實驗室碳硫分析的工作原理和辦法

　　碳和硫是確定鋼鐵產品規格和質量的二個重要元素。一般碳含量高于2.0%以上的叫做鐵，低于2.0%的叫鋼。通常把碳含量高于0.60%的鋼叫高碳鋼，碳含量在0.25%～0.60%之間的鋼叫中碳鋼，碳含量小于0.25%的鋼叫低碳鋼，碳含量小于0.03%的叫工業純鐵。

　　碳對鋼鐵的性能起著重要的作用:隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強度提高，其韌性和塑性下降;反之，碳含量減少，則硬度和強度下降，而韌性和塑性增加。碳硫分析儀是企業理化分析室中的一種常用計量器具，用于對金屬和非金屬材料中的碳和硫元素含量進行定量分析，速度快，性能穩定，操作簡便。廣泛應用于冶金，鑄造，機械，鐵路等工礦企業，產品質檢所，大專院校，科研院所，可以方便快捷的進行原料驗收、爐前分析、成品檢驗等階段的分析測試。

　　硫在鋼鐵中是一種有害物質，會惡化鋼鐵的質量，降低其力學性能及耐蝕性、可焊性。特別是鋼中的硫，若以硫化鐵的狀態存在時，由于它的熔點低(1000℃左右)，會引起鋼的“熱脆”現象，即熱變形，高溫時工作產生裂紋，影響產品的質量和使用壽命。所以，鋼中的硫含量越低越好。一般要求，普通鋼中的硫含量小于0.050%,工具鋼中的硫含量小于0.045%，而優良鋼中的硫含量要小于0.020%。

　　鑒于碳硫含量對鋼鐵質量和性能的重要作用，因此檢測鋼鐵中的碳硫含量，即碳硫分析具有重要意義。

　　鋼鐵中的碳硫元素在高溫下(1200℃～1400℃)通氧燃燒。均能轉化為氣體，生成CO2和SO2，這就是燃燒法分析碳硫的基礎。

　　碳硫分析的原理，就是將試樣在高溫爐中(如電阻爐也稱管式爐、電弧爐、高頻感應燃燒爐等)通氧燃燒，生成并逸出CO2和SO2氣體，用此法實現碳硫元素與金屬元素及其化合物的分離，然后測定CO2和SO2的含量，再換算出試樣中的碳硫含量。一般的測定方法有以下幾種：

　　1.紅外檢測法：試樣中的碳、硫經過富氧條件下的高溫加熱燃燒，氧化為CO2、SO2氣體。氣體經處理后進入各自的吸收池，對相應的紅外輻射進行吸收，由探測器轉發為信號，經計算機處理輸出結果。此方法具有有效、快速、靈敏度高的特點，高低碳硫含量均使用，采用此方法的紅外碳硫分析儀，能快速、有效地測定鋼、鐵、合金、有色金屬、稀土金屬、水泥、礦石、焦碳、煤、爐渣、陶瓷、鑄造型芯砂以及其它材料中碳硫兩元素的質量分數。該系列儀器是國內、外技術融合的結晶，集光、電、計算機、分析技術為一體的新技術產品，測量范圍寬，抗干擾能力強，性能，自動化程度較高，價格也比較高，適用于分析精度要求較高的場合。是化學分析工作者理想的檢測設備。

　　2.氣體容量法：常用的有測碳為氣體容量法和非水滴定法，測硫為碘量法或酸堿滴定法。特別是氣體容量法測碳、碘量法定硫，既快速又有效，是我國碳、硫聯合測定*常用的方法，采用此方法的高速碳硫分析儀的精度：符合GB223.69-97GB223.68-97標準，測量時間：約45秒(不含取樣、稱樣時間)，碳含量下限為0.050%，硫含量下限為0.005%測量，可滿足大多數場合的需要。

　　3.重量法：常用堿石棉吸收CO2，由“增量”求出碳含量。硫的測定常用濕法，試樣用酸分解氧化，轉變為硫酸鹽，然后在鹽酸介質中加入氯化鋇，生成硫酸鋇，經沉淀、過濾、洗滌、灼燒，稱量*后計算得出硫的含量。重量法的缺點是分析速度慢，所以不可能用于企業現場碳硫分析，優點是具有較高的有效度，至今仍被國內外作為標準方法推薦，適用于標準實驗室和研究機構。

　　4.電導法：用電導法測定碳、硫，其特點是有效，快速、靈敏。一般多用于低碳、低硫量的測定。

　　5.測定金屬中的碳、硫含量，其他的方法還有ICP法、直讀光譜法、X光熒光法、質譜法、色譜法、活化分析法等，各有其優、缺點和適用范圍。

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