常会被制造管道以及各种反应容器。
2常见化学元素对金属材料性能的影响
2.1碳元素
碳是金属材料中的主要成分之一，它直接影响材料强度、硬度、塑性、韧性及淬透性、耐磨性和焊接性，是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。随着含碳量的增加，钢材的屈服强度和抗拉强度提高，但塑性、冷弯性能和冲击韧性，特别是低温冲击韧性降低。当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变差，因此用于焊接的低合金结构钢含碳量一般不超过0.22%。含碳量过高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢极易锈蚀。在现代化工建设工程中，铸钢作为不可或缺的步骤，对于碳元素的需要也是极高的，虽然使用到的比例相对较少，仅仅只有2%左右，但是这比例微小的碳元素却使得钢结构的稳定性显著增强[2]。
2.2硅元素
硅元素是金属材料中常见的化学元素，硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。适量的硅能提高钢材的强度和硬度，且对其塑性、冷弯性能、冲击韧性和焊接性能无明显的不良影响。硅也能提高钢的退火、正火和淬火温度，降低碳在铁素体中的扩散速度，从而增加钢的回火稳定性。硅与钢液中的氧有较强的化合作用，能细化钢中的纯铁晶粒并使其散布均匀。与此同时，通过将硅元素、铬元素和钨元素等的有效熔合，也能够极为有效地提升钢结构的抗高温抗氧化能力。但需要重点关注的是，伴随硅元素含量的增加，钢结构的焊接性能将会随之降低，因此这就要求相关工作者能够科学合理地调整硅元素的比例[3]。
2.3锰元素
锰元素可以说是炼钢过程中性能最为优秀的脱氧剂和脱硫剂。碳素钢中的锰元素多为冶炼钢铁过程中作为脱氧剂和脱硫剂而有意加入，含量通常在0.30%~0.50%的范围之内。锰元素能与钢中的硫元素在高温下化合成熔点很高的Mns可消减硫在钢中的不良影响，减少钢材热加工时因硫而产生裂纹的“热脆”现象。在碳素钢中加入0.70%以上的锰元素时则算作锰钢，较一般锰量的钢不但有较高的韧性，且有更高的强度和硬度，提高钢的淬透性，切实有效地改善并优化钢的热加工性能。所以在常见的化工建设工程中，技术人员通常会应用大量含有锰元素的钢材，用于优化钢结构性能。当然需要明确的是，锰元素和硅元素相同，过量的锰会使钢材变脆并降低其塑性，减弱其抗腐蚀能力，也会给焊接工作带来一定程度的负面影响。
2.4硫元素
在固态下，硫在钢铁中的溶解度极小，而是以FeS的形态存在。由于FeS的塑性较差，使得含硫较多的钢材脆性较大，而且FeS与Fe会形成低熔点的共晶体分布在奥氏体的晶界上。当钢材在约1150~1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体溶化，晶粒间的结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，降低钢材的延展性和韧性，在锻造和轧制时产生裂纹，这种现象称为热脆性。另一方面，硫对金属材料的焊接性能也不利，它不但导致焊缝产生裂纹，还会在焊接过程中产生SO2气体，使焊缝产生气孔。硫还会降低钢材的耐腐蚀性，所以硫元素通常被认为是钢材中的有害物质。一般来讲，如果是在质量优异的冶钢过程中，硫元素的含量应该被控制在0.045%以下，优质钢要求小于0.040%。
2.5磷元素
