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在社會(huì)發(fā)展的帶動(dòng)之下，對(duì)于金屬材料的需求也呈現(xiàn)出進(jìn)一步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在市場(chǎng)上，一些愈發(fā)復(fù)雜性的金屬材料也紛紛出現(xiàn)。這些金屬材料的通信就是性能優(yōu)良，相較于傳統(tǒng)的材料，它們硬度更高，韌度更強(qiáng)，外觀更美觀，得益于各種金屬元素的精確配比，也讓不同的金屬材料有了不同的物理性質(zhì)，而在實(shí)際的應(yīng)用中，采用化學(xué)分析法的方式進(jìn)行內(nèi)部的化學(xué)元素分析，從而更好地研究金屬材料的元素構(gòu)成，提升金屬材料的利用效率，發(fā)揮出金屬材料的最大價(jià)值。

1、金屬材料五大元素的作用

1.1 碳元素

在鋼鐵中，碳是最基本的成分，也是區(qū)分鋼和鐵的主要依據(jù)，在生產(chǎn)過程中，如果含碳量大于1.7%的是鐵，低于此數(shù)值就是鋼。通過分析鋼鐵中的碳元素含量，才能提高鑄件的應(yīng)用合理性。而一般情況下，不同鑄件中碳含量的合理選配可以通過碳元素測(cè)試來進(jìn)行，比如，球墨鑄鐵的碳含量是3.5%~3.9%，灰鐵的含碳量是2.6%~3.6%，如果碳含量低于3%，一般情況下其力學(xué)性能不夠，而通過合理設(shè)置碳元素到鋼鐵中，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和力學(xué)性能的有效協(xié)調(diào)。

1.2 磷元素

磷是鋼鐵的有害元素，因?yàn)榱自赜绊懙氖橇W(xué)性能，磷元素較多，會(huì)降低金屬的韌性和致密性，磷元素會(huì)造成鑄件開裂。在磷元素小于等于0.05%的時(shí)候，可以融于鐵且具有良好的力學(xué)性能。當(dāng)鑄件中磷含量大于0.05%，本身會(huì)影響鑄件的堅(jiān)硬程度，產(chǎn)生了磷共晶的問題。因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，加入一定的磷元素，能提升金屬硬度，但務(wù)必要將磷元素的含量限制在0.04%之下。

1.3 硫元素

硫元素是金屬材料中的有害元素，硫元素會(huì)影響石墨化，并且因?yàn)榱蛟睾湾i元素、鎂元素的反應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定碳化物，因?yàn)榱蛟氐挠绊懀瑫?huì)導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)皮下氣孔、夾渣等缺陷，影響整體的力學(xué)性能。所以說，在有條件的情況下，應(yīng)當(dāng)降低硫元素，保證普通灰鐵硫含量在0.15%以下，如果是球墨鑄鐵中，硫含量要低于0.02%。

1.4 硅元素

硅元素本身是促進(jìn)石墨化的一種有益元素，硅元素是一種孕育劑，添加硅元素會(huì)減少滲碳體、珠光體、三元磷共晶的出現(xiàn)，改善金屬鑄件的可塑性。

1.5 錳元素

錳在鋼鐵中非常重要，添加適當(dāng)?shù)腻i元素能生成紋理，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，也能讓整體鋼鐵的堅(jiān)固性和耐磨性增加，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，錳元素還能中和硫元素，避免因?yàn)榱蛟剡^高對(duì)金屬材料質(zhì)量的影響，所以通過一定量的錳元素添加，也能穩(wěn)定鋼鐵質(zhì)量，提升品質(zhì)。

