通过检测确定Z90WDKCV高速钢化学成分的方法

# 通过检测确定Z90WDKCV高速钢化学成分的方法

## 一、化学分析法

1. **重量分析法**

   - **原理**

     -重量分析法是一种经典的化学分析方法。对于Z90WDKCV高速钢中的某些元素，如碳元素，可以通过将钢样在氧气流中燃烧，使碳转化为二氧化碳。用特定的吸收剂（如碱石棉）吸收二氧化碳，根据吸收剂增加的重量，按照化学计量关系计算出钢样中碳的含量。

   - **示例**

     -假设燃烧一定质量的Z90WDKCV高速钢样后，吸收二氧化碳后吸收剂增加的重量为m克。根据碳转化为二氧化碳的化学方程式$C +O_{2}=CO_{2}$，碳的相对原子质量为12，二氧化碳的相对分子质量为44。则钢样中碳的含量$C\%=\frac{12m}{44M}\times100\%$，其中M为钢样的质量。

2. **容量分析法**

   - **原理**

     -容量分析法主要基于化学反应的计量关系，通过滴定的方式来确定元素含量。例如，对于铬元素的测定，可以利用铬的氧化还原性质。将钢样溶解后，在酸性条件下，铬（Ⅲ）可被氧化剂（如过硫酸铵）氧化为铬（Ⅵ），用硫酸亚铁铵标准溶液滴定铬（Ⅵ），根据滴定消耗的标准溶液体积，按照化学计量关系计算铬的含量。

   - **示例**

     -设硫酸亚铁铵标准溶液的浓度为$C$（mol/L），滴定消耗的体积为$V$（L），钢样质量为$m$（g）。根据反应方程式$Cr_{2}O_{7}^{2-}+6Fe^{2 +}+14H^{+}=2Cr^{3 +}+6Fe^{3+}+7H_{2}O$，铬的相对原子质量为52。则钢样中铬的含量$Cr\%=\frac{52\times C\timesV}{3m}\times100\%$。

## 二、光谱分析法

1. **原子发射光谱法（AES）**

   - **原理**

     -原子发射光谱法是基于原子在受到激发后发射出特征光谱线的原理。将Z90WDKCV高速钢制成电极，在高温激发源（如电弧、火花等）的作用下，钢中的原子被激发到高能态，当原子从高能态跃迁回低能态时，会发射出特定波长的光。通过光谱仪对发射光谱进行分析，根据特征谱线的波长和强度来确定元素的种类和含量。不同元素的原子具有不同的电子结构，发射的特征谱线不同。

   - **示例**

     - 例如，钨元素在原子发射光谱中有特定的特征谱线，如$\lambda =294.7nm$等。当分析Z90WDKCV高速钢的光谱时，如果在该波长处检测到较强的谱线，并且根据预先建立的标准曲线（通过分析已知成分含量的标准钢样得到谱线强度与元素含量的关系曲线），就可以确定钢样中钨的含量。

2. **原子吸收光谱法（AAS）**

   - **原理**

     -原子吸收光谱法是基于原子对特定波长光的吸收特性。将Z90WDKCV高速钢样品溶解后制成溶液，将溶液喷入火焰或石墨炉中，使溶液中的元素原子化。用特定波长的光（由空心阴极灯提供，不同元素有不同的空心阴极灯，发射特定波长的光）照射原子化的样品，原子会吸收特定波长的光。根据光被吸收的程度（吸光度），按照朗伯- 比尔定律$A = \varepsilonbc$（其中$A$为吸光度，$\varepsilon$为摩尔吸光系数，$b$为光程长度，$c$为元素的浓度），通过与标准溶液的吸光度比较，确定元素的含量。

   - **示例**

     -对于测定钢样中的钒元素，使用钒空心阴极灯发射的特定波长的光照射原子化后的钢样溶液。如果标准溶液中钒的浓度为$C_{1}$，吸光度为$A_{1}$，待测钢样溶液的吸光度为$A_{2}$，在相同的实验条件下（$\varepsilon$和$b$相同），则钢样中钒的含量$C_{2}=\frac{A_{2}C_{1}}{A_{1}}$。

## 三、X - 射线荧光光谱分析法（XRF）

1. **原理**

   -当用X射线照射Z90WDKCV高速钢样品时，样品中的元素原子会被激发产生次级X射线（荧光X射线）。不同元素产生的荧光X射线具有不同的能量或波长。通过检测荧光X射线的能量或波长来确定元素的种类，根据荧光X射线的强度与元素含量的关系（通过标准样品建立校准曲线）来确定元素的含量。这种方法具有快速、非破坏性的优点。

2. **示例**

   - 对于检测钢样中的钴元素，X射线照射钢样后，钴元素会产生具有特定能量的荧光X射线。通过X -射线荧光光谱仪检测到该能量的荧光X射线的强度，与已知钴含量的标准钢样建立的校准曲线进行对比，就可以确定钢样中钴的含量。