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金属材料元素分析范文1
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.
金属材料元素分析范文2
关键词：电站锅炉；金属材料；选择；使用
正文：
电站锅炉是一种特殊设备，具有爆炸危险性，受到国家的安全检查管理。在选择锅炉的承压部件金属材料时，如果低材高用，也就是使用超过限度，爆管事故往往就会在短时间内发生；相反地，如果是高材低用，也就是使用限度降低了，同样的也会导致危险发生，比如使用合金焊条来焊接钢铁或者在钢铁部位使用合金管，这些危险性都非常大。材料失效都是在焊缝热影响区发生的，并非是母材中的材料失效，材料产生失效的时间间隔，往往是焊缝热影响区比母材失效时间间隔长，甚至长很多。对于焊接来说，其接头在钢制品结构中，往往是比较薄弱的地方，如果是不同的钢焊接的接头，其性能比起同种钢焊接的接头来说，更加薄弱。锅炉在其金属技术监督规程以及安全监察规程中，对于不同种钢的焊接接头，明文规定了对其的监查以及监督检验，关注力度非常大。所以，如果一旦焊接过程中用错了钢材，导致异种钢焊接接头，其潜在的爆炸危险性也就大大增加了。电站锅炉改造、检修人员，一定要把握好锅炉材料的选用，对金属材料的一些基本知识一定要牢牢记住，有所了解中外在材料科学方面的发展现状，对不同种类的发电锅炉来说，在材料的选用方面也要有一些了解，这些都非常有益于切实工作。
1金属材料简述
金属材料学是一门试验应用科学，要想对锅炉的检修质量有所保障并不断地提高，锅炉检修工作人员务必要了解金属材料的一些基本知识。钢铁是一种黑色金属，其基本元素是铁，它是晶体物质。决定钢铁性能的主要因素包括：组成钢铁的化学元素的含量、种类、微观组织结构（组织决定其性能）及其处理工艺，等。如果要使材料具备新的性能，可以对它进行热处理，改变其原来的组织结构。
2电站锅炉对金属材料的选择
钢材中基本元素是铁，还含有碳和少量锰、硅、硫、磷等元素，所以称这种钢为碳素钢。如果需要钢具有某些特定功能，就可以在碳素钢的基础上，掺加某些元素，比如镉、镍、钼、钒、钨、钛、鹏、锰等金属或非金属元素，如此就构成了合金钢。把这些可以使钢材具有特殊性能的元素，称作为合金元素。其中硫、磷纯粹是有害的杂质，尽量少含有或不含有这些杂志。另外一些元素，都对钢起着二重性的作用，如果含量在一定范围内，其作用或影响是积极的、正面的，如果含量超出这个范围，其作用或影响则是不利的、负面的。钢中元素组合以及它们的百分含量都是经过理论验证以及长久的生产实践检验的，这个元素的合理组合及其限定范围产生了钢材标准。钢材中每个元素的合理组合以及含量决定了它们对改采性能的影响结果。钢中各个元素的含量，其实是一个含量范围，是生产厂家给出的，其具体含量值，是通过化学分析实验以及光谱分析实验得出的。
合格的材料化学元素检验报告单给出的应该是具体含量数值，而不是含量范围。作为晶体物质的钢，其中C这个化学元素包括3种同素异构体形式，它们是：石墨、金刚石以及无定形碳三种。它们之间在物理及其力学性能方面存在着非常大的差别。导致这么大差异的根本因素是金刚石以及石墨自身所具有的空间结构，致使它们跟无定形碳的力学及其物理性能之间产生非常大的差别。钢铁中的晶体材料也是如此，这就证明了一点：晶体材料的性能不仅取决于其化学成分，还跟其化学成分之间的空间结构，也就是晶体结构有关系。钢水在凝固的过程中，钢中的组成元素会形成晶格特异的的晶体形式，这就决定了金属材料的特定力学性能及其物理性能，这种现象类似于碳的同素异构体现象。它们的区别在于：不可能改变碳的同素异构体的晶格类型，然而钢中的晶格类型是可以通过热处理工艺改变的，由此改变了其原组织结构状态，它的性能就随之改变。所用钢材中最常用的微观组织材料有珠光体、铁素体、奥氏体、贝氏体以及马氏体，等等，可以通过不一样的热处理来改变它们的晶体结构，使其化学成分进行重新分布，还能够改善或者调整组织结构状态，使材料的应用性能得以保证甚至是提高。
