建材治金业冶金质量分析

冶金质量分析楠顶天马行空官方博客：；QQ:1318241189；QQ群：175569632第一章绪论冶金的基本概念冶金是一门研究如何经济的从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学冶金的分类1.按方法：火法冶金、湿法冶金2.按元素：钢铁冶金、有色冶金二、冶金质量分析及评价冶金质量实际上是冶金质量和性能质量的综合反应。钢材质量的分析往往是通过采用常规的及现代的手段、方法，测定各种性能(力学性能、理化性能、工艺性能和使用性能)来反映钢的质量。而任何金属材料的性能都是其成分—工因此，掌握冶炼质量评价指标乃是正确选择冶炼工艺路线、判定合理的工艺过径以及保证钢材性能的必要条件。而冶炼质量可以用成分控制范围、纯洁度及铸态组织作为评价指标。一种质量合格的冶金产品，成分应控制在最佳范围，纯洁度要高，铸态组织要求均匀、致密。持别是成分要控制准确、稳定和均匀。不但要缩小成分波动范围，还要控制微量元素含量，即在成分合格范围内，通过微调来控制质量。三、冶金质量分析的意义为改进操作工艺提供依据提高成材率和节约金属材料提高钢材使用的安全可靠性降低产品成本，提高经济效益第二章冶金质量综合分析2.1钢的质量标准及评价指标一、钢的质量标准体系技术标准是具有一定权威的组织对重复事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实验经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，出主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的技术准则和依据。对于钢材质量标准，各国都有本国的国家标准、部门或协会标准。如日本的“JIS”标准，前苏联的“TOCT”标准，美国的“ASTM”标准，英国的“BS”标准，以及我国的GB标准(国家标准)，YB标准(冶金部颁标准)等。随着生产、贸易和技术交流的发展，要求在国际上广泛统一标准体系，为此，国际标准化组织在1987年发布了IS09000系列标准，该系列标准由IS09000(质量管理和质量保证标准选用指南)、ISO9001(质量体系一设计、研制、安装和服务的质量保证模式)、ISO9002(质量体系——制造和安装的质量保证模式)、ISO9003(质量体系——最终检验和试验质量保证模式)和ISO9004(质量管理和质量变素指南)等构成了质量管理和质量保证的国际标准系列，很快得到一些国家的响应。根据我国标准文献的最新分类方法．冶金类标准包括：冶金综合、化学分析方法、理化性能试验方法、原料与辅助材料、钢铁产品、有色金属产品、粉末冶金、半导体材料及冶金设备等九个方面的内容。其中钢材质量标准为冶金类标准的重要组成部分。归纳起来，钢质量标准体系内的标准主要有以下三个方面：1.综合基础标准；2.钢铁产品标准；3.测试方法标准二、钢的质量指标内容(一)性能质量指标钢材性能质量指标的主要内容是指对钢材的力学性能、工艺性能和物理化学性能的要求。其中最通常的是力学性能，如强度、塑性和韧性、硬度等，有时还要求疲劳等特殊性能。这些性能可以由拉伸试验、冲击试验、硬度试验以及相应的特殊性能试验测定出来。天马行空官方博客：；QQ:1318241189；QQ群：175569632(二)冶炼质量指标钢材的性能主要取决于其化学成分及组织结构，因此，在钢的质量标准中都规定了化学成分范围，有时还提出了对组织结构方面的要求。例如品粒度、夹杂物形态及分布、钢材内部缺陷等。2.2钢质量检验检验的目的：一方面是为了俭验成品钢材的质量是否符合有关标准。另一方面是通过观察和鉴定各种缺陷的分布和性质，以便分析研究产生缺陷的原因和各种工艺因素对钢质量的影响，从而为改进工艺质量和各种试验研究提供数据。一、表面质量检验表面质量检验包括对表面缺陷和外观形状、尺寸缺陷的检验。钢在挠注、锻轧、加热等过程中，由于处理不当，可能产生各种表面缺陷。