金属材料的化学成分如何检测?请专业人士回答

金属材料的化学成分检测：是指通过谱图对产品或样品的成分进行分析，对各个成分进行定性定量分析的技术方法。成分分析主要用于对未知物及未知成分等进行分析，通过快速确定目标样品中的组成成分来鉴别材料的材质、原材料、助剂、特定成分及含量、异物等信息。

可按 GB、ASTM、ISO 等标准，承接各种材料和产品（金属、半导体、绝缘体、聚合物和生物材料）的性能检测，进行材料的定性定量分析、组织结构分析、化学成分及元素价态分析、表面及微区的形貌、力学性质及物化性能、复杂体系样品的综合分析等数十项测试。

材料表面成分、结构测定与分析

测试项目：有机物分析

测试范围：反映材料的化学键信息，特别是有机物的官能团鉴定，液体的成分分析

测试项目：表面成分及化学态分析

测试范围：各种固体表面的元素成分、化学价态、分子结构分析和深度剖析

测试项目：样品成分分析

测试范围：各种固体材料的形貌分析、微区化学成分检测，样品成分的线分布和面分布分析

测试项目：微量元素成分分析

测试范围及服务项目：检测特殊元素在表面的聚集，表面改性，等离子表面处理

测试项目：样品相结构、表面应力分析

测试范围：粉末样品、固体样品的物相分析、微量相分析、薄膜分析、高温衍射、应力测量、晶粒度、晶胞参数等的测定

金相测定与分析

测试项目：线路板切片观察；膜层厚度；钢的渗碳层、渗硼层、氮化层、渗氮层氮化物检验、脱碳层测定、淬硬层深度测量

测试范围：晶粒度、相面积分数、涂层/镀层厚度测量、孔隙度评估、球墨铸铁中石墨的球状性、颗粒尺寸分析、铸造铝合金的枝晶臂间距，反射光观察，明、暗场、偏光、微分干涉分析研究，并采用M32镜头，对材料表面、断口进行观察、失效分析、研究和测量

测试项目：钢中非金属夹杂物测定；有色金属及其合金、黑色金属、不锈钢的组织测定；有色金属、碳钢、合金钢、不锈钢的实际晶粒度测定；产品焊接质量检查、焊缝组织观察

测试范围：晶粒度、相面积分数、涂层/镀层厚度测量、孔隙度评估、球墨铸铁中石墨的球状性、颗粒尺寸分析、铸造铝合金的枝晶臂间距，反射光观察，明、暗场、偏光、微分干涉分析研究，并采用M32镜头，对材料表面、断口进行观察、失效分析、研究和测量