3金属材料在电站锅炉中的使用情况
近些年来，多数电厂都彻底更换了锅炉的高温段材料，往往都是换成18Cr8Ni系的不锈钢材料。因为不容易加工，电厂往往委托锅炉制造厂来加工制作、更换。热处理做的不好是最直接的问题，往往是制成品的整体或者局部固溶热处理的工艺不合理，尤其是局部。如今电厂的应用条件下，这种不合理的热处理致使锅炉使用寿命降低。奥氏体不锈钢的晶间腐蚀现象，就是因为碳原子由晶粒内部迁移向晶界，而且跟晶间的Cr形成Cr23C6，因此晶间贫铬现象发生。在400-800℃这个温度范围内，奥氏不锈钢体尤其容易发生贫铬现象，这个温度区域往往被称作敏化区。故而奥氏钢材在焊接过程中或者进行其它热处理时，在敏化区停留作业时间务必尽量短，比如，焊接过程中，应用小线能量、尽量控制层间温度等等。可以依据奥氏不锈钢的使用条件，尽可能用钝化处理、稳定化处理、固溶处理等工艺来控制晶间腐蚀。氧化性酸氧化，可以使不锈钢表面形成一层非常密实的氧化镉保护层，这就是钝化处理工艺。如此可以对钢材的耐腐蚀性有所提高。奥氏体管在电站锅炉中的应用温度为650-700℃，此温度范围称作材料敏化区。对奥氏体不锈钢材料进行热溶处理之后，在这个材料敏化区温度范围内，仍然会出现碳迁移现象，从而发生晶间贫铬，对不锈钢材料的抗氧化性以及耐腐蚀性，都有很大的不良影响，如果对其进行稳定化处理，也就是固定晶粒内的碳元素，就可以对材料的寿命以及使用性能起到很好的保证作用。
参考文献：
[1]邹刚.电站锅炉金属材料的选择[J].电站锅炉,2007(9):13-14.
金属材料元素分析范文3
关键词：金属材料；低温；性能影响；应用
中图分类号：TU5 文献标识码：A
随着科学技术的发展，低温技术也迅速地渗透到各个科学技术领域内，而且成为尖端科学技术的一个组成部分。低温技术的发展和应用，又伴随低温用材料，首先是金属材料的研究。近年来低温金属材料的机械性能的研究已成为材料学科的一个重要分支，各国科学工作者已做了不少工作。
一、金属材料的特点
温度降低，通过金属材料低温拉伸试验表明，金属材料会变得比降低温度前脆。
常温下的脆性破坏与金属材料的冷脆断裂基本相同。断裂前无明显塑性变形，断口齐平，突然发生，裂纹起源于构件应力集中或材料组织中的缺陷处，并快速扩展。构件的冷脆破坏危害性极大，无法控制和预告，一旦发生，整个结构瞬间崩溃。
在低温下并非所有的金属都会发生冷脆，金属的晶格类型与冷脆性有关。
金属晶格有面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格等3种类型，见图1。
图13种常见金属晶格结构
立方体的8个顶角和6个面的中心在面心立方晶格上各有一个原子，铜、镍、银、金、铝及高温、合金下的铁(奥氏体钢)属于这种晶格；立方体的8个顶角和中心在体心立方晶格中各有1个原子，例如室温下的铁(普通钢材) 以及钨、铬、钼、钠；密排六方晶格棱体的中心平面有3个原子，12个顶角和上下底面的中心处各有1个原子，锌、镁、钛(α-Ti)均属这一类型。
二、金属材料的低温蠕变的机理
金属材料的低温蠕变是位错理论的发展。由活化能Q1和活化体积V1来分析比较各种金属材料的低温蠕变。Q1和V1分别有如下的表达式：
式中，ε′为蠕变应变速率(s-1)；:为作用在位错上的有效应力(MPa )；Q1为活化能( J/mol)；V1为活化体积(m3)；k为玻尔兹曼常数:T为温度(K)。