最常见的钢材表面缺陷有：结疤、划痕、折迭、表面裂纹、氧化铁皮和外观形状、尺寸公差缺陷等。(1)结疤结疤是钢材表面呈舌头状、指甲状或鱼鳞状的薄片。钢板上的结疤又叫重皮。有些结疤的一端是翘起的，翘起的结疤又叫翻皮。(2)划痕划痕是由于轧制设备的某些零件与所轧工作摩擦而产生的表面缺陷．一般里连续状分布或断续状分布。(3)折迭折迭通常是指材料在前一道银、轧中所产生的突出尖角或耳子，在随后的锻、轧时压入金属本体面形成的缺陷。(4)表面裂纹是指材料表面的开裂，其类型和名称很多，最常见的是裂缝和发纹等。裂缝一般为与加工方向一致的直线，形成Y形的尖底开裂；发纹为分散或成簇分布的头发状细裂纹。裂缝和发纹的主要区别是长短、粗细和深浅不同。(5)氧化铁皮是钢材在加热、轧制和冷却过程中其表面生成的金同氧化物。(6)表面形状、尺寸缺陷王要包括椭圆度、弯曲度、波浪度、瓢曲皮等方面的检验。二、成分分析成分分析是对提供的试样(包括炉中取样相成品钢)进行指定化学元素的分析。现行成分分析方法有化学分析和仪器分析两大类，钢的成分分析是质量检验中的一项重要内容。(一)化学分析法适用于钢材、原材料成分的化学分析的主要方法有重量分析法、容量分析法、吸光光度法、气化法和电量分析法等。各种分析方法有其自身的特点，如果选择得当，可取得事半功倍的效果。例如，对碳、硫等元素分析．可采用气化法进行分析，对低含量元素进行分析，采用吸光光度法比采用其他方法可靠性更高。一般对钢材进行化学分析，均需从被测钢料或制件上钻取一定数量的试验样品分析。天马行空官方博客：；QQ:1318241189；QQ群：175569632(二)仪器分析所谓仪器分析，是利用物理方法依据试样被测成分的原子、离子或其化合物的物理性质，进行分离测定，并将所得之值与用同样方法对巳知含量的标准物质(印标准试样)测得之值进行比较，求其在试样中的含量。仪器分析可按物理信息及其分离测定法的不同进行分类。现适用于钢铁、炉渣及其原材料的常规分析方法有看谱分析、光电直读光谱、发射光谱及原子吸收光谱分析法等。此外，近年来用于冶金成分分析的仪器及方法有：红外光谱、色谱、x射线荧光光谱、电子探针、离子探针及等离子光谱(ICP)等分析方法，它们现主要是进行标准、试验研究及成品等分析。这些仪器可与电子计算机结合使用，其分析精度大幅度提高，分析时间大幅度缩短，并能作微区分析。三、组织检验钢材的组织和缺陷可以通过组织检验方法来观察识别和评定。钢材的组织检验可分为宏观组织检验和微观组织检验两种，后者又称显微组织检验。(一)宏观组织检验宏观组织检验是用肉眼或低倍放大镜及实体显微镜检查纵、横断面及断口，以评定钢材宏观组织和缺陷。常用的方法有低倍(酸浸)试验、断口试验、塔形试验和硫印试验等。（二)显微组织检验显微组织检验亦称高倍检验，是用金相显微镜来观察、分析钢的微观组织状态和缺陷的检验方法。检验前，需经过取样、预磨、抛光和腐蚀等过程制成试样，然后在50～2000倍的金相显微镜上观察。按一般检验采用100～500倍的放大倍数进行评定。显微组织检验项目很多，主要有晶粒度、非金属夹杂物、脱碳层深度和显微组织及缺陷等内容。天马行空官方博客：；QQ:1318241189；QQ群：1755696321.奥氏体晶粒度奥氏体晶粒大小对钢的性能有显著影响。细小的奥氏体晶粒．由于有较长的晶界，促进了奥氏体向珠光体的转变．从而降低了钢的淬透性。奥氏体晶粒大小对钢材冲击韧性影响也很大．因此要求优良可焊性的造船钢板、在高温高压下使用的锅炉钢管、经热处理后使用的机械结构钢、需进行大变形拉拔加工的中碳钢构件等，均需对奥氏体晶粒度进行检验。此外，鉴于钢的深冲件、磁性和低温脆性等与铁索体晶粒度有密切关系，故对碳的质量分数在o．2％以下的薄板、电工钢板和造船用钢等一般要进行铁索体晶粒度的检验，方法与上述奥氏体晶检度的测定方法相同。钢中晶粒度的检验按GB6394—86或有关技术标准的规定来测定钢中的实际晶粒度和奥氏体本质晶粒度。2．非金属夹杂物鉴定非金属夹杂物的研究，对提高钢质量具有极大的意义及钢制举件的受用有密切的关系。