磷是非碳化物形成元素，磷可全部溶于铁素体，具有强烈的固溶强化作用，使钢的强度和硬度增加，但塑性及韧性显著下降，特别是这种脆化现象在低温下更为严重，故称为冷脆。磷在结晶过程中容易产生晶内偏析，使局部含磷量偏高，从而在局部发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其它低温条件下工作的结构件具有严重的危害性。因此，磷通常也被认为是有害元素，其含量必须严格控制在0.045%以下，优质钢要求更低一些。
2.6铬元素
铬是耐磨材料的基本元素之一，是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。铬元素的主要作用是提高钢材的强度、硬度和耐磨性，同时固溶强化基体，细化组织，显著改善钢材的抗氧化作用，增加其抗腐蚀能力。铬和铁能够形成连续固溶体，与碳形成多种化合物，铬的复杂碳化物对于钢材的性能有着显著的影响，特别是提高钢的耐磨性。通过对铬元素的应用，可以极为有效地促进钢结构的耐磨性能以及强度的提升，同时也能够增强其抗氧化能力以及抗腐蚀能力，其效果非常显著。
3金属成分分析方法和仪器设备
3.1针对于金属成分的物理分析方法
现在应用比较普遍的光谱分析仪主要包含X射线荧光光谱仪及直读光谱仪两种。其中直读光谱仪是一类原子发射光谱，可以在试验室当中检测各种不同种类的合金元素，同时针对性地进行定性分析。在现场分析的过程中可以将其视作半定量分析法。X射线荧光光谱仪同样也是一类原子发射光谱仪，其与直读光谱仪的发射方式是存在本质上的差异的，直读光谱仪需要通过高压放电的方式激发出来，而X射线则主要通过X光管来进行激发，同时二者的接收元件也存在差异。X射线的检测元素范围和精准度都要比直读光谱仪更小，但是从使用角度来讲，X射线设备更为小巧，通常能够被设计为便于携带的手持式，以满足不同检测环境的需求。
3.2金属成分的化学分析法
结合抽样标准的实际要求来看，如果利用的分析方法是化学元素分析法，那么对于金属屑的重量的要求是较多的，为更为精准有效地判定金属材料的实际化学成分，试验室通常会通过容量法、重量法和滴定法等方法进行分析，常规的分析方法虽然可以应用，但实际的开展流程是较为复杂的，并且往往需要经历较长的试验周期，所以在实际开展分析工作的过程中有必要针对性地应用高速分析仪器，以此来提升工作质量和工作效率。
4结语
综上所述，在金属材料成分分析的实际过程中，有必要选择能够满足试验需求的设备和方法，科学合理地调控元素结构，以此来满足实际化工建设需求。
参考文献：
[1]张兰芳，李力，黄维蓉.材料与化工硕士专业学位研究生教学案例库建设探讨[J].化工时刊，2020,34(09):44-45.
[2]尚华雯.上海国际化工新材料创新中心正式启动建设[J].上海化工，2020,45(01):7.
钢铁化学成分分析范文5
[关键词]科学技术 档案鉴辨 发展历程 特性与功能
[分类号]G270
1、引言
中华民族在几千年的演进历程中形成并留存有浩如烟海的典籍文献，但由于各种主客观因素致使大量伪误档案混杂其间，因此在进行历史研究之前必须对其真伪进行考订。我国档案鉴辨工作可以追溯至春秋战国时期，后经两汉、唐宋至明清不断发展，为后世留下了丰硕的鉴辨成果，并逐步形成了较为系统的鉴辨方法。特别是近代以来，我国档案鉴辨在继承传统鉴辨方法的基础上，采取化学、物理、生物等自然科学方法及图形图像等现代信息技术，大幅度提高了鉴辨的准确性和普适性。本文主要对现代科学技术在我国档案鉴辨中的应用历程进行论述，并深入分析其应用特征及功能，以期对今后档案鉴辨技术及鉴辨工作的发展有所裨益。
2、科学技术在档案鉴辨中的应用历程
“档案真伪技术鉴辨是借助于物理、化学原理和方法，利用一些设备和仪器，凭借鉴辨人员的丰富经验和与档案相关的信息，分析档案制成材料的类型和特征，考证作者，时空定局，由此而确定档案的真伪”。档案鉴辨技术是随着时代的演进而不断发展的，由于长期以来我国档案学囿于史学，因此档案鉴辨技术亦主要蕴含于历史学、考古学等学科领域。具体而言，科学技术在我国档案鉴辨工作中的应用历程大体可分为以下两个阶段。