Q1、V1也可通过不。同应力加载速率和不同温度下的拉伸试验近似求出：
式中，Q:为由拉伸试验计算出的活化能(J/mol ) :V:为由拉伸试验计算出的活化体积(m3)； τ′为形变应力(MPa)。部份金属材料的活化能Q、活化体积V值见表1(表1中的Q0系零应力下克服障碍所需的活化能)。
图 2金属材料的典型蠕变曲线
这些理论用于解释不同金属材料在不同温度下的蠕变机理。位错交截机理就是加工硬化机理，塑性形变就是晶粒中位错的滑移。在位错的双扭折成核机理中，位错系克服晶格阻力进行运动。这个晶格阻力也称为皮尔斯(Peierls)势能，见图1。在此机理中，活化能和活化体积都比较小，图2中的b为金属物理中的柏格斯矢量(单位为m)。其中活化能约为扭折能量的数量级，在面心立方(FCC)金属中，活化能小于0，1eV:活化体积为扫描面积乘以位错高。在体心立方金属中，双扭折成核机理用于解释低温塑性形变的原因。因为这时的皮尔斯势能比密集堆积的应力大，是位错运动的主要阻力。在面心立方、六方金属中也同样存在这种机理。通过对铜的内摩擦试验，测出铜的双扭折能量为0，04eV:而蠕变试验中测量出来的数值为0，045eV。这就说明铜在低温下的稳态蠕变可用双扭折成核机理来解释。
图3双扭折理论中，位错线克服皮尔斯势能示意图
三、金属材料的低温蠕变数据及变化规律
表1给出了部分金属材料的低温塑性形变的数据。图4给出了不同温度和应力下铜的蠕变速率。
图4铜的稳态蠕变速率
当所受的应力增加时，低温蠕变应力和蠕变速率都增加。温度越低，蠕变速率也越低。表1和表2为面心立方金属材料的低温塑性形变数据和六方金属材料的低温塑性形变数据
表1面心立方金属材料的低通塑性形变数据
表2六方金属材料的低温塑性形变数据
四、金属的韧性—脆性转变
总希望在工程应用中，避免危险的脆性断裂，结构件处于韧性状态。这不仅取决于材料本身的合金种类、组织结构、结晶粒度、成分等，还取决于工作温度、应力状态、加载速率等外部因素。
（一）、温度、应力和加载速率的影响
切口试件的切口根部处于易发生脆性断裂，多向拉伸应力状态，且韧—脆转变温度提高，这不利于构件的安全服役。低于临界温度，发生脆性断裂；在室温或高温下，普通碳钢断裂前有较大的塑性变形，是韧断。加载速率提高，易增加脆性倾向，激发解理断裂。因此，诱发材料脆断的3个因素是低温、切口和高速加载。
（二）、金属材料微观结构的影响
对冲击韧性和韧—脆转化温度由于钢的成分、组织和冶金质量有很大的影响。晶格类型的影响。面心立方晶格的金属韧性好、塑性性，是因为该金属滑移系多，而且不会解理断裂，易出现多系滑移，也没有韧—脆转变。它的韧性状态，常用于低温结构工程，可以维持到低温。
体心和密排六方晶格的金属韧性较差、塑性，韧—脆转变受加载速率及温度的影响很大，在高加载速率和低温下，易激发解理断裂、发生孪晶。溶于体心立方晶格中微量的氧、氮及间隙原子都会阻碍滑移，促进其脆断。
实践证明，在低温下金属的性能与常温表现不同，随着温度的降低或升高，物体的某些机械性质发生变化。常温下，金属材料中原子的结合弹性好，较疏松，对金属的外部冲击能量能吸收较多；原子在低温情况下，由于弹性差，结合得较紧密，外来能量只能吸收极少，材料因其原子周围的 “粘结力”减弱和自由电子活动能力而呈现脆性。因此，低温下的材料容易脆断。
低温韧性指标规定: -40℃时，冲击韧性必须不小于3 (kg·m) /cm2。服役的零件，在低温下最低工作温度一定要比材料的临界脆化温度大。工作温度对于重要零件，一定要高于韧-脆转化温度67℃。
五、低温材料的应用