2、常用的金屬材料元素化學(xué)分析方法

2.1 滴定分析法

滴定分析法在金屬材料元素化學(xué)分析中屬于比較傳統(tǒng)的一種方法，其主要是采用一定標(biāo)準(zhǔn)濃度的試劑，通過與金屬材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，主要是對(duì)材料中金屬離子含量進(jìn)行測(cè)定的一種方法。滴定分析方法可以實(shí)現(xiàn)可溶解被測(cè)物的定量測(cè)定，根據(jù)被測(cè)物+試劑(滴定劑)=反應(yīng)產(chǎn)物，促進(jìn)了被測(cè)物的化學(xué)計(jì)量和滴定劑的定量分析。在金屬材料中所有元素發(fā)生反應(yīng)以后，即完成滴定分析。其中滴定重點(diǎn)即金屬材料中金屬離子與實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，這種測(cè)定方法非常簡(jiǎn)便，測(cè)定精準(zhǔn)度較高。在使用滴定分析法的時(shí)候，首先需要把樣品溶液放置在燒杯當(dāng)中，隨后在燒杯中添加適量指示劑，隨后使用滴定管向燒杯中添加適量標(biāo)準(zhǔn)濃度的試劑。在選擇滴定劑的時(shí)候，不僅需要考慮滴定劑的質(zhì)量，而且需要考慮滴定劑的種類，需要保證滴定劑的量和樣品量相等。一般情況下，添加滴定劑的原則就是容易觀察，且能快速、明確反映效果。在燒杯中添加指示劑的目的，主要是為了對(duì)指示劑顏色進(jìn)行判斷，更容易對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行觀察，在指示劑顏色發(fā)生變化的時(shí)候，就代表指示滴定結(jié)束，通過對(duì)滴定現(xiàn)象進(jìn)行觀察，能夠確定金屬材料當(dāng)中的元素。滴定分析法是一種很傳統(tǒng)也很知名的分析方法，目前可以實(shí)現(xiàn)高度的精準(zhǔn)化和自動(dòng)化，性價(jià)比也比較高，因此在檢測(cè)領(lǐng)域該技術(shù)也能廣泛應(yīng)用。

2.2 儀器分析法

2.2.1 分光光度法

通過操作分光光度儀器對(duì)金屬材料中元素表征進(jìn)行定性與定量分析，通過對(duì)不同金屬元素在不同波長(zhǎng)光中發(fā)生的折射反應(yīng)進(jìn)行觀察，判斷金屬材料中的元素構(gòu)成。該方法的原理在于：不同金屬元素的吸光度不同，通過觀察不同光波長(zhǎng)的方式，能夠?qū)Σ煌饘僭氐奈諒?qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，有助于測(cè)定金屬材料中不同元素的含量。

2.2.2 X 射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法是一種比較傳統(tǒng)的應(yīng)用方法，在如今各種檢測(cè)方法層出不窮的背景之下，該方法也逐漸落后，因?yàn)樵摷夹g(shù)整體需要的器械要求更高，所以該方法應(yīng)用需要人員的高度精細(xì)化控制。X射線熒光光譜法能夠?qū)饘俨牧系脑爻煞诌M(jìn)行測(cè)定和分析，利用基態(tài)原子在為激發(fā)的情況下的低能狀態(tài)。通過特定頻率的輻射線激發(fā)基態(tài)原子的能量，轉(zhuǎn)化為高能狀態(tài)。X射線熒光譜在基態(tài)原子轉(zhuǎn)化為高能狀態(tài)之后即可顯現(xiàn)。通過測(cè)定其波長(zhǎng)就能夠分析元素組成。

2.2.3 石墨爐原子吸收法

該方法屬于一種新型檢測(cè)方法，目前在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，應(yīng)用石墨爐原子吸收法進(jìn)行金屬材料元素化學(xué)分析，具有較高的精準(zhǔn)度和靈敏度，不過該方法只能夠?qū)ι贁?shù)樣品進(jìn)行分析。在實(shí)際測(cè)定的過程中，主要是將樣品進(jìn)行原子化處理，利用原子化檢測(cè)儀對(duì)樣品中特殊石墨上吸附的原子種類進(jìn)行分析的方式對(duì)金屬材料中的元素構(gòu)成成分進(jìn)行分析。

2.3 電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法如今在元素分析中應(yīng)用最為廣泛。它的原理就是利用了材料的電化學(xué)性質(zhì)以及金屬元素含量之間的關(guān)系。通過這種關(guān)系的探討，也從而分析金屬材料中的元素構(gòu)成，利用電化學(xué)分析法進(jìn)行元素分析主要有循環(huán)伏安法、溶出伏安法等等，這兩種方法的靈敏度都非常高，也能夠定向選擇材料中所需要測(cè)試的元素。目前，關(guān)于電學(xué)和電化學(xué)現(xiàn)象的分析與管理已經(jīng)有相當(dāng)成熟的理論，不過在實(shí)際應(yīng)用該方法的過程中操作起來比較復(fù)雜，該方法容易受到外部環(huán)境的影響，還有技術(shù)和研究尚未成熟的問題。