测试项目：制样（普通合金钢；有色金属、PCB板电子产品；硬质合金、高速钢、陶瓷、玻璃等样品）

测试范围： 用于材料的精密切割、冷热镶嵌、磨光、抛光等，制得金相表面，并进行图像分析及图像处理，特别可用于线路板制样

测试项目：钢中非金属夹杂物；钢的实际晶粒度、显微组织测定；产品焊接质量检查

测试范围：大型金属材料产品零件的现场金相检验，产品焊接质量检查，采用数码技术，可直接获取微观，测量缺陷大小，同时可进行复性检验

材料形貌测定与分析

测试项目：样品涂层厚度、定性成分分析

测试范围：测量常见镀层、涂层厚度，并同时进行成分分析

测试项目：微米、纳米尺度观察表面三维形貌

测试范围：材料表面的微结构及形貌，可得到表面原子级分辨图像，测量对样品表面无特殊要求

测试项目：样品粗糙度、涂层厚度

测试范围：半导体器件、数据存储媒体、聚合物、金属、陶瓷、生物薄膜等各种基体材料表面镀层的形貌、台阶高度（薄膜的厚度）和粗糙度

测试项目：样品表面、断面微观形貌，涂层厚度

测试范围：各种固体材料的形貌分析、微区化学成分检测，样品成分的线分布和面分布分析

测试项目：样品颜色、色差

测试范围：采用内置CCD数码目标定位系统、投射、反射、前置或上置式测量方式对各种固体、液体材料进行快捷颜色鉴别、色彩品质控制及样品表面结构（镜面）对颜色影响分析

材料力学特性测定与分析

测试项目：软材料、薄膜（或镀膜、薄涂层）材料的硬度、弹性模量、应力应变测定（0～300mN）

测试范围：实时记录法向力、摩擦力、穿透深度、声发射信号，从而准确可靠地获得膜与基底的结合力，研究薄膜与其它样品表面的摩擦、磨损行为

测试项目：显微硬度测定（10g～1000g）

测试范围：用于测定材料的显微硬度，特别是测定微小、薄型试验以及表面渗镀层等式样的表层硬度和硬化层深度，还可测定玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石等脆性材料的显微硬度

测试项目：软材料、薄膜（或镀膜、薄涂层）材料与基底的结合力、摩擦磨损行为测定（10μN～1N）

测试范围：实时记录法向力、摩擦力、穿透深度、声发射信号，从而准确可靠地获得膜与基底的结合力，研究薄膜与其它样品表面的摩擦、磨损行为

测试项目：涂镀层结合力、维氏硬度测定（1N～200N）

测试范围：实时记录法向力、摩擦力、穿透深度、声发射信号，从而准确可靠地获得膜与基底的结合力，研究薄膜与其它样品表面的摩擦、磨损行为

测试项目：摩擦磨损性能测定

测试范围：用于薄膜或者基材对接触针或球的摩擦系数、磨损体积测量、表面粗糙度测量

材料物理化学性能测定与分析

测试项目：加速腐蚀试验

测试范围：盐雾腐蚀实验箱针对各种材料的表面处理，包含涂料、电镀、无机及有机膜、阳极处理及防锈油等防腐蚀处理后，测试制品的耐腐蚀性

测试项目：样品的极化曲线、循环伏安曲线、阻抗谱、腐蚀速率等

测试范围：计时电流、计时电位、计时电量、控制电位电量、循环伏安、线扫伏安恒电位交流阻抗、恒电流交流阻抗、单频交流阻抗、杂化交流阻抗腐蚀行为图，腐蚀电位，循环动电流，循环极化电阻，恒电位，动电位，恒电流，动电流

夹渣是指由于焊接工艺不当或者焊接材料不符合要求，在焊缝金属内部或熔合线内部存在有非金属夹杂物。夹渣属于固体夹杂缺陷的一种，是夹渣残留在焊缝中的熔渣，根据其成形的情况，可分为线状的、孤立的以及其他形式。一般与气孔相似，而外形更不规则，有时还会有针形显微夹渣，夹渣的形状是多种多样的。夹渣对焊缝的危害性和气孔相似，夹渣会降低焊缝的塑性和韧性；其尖角往往造成应力集中，特别是在空淬倾向大的焊缝中，尖角顶点常形成裂缝。尖角所引起的应力集中比气孔更严重，甚至与裂纹相似。往往铸件在受应力作用下，焊缝中夹渣处会先出现裂纹并沿展，导致强度下降、焊缝开裂。焊缝中的针形氮化物和磷化物会使金属发脆，氧化铁和硫化铁也能使金属形成热脆性。

1产生夹渣的主要原因有以下方面：

焊接电流太小，以致液态金属和熔渣分不清。焊接速度过快，使熔渣来不及浮起。多层焊时。层间清理不干净。焊缝成形系数过小以及焊条电弧焊时焊条角度不正确等。

另外，操作技术不熟练、选用焊条不当、坡口设计加工不合适、焊条直径较粗、焊接区域没打磨干净、焊条药皮渗入焊缝金属、在多层施焊时熔渣没有清除干净、焊接材料与母材化学成分匹配不当等，均易造成夹渣。

(1)焊件边缘、焊层和焊道之间的熔渣未清除下净。特别是使用碱性焊条，若熔渣未除净，就更容易产生夹渣。

(2)焊接电流太小，熔化金属和熔渣所得到的热量不足，使其流动性降低，而且熔化金属凝固速度快，熔渣来不及浮出。

(3)焊接时，焊条角度和运条方法不恰当，熔渣和铁水分辨不清，把熔渣和熔化金属混杂在一起，阻碍了熔渣的上浮。

(4)基本金属和焊接材料的化学成分不当。例如当熔池内含氧、氮、硫等成分较多时，其产物(氧化物、氮化物、硫化物等)在熔化金属凝固较快的情况下，来不及浮出，就会残留在焊缝中形成夹渣。