工程上，一般将达到永久形变的0，2%形变作为材料的屈服数据，因此，也可将蠕变形变达0，2%永久形变作为蠕变的极限。从表1至表3可知不少材料的α值很小。代入公式后算出约需15年才可达到0，2%永久形变。这样的低温结构材料是很稳定的。蠕变对其没有什么影响。但在稳态蠕变中，铜的蠕变速率为10-10/s。只需0，63年就可达到0，2&永久形变(77~90K)。一旦超过这一极限，材料将进入第三阶段蠕变，很快会导致材料断裂。因此，低温蠕变数据为判断金属材料的低温寿命的重要数据之一。
低温用钢按化学成分不同分为3类:中合金钢、低合金铁素体钢及高合金奥氏体钢。工程结构寒冷地区的材料通常采用低合金铁素体钢。
面心立方晶格的奥氏体不锈钢和铝、铜合金是非冷脆材料的“主力”，是非常优良的低温材料，尤其是不锈钢。从食品冷冻工业到-100℃的分离装置、天然气分馏；从液态空气分离设备到液体燃料火箭推进器，都有广泛的应用。
碳、磷、氧等杂质元素会导致冷脆性的加剧，因此低温钢冶炼对杂质含量必须控制。而加入定量的硅、镍、锰等元素对低温性能可以改善，它们降低临界脆性温度，使晶粒变细。为了消除各个方向性能上的差异，提高低温钢的质量，生产低温钢板可以采用横向和纵向交替轧制的方法。
低碳马氏体型低温用钢属于该类钢的主要合金元素9%Ni(1Ni9)，从公布的资料来看，合金元素镍可以部分替代元素碳而改善铁素体的低温韧性、从而降低TC。为了保证钢的韧性和塑性，必须限制碳、氮的含量。
结束语
目前，美、苏各国都在尽力研制新牌号的钛合金，他们只注重性能，不注重成分。相信随着科技的发展，我国在低温用材料的研究方面，会更加深入，更加广泛的研究与应用。
参考文献
金属材料元素分析范文4
关键词：水轮机；汽蚀；热处理；零汽蚀检修
前言
水轮机在工业生产中发挥着重要的作用，其运行效率的高低直接影响到工业生产的效益。由于水轮机的运行介质主要是水，而水在一定的温度下，就会产生汽蚀现象，这是一切液体都具有的气化现象。而对于水轮机来讲，在运行温度达到100摄氏度，水面压力降到0.24mH2O（2.354×103Pa）时，就会发生气化现象，由此在水轮机内部形成汽蚀。水轮机的汽蚀不仅会影响到运行效率，同时还会缩短水轮机的使用寿命，对于工业生产来讲具有很大的损失。所以说应该对水轮机的汽蚀现象进行充分的分析，然后有针对性的提出解决的对策，为水轮机的正常运行提供有利的基础。
1 水轮机汽蚀的产生机理
在反击式水轮机运行的过程中，由于边界条件的变化极易出现汽蚀现象。在流道中由于局部的流速过高会导致压力下降，在转轮叶片的作用下，会对水流的动矩产生影响，从而在叶片的背面产生负压。因为在水中一般会含有百分之五的空气或者是汽核，当水中的压力低于一定的限制，超出空化的压力时，就会出现空化现象而导致气泡的产生，当汽泡形发溃裂时，就是汽蚀现象产生的过程。
在水轮机运行的过程中，水在水轮机的流道内流动，在空化作用后，汽泡随着水流进入到流道的高压区，在高压的作用下，汽泡外部的压力和汽泡内部的压力不平衡，在这种压力作用下，汽泡就会溃裂。在汽泡溃裂的过程中，由于压力的不同而产生极大的冲击力，形成较高的射流，这种瞬间的射流冲击力非常大。在高频率的射流水击下，过流表面需要承受很大的冲击载荷，长此以往，金属材料的韧性就会受到影响，转变为脆性状态。在此过程中，屈服点逐渐的降低，在屈服点达到一定的临界后，在射流的冲击力作用下，金属表面的颗粒就会脱落，直接产生塑性变形，对水轮机造成很大的破坏。
2 汽蚀浸蚀造成的后果和影响
在水轮机运行时，产生汽蚀是比较常见的现象，其对水轮机部件产生了很大的损坏，直接影响到水轮机的运行效率。在汽蚀侵蚀中，对于水轮机损坏现象影响最大的是叶片，会导致叶片出现空孔、缺口，严重时甚至是脱落。汽蚀侵蚀会导致机组的强烈振动和较大的噪音，在汽蚀的作用下，加大了对水轮机的破坏力度，缩短了维修周期，提高了维修成本，对于水轮机的运行来讲浪费很多的资金。水轮机受到的损害直接影响到运行效率，从而影响到工业生产的经济效益，所以说对水轮机进行防汽蚀措施具有重要的意义。