2.1 “”前的初始阶段
早在18世纪末19世纪初，西方国家的一些科学家，如意大利的Fabroni、德国的戈贝尔(F.Cobel)、法国的达牟(A.Damour)、美国的理查德(T.W.Richards)等就开始应用化学方法分析文物成分。一次世界大战后科学技术在考古学中得到了广泛应用，其中20世纪上半叶“发射光谱开始用于青铜器成分的分析，开了用科技仪器分析文物的先例”。随着西方考古学的传人，我国考古学及相关领域的研究方法也发生了重大变革，如20世纪30年代周仁和叶麟趾最早利用自然科学方法对中国古陶瓷进行了研究，50年代梁树权等采用重量法对44件殷周青铜器的化学成分进行了测定，60年代中国社会科学院考古研究所首建我国c测年实验室，北京大学考古系率先在国内“采用液体闪烁计数器技术进行常规c－14的测年研究，技术简化，工效高，而且有效地防止了样品之间的交叉污染，缩短测量时间，提高测年精度”。此外，金相分析、电子探针检测等科技方法亦开始在出土文物的检测与断代中得到应用，如1964年北京钢铁学院冶金研究室采用金相分析法对元大都出土的55件铁器进行了成分检测，1974年又采用电子探针检测了大葆台西汉广阳顷王刘建墓中出土的环首刀和铁笄。但总体而言，这一时期科学技术主要应用于考古学中的田野挖掘、古迹调查、测年断代等领域，而对于文物特别是档案的应用尚不多见。
2.2 改革开放后的发展阶段
“”时期，我国各项事业遭受了严重破坏，改革开放后开始逐步得到恢复。尤其在20世纪80年代后，科学技术的迅猛发展再次引发了考古学、历史学、文献学等领域的急剧变革，如1990年在参观故宫博物院举办的中国文物精华展览时就曾强调“鉴定文物要利用科学技术，不要净用眼学，这种老传统的办法，要结合科学技术”。近年来，电子显微镜、热分析技术、光谱、色谱、质谱、x射线、碳14测定等现代化仪器及科学技术在考古、文物鉴辨中逐步得到了推广和应用，如北京大学建成的加速器质谱计(PKUAMS)被大量应用于文物鉴定等研究之中；博物院、北京故宫博物院及中国历史博物馆等文化部门分别使用x光、电子探针等技术手段对馆藏毛公鼎、陈侯午敦等文物档案的真伪进行了科学鉴辨。同时，计算机技术在信息存贮、转换、检索及传输等方面的独特优势，也为文献鉴辨注入了新的活力，如1991年杨镰曾利用计算机检索技术对《坎曼尔诗笺》(以下简称《诗笺》)的真伪进行了科学鉴定。此外，有些学者还利用统计学、数值计算方法等对档案进行了考据。总体而言，改革开放以来现代科学技术已被应用于科技考古、档案鉴辨及相关领域之中，逐渐形成了一套严谨的工作体系和研究方法。
3、科学技术在档案鉴辨中的应用特征
根据不同标准，档案可以被划分为多种类型，其鉴辨技术亦互有差异，这也就决定了档案鉴辨技术既具有一般的共性，又有其自身的独特性。
3.1 档案鉴辨技术的共性
档案是历史的原始记录，其内容信息需要借助某种记录方式附着在特定的载体之上，一般而言，档案鉴辨工作通常可以从外形和内容两个方面展开。
钢铁化学成分分析范文6
关键词：钢结构；标准；仪器设备；检测技术
Abstract: This paper mainly expounds the "norm" acceptance of construction quality of steel structures GB50205-2001 involves the main steel structure detection technology, standards and equipment, and introduce some new steel structure detection technology.