2防止夹渣的主要措施有以下方面：

1)注意坡口及焊层间的清理，将凸凹不平处铲平，然后施焊。

2)避免焊缝金属冷却过速，选择适当的电流施焊。

3)正确运条，弧长适当，使熔渣能上浮到熔化金属表面，防止熔渣超前于熔化金属（即熔渣到熔池前面）而引起夹渣。

4)选用由于母材化学成分不当而可加以补偿的焊条。

5)严重的夹渣应铲除补焊。

卌你好，我知道有两种方法可以检测金属材质中的化学成分，一是用直读光谱仪（ICP）可以检测出金属的全部化学元素，包括碳元素，但是这种方法比较麻烦，另一种是X荧光光谱仪，这种方法主要特点是准确、快捷、方便的检测出金属中化学成分。187215后面是60502(林）

卌

降低模具钢中的非金属夹杂物的措施

⑴电炉冶炼时采取的工艺措施

Ⅰ 选用优质的原材料。模具钢在冶炼时应尽量选用优质原材料，废钢中不仅S、P含量要低，而且应严格控制其他有害元素As、Sn、Pb和 Cu等。废钢应尽量多采用好的废钢（最好是本组的返回料）或优质生铁。用氧化法冶炼时，应尽量保证氧化期的去碳量。

Ⅱ 选用优质的耐火材料。在用电炉冶炼 工模具钢时，应选用优质耐冲刷的耐火材料。如炉衬可选用优质镁碳砖，钢包一般选用高铝砖或镁碳砖，包括浇注等用的耐火材料一定要注意。

Ⅲ 冶炼中采用吹氩搅拌。模具钢在冶炼时，采用吹氩搅拌，可加速夹杂物的上浮速度，而且可使 小的夹杂物通过碰撞、聚合而形成较大的夹杂物而易于上浮，但吹氩量要控制适当，如吹氩流量太大或吹氩时间太长，会引起钢渣卷入钢液中，从而带来更多的夹渣或夹杂物，同时使钢液的温度降低太多。

Ⅳ 采用合成渣。向钢液中加入专门配置的熔渣，可强化有害杂质向熔渣中的转变过程，合成渣的配方有很多，加入的方式也较多，当需要去除某种成分的非金属夹杂物时，选择相应的合成渣。

Ⅴ 采用复合脱氧剂。近些年来，模具钢的冶炼一般采用复合脱氧剂，可使夹杂物更易从金属中分离出来。如Si-Mn合金、Al-Mn-Si合金、Ca-Si合金等，均可作为复合脱氧剂。

Ⅵ 采用稀土元素。稀土金属元素是很强的脱氧剂，呆以选用含稀土（质量分数）30%~50%的合金，加入钢液中形成稀土氧化物、稀土硫化物能成为结晶时的晶核，分布在晶体内而不在晶界，对钢材性能的有害作用可降至最小，并提高模具钢的等向性。

⑵ 模具钢的炉外精炼  炉外精炼是去除钢中夹杂物，降低钢中的气体含量最有效的技术措施。中山华氏抚顺特钢表示在模具钢中生产中常用的有：

Ⅰ 真空精炼。合金工具钢常用的真空精炼有VHD、VD、RH、VAD和ASEA-SKF等，经过真空精炼的模具钢氧含量可降低W（Q）40%~60%左右，硫含量降低W（S）40%以上，使钢液中的夹杂物显著降低。

Ⅱ 喷粉精炼。即使利用吹氩搅拌、真空脱气等技术措施，钢液中还会有一些氧化铝夹杂物。若把以氧化钙为主的精炼剂喷入钢液中，氧化钙对氧化铝具有较高的亲和力，可形成铝酸钙盐类，铝酸钼熔点较低，易凝聚长大而上浮，使钢液中的夹杂物明显减少，显著改善钢的纯洁度。大多数夹杂物的尺寸均小于50μm。在钢液中喷入CaO-CaF2能进行去硫，也可喷入Ca-Si粉，以改变硫化物的形态，或喷入CaC2粉剂达到脱氧脱硫的目的。