3 水轮机防汽蚀的热处理工艺
下面主要讲述一下热处理在防汽蚀方面的作用。水轮机是由金属材料制成，所以金属材料的抗蚀性能十分重要。例如金属材料的硬度、极限拉伸度、弹性及晶粒的性质。
金属材料的性能不仅与成份有关，而且与其组成元素间的相互结合方式、形态及分布即与其内部组织结构也有关。同一成份的金属材料也可以通过改变其内部组织结构以改变其机械性能。例如钢在热处理工艺后可改变其内部的组织结构来改变其机械性能。
钢的热处理是将钢在固体状态下，通过加热、保温、冷却的方法，改变其内部组织结构，从而获得所需机械性能的一种操作工艺。热处理可分为普通热处理和表面热处理两大类。普通热处理又分退火、正火、淬火、回火。
由于汽蚀浸蚀是一个疲劳的过程，金属材料逐渐由韧性状态转变到脆性状态，其持久极限值也逐渐下降。要使水轮机产生超过屈服点的塑性变形直至破坏，则水轮机遭受到水锤效应产生的水击压力必须超过其屈服点，否则即使水轮机过流部件遭受到无限多次汽泡溃裂产生水锤效应的打击作用，金属材料也不会产生机械破坏。以上说明汽蚀对水轮机过流部件的浸蚀是有潜伏期的，且潜伏期就是水轮机过流部件的疲劳过程，即金属材料持久极限屈服点降至水锤效应产生水击压力值以下的这段时间。如果在汽蚀浸蚀的潜伏期内对水轮机过流部件进行调质处理使金属材料重新获得抗汽蚀的机械性能，可使金属材料避免遭受塑性变形直至破坏。
尺寸大的转轮叶片难以进行整体加温，可采取局部热处理或表面热处理。在转轮叶片汽蚀浸蚀比较严重的部位进行淬火，利用氧气和乙炔火焰，或高频感应电流将汽蚀浸蚀严重的部位快速加热到淬火温度，不等热量传到内部就立即冷却。由于冷却速度不一致会产生内应力，所以要进行回火处理。这样使汽蚀侵蚀严重部位提高了抗蚀性能，也避免了整体热处理的大量工作。
热处理工艺不仅使用于此，在转轮叶片制造和对已经形成金属破坏的转轮叶片进行修补时也可得到广泛的应用。
在工厂制造转轮叶片时，将转轮与叶片分别铸造后再与转轮体进行焊接。在焊接过程中由于冷却速度不一致，导致产生热应力和奥氏体转变成马氏体过程中体积膨胀产生的组织应力。所以要对焊接后的转轮进行去应力退火，其目的是消除铸件、锻件及焊接的内应力，防止在以后的运行过程中产生变形和裂纹。在转轮的制造过程中，如有条件还可以进行表面化学热处理。表面化学热处理是将转轮叶片放在化学介质中，通过加热和保温，使介质中的某些元素渗入叶片金属表面，改变表面层材料的化学元素成份，从而改变表层性能的方法。对于含Cr、Mo、V等合金元素的中碳合金钢，进行渗氮处理。将氮原子渗入到零件的表层，氮原子渗入钢中能与合金元素形成高硬度的氮化物，从而提高表层的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。
4 结束语
水轮机在工业生产中应用的比较广泛，促进了工业生产的进步，提高了企业的经济效益。为了保证经济的稳步发展，需要水轮机正常运行，以高质量、高效率的状态稳定运行。由于水轮机的运行需要以水为动力，所以汽蚀现象在所难免，汽蚀的产生严重的影响到水轮机零部件的质量，因而影响到运行性能和使用寿命，对于水轮机的运行效率有很大的影响。所以在科学技术不断发展的情况下，应该对水轮机汽蚀的原因进行详细的分析，然后采取有效的防治措施，降低汽蚀现象的发生，实现零汽蚀检修，降低生产维护成本，提高运行效率，为工业生产企业提高经济效益创造有利的基础。
参考文献
[1]周银康.论水电站水轮机汽蚀产生原因分析及防范措施[J].中国新技术新产品，2011-10-10.