Key words: steel structure; standard; equipment; testing technology
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）03-0001-02
一、钢结构技术在特大桥梁工程上的运用
自上世纪末，我国钢铁产量已连续十余年保持世界第一，并且遥遥领先于其它国家，随着钢铁总量的增加，钢铁产品品种丰富、质量提高。在桥梁建设领域，钢桥、钢混组合桥近年来也有着广泛的应用，也取得了举世瞩目的成就，如苏通大桥、湖北鄂东长江大桥，还有目前在建的马鞍山长江公路大桥等等。
例如：马鞍山长江公路大桥项目中运用到的钢结构是左汊主桥中塔柱是目前规模世界第一的钢混叠合塔，并首次采用塔梁固结体系，中塔高度达到176米，钢塔柱拼装节段42个，最大吊装重（塔柱底节段）达580吨，单节段吊装重180吨。
二、桥梁钢结构检测技术项目及参数[1]
（一）钢结构见证取样检测
钢结构见证取样检测是针对在加工厂或运输到工程现场的材料及零部件，在监理单位或建设单位技术负责人的见证下抽取样品，并送至第三方检测机构进行的检测。钢结构见证取样检测主要内容及参数见表1。
表1钢结构见证取样检测主要内容及参数
（二）钢结构现场检测
钢结构现场检测是第三方检测机构派出检测人员到工程现场根据标准规范及设计要求对钢结构工程中有关连接、变形、构件厚度、涂装厚度等方面质量的检测。钢结构现场检测主要内容及参数见表2。
表2 钢结构现场检测主要内容及参数
三、桥梁钢结构检测相关规程、规范及标准的完善[2] [3]
目前,我国与桥梁钢结构检测相关的标准规范大体可分为产品标准、设计及施工标准、验收标准、检测方法标准等。检测机构进行钢结构检测的国家强制性条文主要依据是《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001和《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001，GB50205-2001规定了钢结构各分项工程的检测内容、抽样方法及合格评定标准。针对特定的结构形式和检测项目，产品标准和设计施工标准也可作为检测评定标准。钢结构很多检测项目都有相应的检测方法标准，例如钢材化学成分分析标准、金属力学性能试验标准和无损检测标准。与桥梁钢结构检测相关的现行主要标准规范见表3。
表3钢结构检测相关主要标准规范
四、桥梁钢结构检测相关仪器设备的更新
桥梁钢结构检测由于其检测内容多，专业性强，所以相关的仪器设备也是种类繁多。据统计，目前我国从事无损检测仪器设备制造厂家已超过570家[4]。随着我国检测仪器的软件、硬件水平的提高，很多检测仪器设备向智能化、自动化、小型化方向发展，这都为钢结构检测工作带来很大的便利。
例如，某桥梁钢结构现场焊缝超声波检测需要高空作业，以往采用模拟式超声波探伤仪，不仅体积和重量大，而且需要在示波屏面板上绘制DAC曲线，导致检测效率低。近年来，数字式智能化超声波检测仪由于其体积小、重量轻，而且能自动存储DAC曲线的特点，在钢结构检测中的应用已经越来越普及。里氏硬度计体积小、重量轻，很适合在现场估测钢材强度。手持式光谱仪能在现场分析钢材的化学成分。有些以往在实验室才能做的检测工作，现在现场就能解决。
例如，里氏硬度计体积小、重量轻，很适合在现场估测钢材强度。手持式光谱仪能在现场分析钢材的化学成分。目前，很多钢结构检测新兴检测技术的仪器设备正在开发中，相信在将来的大型桥梁钢结构检测会更有效率。
五、钢结构检测新技术的发展
（一）金属磁记忆检测技术[5]
钢结构由于材料组织缺陷、加工制作残余应力、结构不连续性、焊接残余应力等原因，不可避免地存在应力集中，这些应力集中部位在环境和外力的共同作用下容易诱发裂纹、疲劳损伤、应力腐蚀，进而导致构件发生脆性断裂。传统无损检测方法（超声、射线、磁粉、渗透检测等）只能检测构件中已发展成形的缺陷，而对于构件的早期损伤，特别是尚未成形的隐性不连续性变化，难以实施有效的评价。
金属磁记忆法(MMM)是20世纪90年代，俄罗斯Dubov A A教授最早提出的一种新的无损检测技术。该技术对铁磁性金属构件由于变形、疲劳、损伤产生的裂纹等缺陷可进行早期诊断，并且是目前唯一一种能以1mm精度确定构件应力集中区域的方法，因而在建筑钢结构领域有及其广阔的应用前景。