3、金屬材料元素化學(xué)分析方法的未來趨勢(shì)分析

從目前的情況來看，在金屬材料元素化學(xué)分析的過程中，許多方法的運(yùn)用容易受到外部環(huán)境的干擾，測(cè)量準(zhǔn)確性還需進(jìn)一步加強(qiáng)，并且許多方法的操作難度比較復(fù)雜，難以同時(shí)兼顧準(zhǔn)確性與簡(jiǎn)便化兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，這直接影響了元素化學(xué)分析的效率與效果，在金屬材料元素化學(xué)分析未來發(fā)展的過程中，各種分析方法將向著便捷性、精準(zhǔn)性的方向發(fā)展。在實(shí)際對(duì)金屬材料進(jìn)行分析的過程中，要求工作人員快速、準(zhǔn)確找到合適的分析方法。要想提高金屬材料元素化學(xué)分析的效果，還需要使用精度更高、更加先進(jìn)的儀器設(shè)備。由于金屬材料的元素組成十分復(fù)雜，未來分析發(fā)發(fā)還將向著高靈敏度、高選擇性方向發(fā)展，更加深入地研究適用于金屬材料元素化學(xué)分析的方法。未來在儀器分析上的力度還將進(jìn)一步加強(qiáng)，儀器分析技術(shù)在未來能夠最大限度滿足金屬材料元素化學(xué)分析的需求。從目前的情況來看，熒光光譜儀是使用頻率較高的一種儀器，這種儀器具有適應(yīng)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高、體型小巧等特點(diǎn)，適合在各種復(fù)雜環(huán)境中使用，甚至能夠在雨天進(jìn)行作業(yè)，因此，類似于熒光光譜儀的高精度儀器將成為儀器分析技術(shù)未來研究的主要方向。

4、金屬材料元素化學(xué)分析中的注意事項(xiàng)

4.1 做好金屬材料的取制樣工作

在實(shí)際的金屬材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)中，需要做好代表性樣本的取樣工作，實(shí)際分析金屬材料元素中，應(yīng)當(dāng)選擇有代表性的鋼液、零件，并且盡量保證金屬材料取樣的混合均勻，有必要的情況下，可以將金屬材料壓碎混合之后，才能進(jìn)行取樣處理。此外，在取制樣的時(shí)候，需要做好金屬材料的處理，如果表面已經(jīng)出現(xiàn)氧化，那么實(shí)際的元素分析之前，就需要做好金屬材料的清洗工作，避免因?yàn)檠趸锖臀酃赣绊懟瘜W(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果。最后，如果金屬材料表面有一層氧化層，也需要建立在金屬材料符合相關(guān)要求之上，進(jìn)行有效的取制樣工作。

4.2 關(guān)注配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的必要要求

通過建立標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置要求，做好整體溶質(zhì)和飲用水等配置儀器的應(yīng)用，在一般情況下，可以用蒸餾水作為配置用水，一些特殊的溶液比如EDTA 溶液中和需要氯化氫，在選擇指示劑的時(shí)候，因?yàn)榘彼望}酸反應(yīng)溶液呈弱酸性，就需要用甲基紅作為指示劑，而不能用酚酞。實(shí)際的配置溶液中，需要提前針對(duì)不同溶液的特點(diǎn)進(jìn)行有效的配置特點(diǎn)分析。

4.3 注意化學(xué)分析的實(shí)際流程

金屬材料的元素化學(xué)分析需要一定的流程分析，加強(qiáng)整體流程優(yōu)化確有必要，比如，在化學(xué)滴定法中，如果采用的是酸式滴定管兒，那么在實(shí)際的檢測(cè)過程中，需要用綠植檢查活塞的兩端和管夾位置是否有水滲出，然后旋轉(zhuǎn)180度再檢查一次活塞，如果是堿式滴定管的話，則需要放置兩分鐘，然后檢查試管是否有漏水的情況，如果有漏水的情況，那么說明橡皮管出現(xiàn)問題需要更換。在排氣泡的時(shí)候也有特定的操作，只有保證調(diào)整液面與零刻度線相平之后，才能保障整體化學(xué)分析更有效，更精準(zhǔn)。無論是什么類型的化學(xué)分析方法，都需要建立在實(shí)際的流程需求之上規(guī)范操作，才能保障化學(xué)分析的穩(wěn)定性。

5、結(jié)論

總而言之，金屬材料的成分檢測(cè)在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，通過恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析，才能保障中國(guó)金屬元素的有效利用，且有效提升化工行業(yè)的穩(wěn)定、持久發(fā)展水平。