金属材料元素分析范文5
橡胶制品行业需要消耗大量的资源,并且需要使用较多的辐射性材料和有毒材料,使得对人的身体有很大的损害,而且还会造成严重的环境污染。长此以往,将会严重影响到整个橡胶制品行业的发展,因此,我们应该研究橡胶制品行业存在的环保问题,就这些问题提出解决措施,有效避免橡胶制品行业对于环境的污染。应该加强对于橡胶制品的监测力度,加强对于橡胶制品的控制,减少橡胶制品对于人体和环境的损害,保证橡胶制品行业的产业链能够有序的发展。若想达到有效的减少制品原材料对于环境的影响,这样才能从根本上控制橡胶制品对环境的污染。
1.1 特性
橡胶制品是指将天然或合成橡胶作为原材料,然后生产出各种橡胶制品的流程,除此之外还包括利用废橡胶再生产的橡胶制品。因此,这些橡胶制品具有以下几个特性。
(1)橡胶制品在成型的时,需要经过较大的压力进行压制,但由于橡胶本身的弹性体具有内聚力,在成型离模的时这些内聚力无法消除,便导致橡胶制品出现不稳定的收缩。不过也正因为橡胶本身的弹性体,使得橡胶制品经过一定的时间后收缩便会缓和,渐渐的趋于稳定。例如:橡胶制品在开始设计时,没有经过谨慎地计算配合,使得成型的制品尺寸不稳定,造成质量问题。
(2)橡胶属于热溶热固性的弹性体,而塑料是属于热溶冷固性。因此,橡胶因为硫化物种类主体的不同,成型固化的温度也不相同,有时甚至会受到气候、室温和湿度的影响。所以,在生产橡胶制品时需要对温度进行调整,保证制品的质量。
(3)橡胶制品一般是原料经过炼胶后制成混炼胶,然后以混炼胶作为原材料,因此,在进行炼胶时,需要根据橡胶制品的特性设计出配方,然后制定产品的生产工艺。
1.2 分类
橡胶的基本类一般有天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶海绵、橡胶并用海绵和橡塑并用海绵等,这几类橡胶各有优缺点,在使用时要根据他们的特性设计配方。
1.3 生产工艺
橡胶制品的种类繁多,但是生产工艺却基本相同,一般以固体橡胶和生胶作为原料进行生产,生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型和硫化等基本工序。原材料准备、成品整理和检验包装等基本工序也是必不可少的。橡胶的加工工艺过程主要是解决橡胶的塑性和弹性性能的矛盾,各种的工艺手段使弹性橡胶变为具有塑性的塑炼胶,然后加入各种配合剂支撑半成品,然后经过硫化,增加成品的弹性和物理机械性。无论是何种橡胶,都需要经过以上几道工序,这样才能制成好品质的橡胶制品。
2 橡胶制品材料对环境的影响分析
2.1 重金属材料对环境的影响
在设计橡胶制品的配方时,需要充分考虑橡胶制品中重金属的含量,如果橡胶制品中铬和镍的含量过高,就会对环境造成严重的污染。橡胶制品废弃后,一般企业会将橡胶制品直接丢弃,橡胶制品进行分解,分解出的铬和镍金属会对地下水资源造成污染,因此,在设计配方时,要尽量减少使用含铬和镍的材料,要严格的控制橡胶制品材料的配比。所以,应该加强对橡胶制品的系统性分析,严格控制所有原料中重金属的含量。
2.2 多环芳烃材料对环境的影响
橡胶制品中有一部分的原料含有多环芳烃,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油组成,这两种焦油的成分都极其的复杂,因此,这两种焦油是混合物,在橡胶制品加工时加入少量的成分,也极其容易对环境造成污染。加工油的原料主要由芳烃油、石蜡油和环烷油组成,其中大量的多环芳烃被包含在芳烃油中,会对环境造成严重的污染。部分企业使用完橡胶制品时会将橡胶制品进行焚化,焚化后的烟雾中会还有大量的多环芳烃颗粒,对大气造成严重的污染。
2.3 特定胺和N—亚硝胺对环境的影响