在地球磁场存在的条件下，承载的铁磁性金属构件中会产生应力集中，并在应力集中部位出现磁导率减小，构件表面的漏磁场增大的现象，铁磁性金属构件所具有的这一特性称为“磁机械效应”。由于这一增强了的磁场“记忆”着构件的缺陷或应力集中位置，故又称为“磁记忆效应”。理论与实践研究证明，铁磁性金属构件缺陷或应力集中区磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改变符号且具有零值。实践中通过检测法向分量Hp(y)来完成检测。
近年来，金属磁记忆检测仪的发展迅速，最先由俄罗斯动力诊断公司开发出了TSC-1M型和TSCM-2FM型应力集中磁检测仪和EMIC-M型裂纹磁检测仪（图1），并开发出配套的软件。我国的相关仪器首先是厦门爱德森公司开发的EMS2000型金属磁记忆诊断仪及改进的EMS2003型智能磁记忆/涡流检测仪（图2），以及清华大学研制的磁阻检测系统。尽管各家检测装置不同，但检测方式相似。
TSC-1M型磁记忆检测仪TSCM-2FM型磁检测仪 EMIC-M型磁检测仪
图1 俄罗斯动力诊断公司开发的部分金属磁记忆检测仪
EMS2000型金属磁记忆诊断仪EMS2003型智能磁记忆/涡流检测仪
图2 爱德森公司开发的部分金属磁记忆检测仪
（二）TOFD检测技术[6]
TOFD是英文“Time of flight diffraction”的缩写。翻译成中文是“衍射时间差”， 现在把这种检测方法基本上统一称为“衍射时间差法超声波检测”。七十年代中期，英国国家无损检测中心的Mauric SilK博士首先提出此方法。它是利用缺陷端点的衍射波信号检测缺陷并对缺陷进行定位和定量成像。由于TOFD检测技术不以缺陷波幅作为评判依据，且完全不同于传统的“脉冲反射法超声波检测”。 TOFD检测技术具有以下优点①对于焊缝中部缺陷检出率很高②容易检出方向性不好的缺陷③可以识别向表面延伸的缺陷④采用TOFD和脉冲回波相结合，可以实现100%焊缝覆盖⑤沿焊缝作一维扫查，具有较高的检测速度⑥缺陷定量、定位精度高⑦根据TOFD可进行ECA分析(缺陷寿命评估)。
TOFD检测原理如图3所示，通常使用一对晶片尺寸和频率等参数相同或相近的探头，分别置于焊缝两侧。依据惠更斯原理，入射波在缺陷尖端将构成衍射波源，同时仪器增益比超声波脉冲反射法高lO-20dB，因此接收探头可以接收到来自各方向的缺陷衍射波。
图3 TOFD方法原理示意图 图4 HS800型便携式TOFD超声检测仪
随着TOFD技术的成熟，相应的检测仪也发展迅速。例如加拿大R/D Tech公司生产的Omnisacn MX TOFD检测仪，以色列Sonotron NDT公司生产的Isonic 2005 TOFD检测仪以及美国AIS公司生产的NB2000-MC型八通道检测仪。值得一提的是，我国武汉中科创新有限公司于2005年研制的HS800型便携式TOFD超声检测仪也已经打入市场（图4）。
（三）应力及应变监测技术
为了实际了解大型钢结构结构在风荷载、地震荷载、温度等因素影响下结构应力、应变实际情况以及对突发事件监控，应进行必要的现场监测工作。大型钢结构由于其安装工程现场环境恶劣，要求监测点多，监测系统既要能实时可靠的完成多点监测任务，还要保证监测系统不受现场环境影响等诸多困难。例如，广州电视塔监测采用传感器（SM-5型振弦式应变传感器）数据采集系统（GeoLogger DT515型采集器）数据传输系统(IR-1801型串口-以太网接口转换器) 数据存储与处理(计算机主机)系统 [7]。
近年来，光纤光栅传感器由于具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、无零漂、环境适应能力强、大规模集成使用方便、使用寿命长等优点，所以逐渐成为大型钢结构监测的上佳选择 [8]。
6.结束语
随着钢结构在我国桥梁建设方面深度和广度的发展，这也给我国钢结构桥梁工程跻身世界前列创造了很好的条件。但是我国钢结构检测技术还远未成熟和完善。工欲善其事，必先利其器，我们有理由相信随着钢结构先进检测理论和实践的不断发展以及相应仪器的推广应用，我国的钢结构桥梁工程质量将提高到一个新的水平。
参考文献
[1] GBT50621-2010 钢结构现场检测技术标［Z］.北京：中国建筑工业出版社,2010.
[2] GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范［S］.北京：中国计划出版社,2001 .
[3]肖宁辉,等.现代无损检测新技术新工艺与应用技术标准大全［CD］.北京：银声音像出版社,2004,10.
[4]夏纪真.中国工业无损检测技术业界的现状［EB/OL］. ,2009.