在金属中，即使仅含有少量的非金属夹杂物，对性能也有明显的影响。当大杂物顺着零件方向拖延成链条状小颗粒分布，或沿晶界分布时，对金属力学性能的影响就更为严重，常常因应力集中导致突然断裂。夹杂物的存在将降低金属的塑性和冲击韧性。在钢材冶炼过程中，若不很好地防止夹杂物的产生，往往会导致钢材的报废，给生产带来损失。夹杂物的评级可按YB25—77及相应标准的规定进行，该标准分脆性夹杂物分散分布、脆性夹杂物集中分布以及塑性夹杂物集中分布和分散分布四套评级图。有的也采用国际标准评级。弄清夹亲物的本质，可以对冶炼丁艺提出改进意见．从而改进和控制冶炼过程中的某此工艺．改善钢的质量。因此，钢中夹杂物的鉴定工作。直接关系着钢质量的好坏，在钢铁研充领域中是较为重要的工作之一。举例：电渣重熔锭加工成厚40mm的板材后，经超声探伤发现音分层问题。在分层处沿厚度方向取样进行金相观察，发现分层为沿轧向的一条粗大夹杂物。其夹层的平均厚度约0.06mm；从夹层刮取的粉末进行化学分析，其组成物的质量分数为：Si0211.0％、A120338．6％、FeO2.4％、MgO1.5％，但这四种夹杂物组成含量只有53．5％，显然还有其他成分。当将此粉末进行X射线衍射分析时，其结果有CaF2。于是再将粉末进行化学分析，得出CaF2占总量的44．8％。这时五个组成加起来为98．3％接近于全量。出此确定此分层的夹杂物来自重熔中的渣相。3.脱碳层测量钢加热时，表层碳分比内层降低的现象谓之脱碳.凡降低了碳量的表面层叫脱碳层。在大多数的钢材中、持别是对工具钢、滚珠钢、高速钢及弹簧钢来说，脱碳被视为钢材的一种缺陷。由予钢材表面脱碳层未消除干净．使工具钢、滚珠钢表面硬度相耐磨性降低．淬火时由干里外层体积变化不同．经常使得工件表面形成裂纹。对高速钢而言，脱碳还降低了钢材的红硬度和回火稳定性；对弹簧钢而言，脱碳则降低了钢材的抗疲劳性能，所以必须将脱碳控制在标准范围内。脱碳是金相检验的项目之一，随着钢种以及尺寸的不同，容许脱碳层的深度也有所不同。钢的氧化与脱碳决定于钢的化学成分、加热温度、加热时间及加热炉的气氛等。4其他缺陷组织的检验钢中的缺陷组织除上述以外．还有网状碳化物、碳化物液析、碳化物带状、碳化物球化不良、带状组织、奥氏体中。相及魏氏体组织、游离渗碳休等。2.3钢的质量分析方法一般步骤：1.问题的提出2.实验和分析方法3.实验结果和分析讨论4.结论及控制方法第三章常规炼钢法及质量控制3.1炼钢的发展历程钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢的应用前景钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛；用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢的生产也提出了不同的要求。石油、化工、航天航空、交通运输、农业、国防等许多重要的领域均需要各种类型的大量钢材，我们的日常生活更离不开钢。总之，钢材仍将是21世纪用途最广的结构材料和最主要功能材料。炼钢方法（1）最早出现的炼钢方法是1740年出现的坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此法几乎无杂质元素的氧化反应。炼钢方法（2）1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法，第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题，从而使炼钢的质量得到提高，但此法要求铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。目前已淘汰。炼钢方法（3）1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢法，即马丁炉法。1880年出现了第一座碱性平炉。由于其成本低、炉容大，钢