特定胺是指在特定的条件下,偶氮染料经过分解作用,产生具有有害物质的芳胺。这种特定胺中含有大量的致癌物质,不仅对人的身体健康造成危害,还会对环境造成严重的污染。橡胶制品在进行加工时,仲胺橡胶助剂会与亚硝物质发生化学反应,从而产生了N—亚硝胺。N—亚硝胺本身具有很强的致癌性,因此,在进行橡胶制品配方设计时,应该尽可能的减少使用N—亚硝胺,这样才能减少橡胶制品对人体和环境的损害。
3 橡胶制品的环保性控制措施
3.1 控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用
将保护环境作为基准进行橡胶制品加工,严格的控制制作橡胶制品的原料的环保指标,以此来提高橡胶制品的环保性。制作橡胶制品的一些原料中,会含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,这些元素能够组成很多的有害物质,使得橡胶制品中有害物质严重超标。在橡胶制品的加工工艺中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加强监测化合物、粘合剂和防霉剂的使用,这样能够有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,减少橡胶制品对环境的污染。
3.2 加强进厂原材料的安全监测
在进行橡胶制品生产前,可以利用X射线荧光光谱分析法,对进厂的全部橡胶制品原材料进行安全监测,这样不仅能确保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之间的交叉污染。橡胶助剂中,都多少会含有一定量的重金属元素,例如:铅元素、汞元素等,因此,再进行橡胶制品生产的时,可以将橡胶助剂换为纳米碳酸钙或硫酸钡等助剂,这样能有效的减少重金属物质对环境的污染。
3.3 加强特殊原料的重点监测
在众多的橡胶助剂中,氧化锌是出现问题最多的助剂,而且氧化锌的市场价格非常高,这就使得市场上总是出现假冒伪劣的氧化锌产品,因此,在进行橡胶制品生产前,要加强对氧化锌进行重点监测和控制。不只是氧化锌,在橡胶制品生产过程中还有很多的特殊材料,对于这些特殊材料也要进行重点监测和控制,这样才能有效的减少橡胶制品对于环境的污染。
3.4 加强替代品的使用
诸如特定胺和N—亚硝胺等能够致癌的芳胺,是橡胶制品生产中必不可少的原料,因此,不能总是使用这类具有致癌性的物质,应该减少这些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黄色着色剂来代替永固黄这类物质,这样能有效的减少有害物质对人类身体和环境的损害。既然不能避免使用这些有害物质,那便减少对这些危害品的使用,这样也能在一定程度上提高橡胶制品的环保性。
3.5 重金属含量的控制
对于铬镍等重金属,应该要严格的控制其含量,防止橡胶制品中重金属含量超标。为了能够有效的减少橡胶制品中重金属的含量,可以采取以下三种措施。第一,采用无铅硫的生产体系,减少橡胶制品中重金属的含量,从而减少橡胶制品对环境的污染。第二,取消有毒的金属材料的加工工艺,降低橡胶制品中有毒金属材料的使用,有毒金属材料的加工过程能够对人的身体造成极大的伤害,所以,应该减少橡胶制品中有毒金属材料的使用。第三,加强使用环保粘合剂,在橡胶制品中使用环保粘合剂能够有效的减少橡胶制品对环境的污染,还能够大大提高橡胶制品的安全性。橡胶制品中的重金属对环境具有很大的危害,因此,要严格的控制橡胶制品中重金属的含量。
4 结语
橡胶制品的环保性对于环境保护非常重要,因此,提高橡胶制品的环保性已成为采取必要措施的当务之急,这样不仅能有效的保护环境,还能减少橡胶制品对人体的危害,从而推动了橡胶制品行业的快速发展。
参考文献:
[1]王巧福,唐文枣等.环保橡胶制品的监测和控制[J].橡胶工业,2008(3).
