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在社會發(fā)展的帶動之下，對于金屬材料的需求也呈現(xiàn)出進一步增長的趨勢。在市場上，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，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)，而在實際的應(yīng)用中，采用化學(xué)分析法的方式進行內(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試來進行，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，因為磷元素影響的是力學(xué)性能，磷元素較多，會降低金屬的韌性和致密性，磷元素會造成鑄件開裂。在磷元素小于等于0.05%的時候，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%，本身會影響鑄件的堅硬程度，產(chǎn)生了磷共晶的問題。因此，在實際的應(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，硫元素會影響石墨化，并且因為硫元素和錳元素、鎂元素的反應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定碳化物，因為硫元素的影響，會導(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，強化結(jié)構(gòu)，也能讓整體鋼鐵的堅固性和耐磨性增加，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，錳元素還能中和硫元素，避免因為硫元素過高對金屬材料質(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)，主要是對材料中金屬離子含量進行測定的一種方法。滴定分析方法可以實現(xiàn)可溶解被測物的定量測定，根據(jù)被測物+試劑(滴定劑)=反應(yīng)產(chǎn)物，促進了被測物的化學(xué)計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。其中滴定重點即金屬材料中金屬離子與實際發(fā)生反應(yīng)的節(jié)點，這種測定方法非常簡便，測定精準(zhǔn)度較高。在使用滴定分析法的時候，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，主要是為了對指示劑顏色進行判斷，更容易對化學(xué)反應(yīng)進行觀察，在指示劑顏色發(fā)生變化的時候，就代表指示滴定結(jié)束，通過對滴定現(xiàn)象進行觀察，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，目前可以實現(xiàn)高度的精準(zhǔn)化和自動化，性價比也比較高，因此在檢測領(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金屬材料中元素表征進行定性與定量分析，通過對不同金屬元素在不同波長光中發(fā)生的折射反應(yīng)進行觀察，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的方式，能夠?qū)Σ煌饘僭氐奈諒姸冗M行測定，有助于測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，在如今各種檢測方法層出不窮的背景之下，該方法也逐漸落后，因為該技術(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行測定和分析，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)。通過測定其波長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)樣品進行分析。在實際測定的過程中，主要是將樣品進行原子化處理，利用原子化檢測儀對樣品中特殊石墨上吸附的原子種類進行分析的方式對金屬材料中的元素構(gòu)成成分進行分析。

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，許多方法的運用容易受到外部環(huán)境的干擾，測量準(zhǔn)確性還需進一步加強，并且許多方法的操作難度比較復(fù)雜，難以同時兼顧準(zhǔn)確性與簡便化兩個優(yōu)勢，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。在實際對金屬材料進行分析的過程中，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一步加強，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、精準(zhǔn)度高、體型小巧等特點，適合在各種復(fù)雜環(huán)境中使用，甚至能夠在雨天進行作業(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

4.1 做好金屬材料的取制樣工作

在實際的金屬材料的化學(xué)成分檢驗中，需要做好代表性樣本的取樣工作，實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，才能進行取樣處理。此外，在取制樣的時候，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，避免因為氧化物和污垢影響化學(xué)成分檢驗結(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，在選擇指示劑的時候，因為氨水和鹽酸反應(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。實際的配置溶液中，需要提前針對不同溶液的特點進行有效的配置特點分析。

4.3 注意化學(xué)分析的實際流程

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，那么在實際的檢測過程中，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在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，通過恰當(dāng)?shù)臋z測方法，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析，才能保障中國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。