Ⅲ 电渣重熔。利用电渣重熔蚵以大量去除钢中夹杂物并改善钢材的低倍组织，从而有效地改善了钢材的性能能。近些年来，模具钢的冶炼开始大量使用电渣重熔法生产高质量的模具钢。

⑶合金模具钢的浇注。合金模具钢的浇注主要是防止钢液的二次氧化和带入夹杂物，从而提高模具钢的纯净度，一般应采取以下工艺措施：

Ⅰ 气保护浇注。钢液在钢锭模内上升时与锭模和大气接触（如在电炉出钢-钢包、钢包-锭模等过程），都需要用惰性气体保护（通常用氩气），以防止钢液的二次氧化。

Ⅱ 真空浇注。即将钢液在真空状态下浇注，对防止钢液的二次氧化十分有效。

Ⅲ 控制合理的浇注工艺。模具钢一般采用下注法，包括合理的浇注温度、浇注速度。应使钢液在钢锭模内平稳上升，避免钢液翻腾，这不仅对钢锭表面质量有利，也避免钢渣卷入钢液中形成夹渣，影响钢材的纯净度，甚至报废。

Ⅳ 选用合理的保护渣。在模具钢的浇注时，把保护渣放入钢锭模中，当钢液与粉末接触时生成液态渣浮盖于钢液表面，使钢液与大气和钢锭模相隔离，从而减少钢液的氩化。

⑷模具钢的连铸。为了在连铸时减少钢液中的总夹杂物的总量，必须保证在整个过程中没有产生夹杂物的来源，也就是消除钢液的再氧化，避免钢液与空气接触，并使用性能稳定的耐火材料。在连铸过程中操作的要点是使产生夹杂物的量小于去除的夹杂物的量。钢包和中间包适度搅拌，铸模液面的稳定控制，耐火砖套埋入深度的控制，模子维护，注流控制等均是获得清洁负的必要条件。

钢材常见缺陷有三种：

一、表面质量缺陷

1、表面裂纹：指钢材表面呈直线形的裂纹现象，一般应与锻造或轧制方向一致。

形成原因：主要是因为在加工（锻造、轧制、热处理调质）过程中因表面过烧、脱碳、疏松、变形和内应力过大以及表面硫、磷杂质含量较多而产生的发纹、热裂纹和冷裂纹。

表面裂纹可以通过肉眼观察、酸洗、磁粉探伤、着色检验和金相等方法检验出来。在确认裂纹时，必须注意区分钢材表面的氧化皮本身质脆疏松经过轻微弯曲而呈现的裂纹，而钢材本身并没有裂纹。

2、重皮与折叠：钢材表面黏结的呈舌状或鳞状的金属薄片，在局部表面形成重叠，有明显的折叠纹。形成原因：在热加工过程中由于钢坯上的飞边、毛刺、凹陷、夹杂物、皮下气孔和表面疏松等，在热变形时金属流变，开口于表面形成重皮与折叠。

3、耳子：指钢材表面沿轧制方向延伸的凹起。形成原因：轧机孔型间隙过大，使钢材表面沿孔隙形成凸起。

4、刮伤：也叫划伤，指钢材表面在外力作用下呈直线或弧形的沟痕（可见到沟底）。

二、内部缺陷

1、偏析：实际上是钢中化学成分不均分现象的总称。在酸浸试样上，当偏析是易蚀物质或气体夹杂聚集是呈颜色深暗、形状不规则、略显凹陷、底部平坦，并有很多密集微孔的斑点，若为抗蚀元素聚集，则呈颜色浅淡，形状不规则，比较光滑的微凹斑点。根据偏析出现的位置和形状，通常把它们归纳为以下几类：①中心偏析：出现在中心部分，呈形状不规则的深暗斑点。②锭型偏析：集中在一条宽窄不同、具有原钢锭横截面形状（一般为方形）的闭合带上的深暗色斑点，所以锭型偏析也叫方框偏析。③点状偏析：斑点一般较大，呈颜色较深、略显凹陷的图形，椭圆形或瓜子形。一般分布的，称为一般点状偏析：分布在钢材边缘部分的，叫做边缘点状偏析。