金属材料元素分析范文6
1工作原理
水中部分金属离子提取法是根据在人工电场的作用下，电子导体电极与离子溶液界面之间的电化学反应原理进行工作的。当外电场加于放在水中的两个石墨电极时，水中带负电的离子和胶体朝正极移动。在离子迁移的途中，放置一种选择性吸附剂，将需要检测的成矿元素和伴生元素吸附住。随着电流的流动，所需元素在吸附剂上不断聚集；当通电一段时间后，吸附剂上的金属量足以满足分析方法的需要时，取下吸附剂，并将它密封包装，送实验室检测待测的金属组分。最后根据吸附剂中金属组分的异常特征，预测其深部是否有隐伏矿存在。在水溶液中，金属离子一般为阳离子，理应富集在电极的负极上。无数试验已经证明，在阳极上同样有金属离子聚集。这可能是带负电的胶体在水中吸附了金属离子的缘故。其详细机理尚不十分清楚，但将正负电极上的金属离子合并在一起，其测量结果更具有代表性，地质效果也较好。在阴极上，电极反应有：水分解反应和反应电位低于水化离子放电电位的金属离子的放电。大多数金属离子与氢氧离子结合，形成难溶于水的化合物。在阳极上，电极反应的主要产物是用于制造电极材料的离子。此外，在该电极上还形成水化氢离子和氧。在某些情况下，负离子也能放电，并形成相应的气体(如卤素、硫气体等)。
2水中部分金属离子提取的电极装置
水中部分金属提取的电极装置必须满足下列条件：不能因电极本身的电解，成为多种金属的污染源。因此，要求电极的材料是高纯度的石墨材料制成。若用金属材料制作，会造成金属材料的电解，其电解的金属量大大高于地下水中与隐伏矿有关的金属组分，将导致试验完全失败。此外，供电的导线，特别是导线与电极的连接点，绝不能与水接触，否则，其后果和金属电极相同。导线中的金属材料不能直接与水接触。所有随电流流动的离子必须全部通过选择吸附剂，并被吸附剂所吸附，并不再溶于水。电极间的距离必须保持固定不变。为了满足上述要求，我们设计了电极装置。两个电极固定在电极架上，保持两个电极间的距离一定和不容易短路。电极的外面用一多孔帽盖上，可防止电极和吸附剂直接与泥土接触。多孔帽盖可以自由拆卸。吸附剂置于石墨电极和多孔帽盖之间，可确保吸附剂不容易被玷污，同时也能确保随电流流动的金属离子必须经过吸附剂。
3恒流电源
为了使不同采样点上所获资料具有较高的对比性能，必须保持电流大小一致，电流恒定，是提高可对比性的重要因素之一。可能电压恒定更为重要，因为不同离子的氧化还原电位各不相同，只有当电极电位达到该元素所需的氧化还原电位时，才能将该元素捕集，但在同一电路内，既要稳压，又要恒流，特别是对于电池电源而言，线路的难度较大，故采用恒流电路制作试验仪器。
4野外工作方法
4．1采样位置的选择
水中部分金属提取法的采样位置应选择在上升泉露头，一级水系的地表径流，裂隙水和民用水井等地下水的露头处，不要在人为污染严重的位置采样。
4．2采样密度
由于水电化学测量的采样位置受地下水露头的严格限制。而且，地下水露头的分布往往在不同地区是很不一样的，极不均匀。设计的采样密度过大，则无处采样，采样密度过稀，则达不到测量的目的。
4．3方法试验
根据拟寻找矿床的成矿元素和主要伴生元素，选择最有效的吸附剂，最佳工作电压和电流，尽可能减少预富集时间，并能确保所用分析方法能检测出待测的所有元素。这是方法试验所要达到的目的。
4．4采样步骤
将电池与恒流源连接好。将恒流源与采样电极连接好。将吸附剂用水浸透，多次挤压，排除泡塑孔隙内的气体，并让它吸足水，f所用水必须是采样处的水)直接覆盖在石墨电极上。再将多孔电极盖盖上，并拧紧，防止脱落。将电极架放人水中。打开电源开关，将电流从最小调至最大，并记下最大读数，再由最大值调至所规定的数值，(__搬为20mA)保持预富集时间约15min。通电时间到后，将开关拨至关。将电极架从水中取出，拧开多孑L电极盖帽，取下吸附剂，将水挤尽，用塑料袋包装，并用记号笔编号。回驻地后将塑料袋密封存放。将样品送实验室分析待测元素。
5样品分析
样品先在300~C炉温下炭化，后在600~C炉温下灰化。灰化后的样品，加入少量盐酸和双氧水，使灰分中的金属组分溶解，并稀释到一定刻度的体积，用原子吸收或原子荧光法分析待测元素。由于吸附剂中某些待测元素的本底较高，而且含量不均匀，为了防止吸附剂本底对测定结果的干扰，可采用稀盐酸加热脱附法，既不破坏吸附剂，又可降低吸附剂对测定结果的干扰。同时，应当注意的是：样品中金属组分的含量甚微，所采用的化学试剂，必须是高纯度的，而且在生产之前，必须做一定数量的空白试验，以确保测量所需的灵敏度和精密度。