形成原因：偏析是在钢锭浇注凝固过程中，由于选择结晶和扩散作用引起某些元素的聚集。偏析是一般生产情况下无法避免的。

2、疏松：钢材内部的孔隙，这种孔隙在低倍样上一般呈现不规则多边形，底部尖狭的凹坑，通常多出现在偏析斑点之内。严重时，有连成海绵状的趋势。根据疏松分布的情况把它们分为中心疏松和一般疏松两大类：①中心疏松：在低倍试样中心部位呈集中的空隙和暗黑小点。纵向断口上呈轻微夹层，在显微镜下可以看到中心疏松处珠光体增多，说明中心疏松处含碳量增多。②一般疏松：在低倍试样上组织致密，呈分散的小孔隙和小黑点。孔隙多呈不规则的多边形或图形，分布在除了边沿部分以外的整个断面上。

中心疏松一般出现在钢锭头部和中部，和一般疏松的区别在于分布在钢材断面和中心部位而不是整个截面。通常含碳量越高的钢中，中心疏松越严重。

形成原因：钢锭在凝固过程中，由于晶间部分低熔点物质最后凝固收缩和放出气体产生空隙，而在热加工过程中未配焊管。

在钢中，轻微的偏析，较高的疏松级别是可以允许存在的。

3、夹杂：夹杂分金属夹杂和非金属夹杂。①金属夹杂：主要是浇铸过程中，金属条、片、块误落入钢锭模内或在冶炼末期加入的铁合金块等未及熔化所形成的缺陷，在低倍样上，多呈现边缘清晰，颜色与周围显著不同的几何形状。②非金属夹杂：在浇注过程中，没有来得及浮出的熔渣或剥落到钢水中的炉衬和浇注系统内壁的耐火材料等，较大的非金属夹杂物很好辨认，而较小的夹杂腐蚀后剥落，留下细小的圆形小孔。

4、缩孔：在低倍样上，缩孔位于中心部位，其周围常是偏析、夹杂或疏松密集的地方，有时在腐蚀前就可以看到洞穴或缝隙。腐蚀后孔穴部分变暗，呈不规则褶皱的孔洞。

形成原因：钢锭浇注时，最后凝固的部分（心部）钢液凝固收缩后得不到填充而遗留的宏观孔穴，缩孔主要形成在钢锭头部（帽口端）。

5、气泡：在低倍样上，是与表面大致垂直的裂缝，附近略有氧化和脱碳现象，在表面以下的位置存在称为皮下气泡，较深的皮下气泡称为针孔。

形成原因：钢锭浇注过程中所产生的气体和放出的气体造成的缺陷。

6、裂纹：在低倍样上，轴心位置沿晶间开裂，成蛛网状，严重时呈放射状开裂。

形成原因：主要是两种，一种是钢锭在凝固冷却时，由于某种原因而产生的内部撕裂，在锻轧过程中未能焊合；另一种则由于锻造不当而产生的内部开裂。

7、白点：在低倍样上呈细短的裂缝，一般集中在钢材的内部，在厚度20-30mm表面层内几乎没有，因为裂纹不易区分，应补作断口试验予以验证。白点在断口上显示为粗晶粒状的银亮白点。形成原因：一般认为是氢和组织应力的作用，就是氢气脱析集到疏松微孔中产生巨大压力和钢相变时所产生的局部内应力联合造成的细小裂缝。

三、外形尺寸缺陷

1、尺寸起差：包括钢材的长度、直径、厚度、正负公差、修磨深度、宽度等尺寸不符合订货标准的要求。

2、椭圆度：指圆形截面的钢材截面上最大最小直径之差。

3、弯曲度：钢材在长度和宽度方向不平直，不同材料的弯曲度有不同的名称，型材以弯曲度表示；板、带则以镰刀弯、波浪弯、飘曲度表示。

4、扭转：条形钢材沿轴向扭成螺旋状。