,典型工业原料与产品分析,课程组,典型工业原料与产品分析,课程组,*,钢铁中碳测定,气体容量法,钢铁中碳测定气体容量法,燃烧,-,气体容量法,燃烧,-,气体容量法是目前国内外广泛采用的标准方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。,方法概述,燃烧-气体容量法方法概述,试样在,1200,1300,的高温,O,2,气流中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成,CO,2,:,C+O,2,=CO,2,4Fe,3,C+13O,2,=4CO,2,+6Fe,2,O,3,Mn,3,C+3O,2,=CO,2,+Mn,3,O,3FeS+5O,2,=Fe,3,O,4,+3SO,2,3MnS+5O,2,=Mn,3,O,4,+3SO,2,实验原理,试样在12001300的高温O2气,生成的,CO,2,与过剩的,O,2,经导管引入量气管，测定容积，然后通过装有,KOH,溶液的吸收器，吸收其中的,CO,2,:,CO,2,十,2KOH=K,2,CO,3,十,H,2,O,剩余的,O,2,再返回量气管中,根据吸收前后容积之差,得到,CO,2,的容积,据此计算出试样中碳的质量分数,.,实验原理,生成的CO2与过剩的O2经导管引入量,实,验,设,备,实,（,1,）氧 纯度不低于,99.5%,（体积分数）。,（,2,）溶剂 适于洗涤试样表面的油质或污垢，如丙酮等。,（,3,）活性二氧化锰（或钒酸银）粒状。,（,4,）高锰酸钾,-,氢氧化钾溶液 称取,30g,氢氧化钾溶于,70ml,高锰酸钾饱和溶液中。,（,5,）硫酸封闭溶液,1000ml,水中加,1ml,硫酸（密度约为,1.84 gml,-1,），滴加数滴的甲基橙溶液（,1 gml,-1,），至呈稳定的浅红色。,实验试剂,（1）氧 纯度不低于99.5%（体积分数）。实验试剂,实验试剂,（,6,）氯化钠封闭溶液 称取,26g,氯化钠溶于,74ml,水中，滴加数滴的甲基橙溶液（,1gL,-1,）,滴加硫酸（,1+2,）至呈稳定的浅红色。,（,7,）助熔剂 锡粒、铜、氧化铜、五氧化二钒、铁粉。各助溶剂中碳的含量一般都不应超过质量分数为,0.0050%,。使用前应做空白试验，并从试料的测定值中扣去。,（,8,）玻璃棉。,实验试剂（6）氯化钠封闭溶液 称取26g氯化钠溶于74m,（,1,）装上瓷管，接通电源，升温。铁、碳钢和低合金钢试样，升温至,1200,1250,，中高合金钢、高温合金等难熔试样，升温至,1350,（,2,）通入氧，检查整个装置的管路及活塞是否漏气。调节并保持仪器装置在正常的工作状态。当更换水准瓶内的封闭溶液、玻璃棉、除硫剂和高锰酸钾,氢氧化钾溶液后，均应先燃烧几次高碳试样，以及二氧化碳饱和后才能开始分析操作。,实验步骤,（1）装上瓷管，接通电源，升温。铁、碳钢和低合金钢试样，升温,（,3,）空白试验 吸收瓶、水准瓶内的溶液与待测混合气体的温度应基本一致，不然，将会产生正、负空白值。在分析试样前应按测定步（,6,）中（不加试样）和反复做空白试验，直至得到稳定的空白试验值。由于室温的变化和分析中引起的冷凝管内水温的变动，在测量试料的过程中须经常做空白试验。,（,4,）选择适当的标准试样按分析步骤的规定测量，以检验仪器装置，在装置达到要求后才能开始试样分析。,实验步骤,（3）空白试验 吸收瓶、水准瓶内的溶液与待测混合气体的温度,（,5,）试样量 以适当的溶剂洗涤试样表面的油质和污垢。加热蒸发除去残留的洗涤液。按表称取试料量。,表一 试料量,实验步骤,碳含量（质量分数）,/,试料量,/g,0.10,0.50,2.000.01,，准确至,mg,0.50,1.00,1.000.01,，准确至,mg,1.00,2.00,0.500.01,，准确至,mg,实验步骤碳含量（质量分数）/试料量/g0.100.502,（,6,）测定,将试料置于瓷舟中，按表,6-2,规定取适量助熔剂覆盖于试料上。,实验步骤,试样种类,加入量,/g,锡粒,铜或氧化铜,锡粒,+,铁粉,（,1+1,）,氧化铜,+,铁粉（,1+1,）,五氧化二钒,+,铁粉,（,1+1,）,铁、碳钢和低,合金钢,0.25,0.50,0.25,0.50,中高合金钢、,高温合金等难,熔试样,0.25,0.50,0.25,0.50,0.25,0.50,（6）测定实验步骤试样种类加入量/g锡粒铜或氧化铜锡粒+铁粉,启开玻璃磨口塞，将装好试料和助熔剂的瓷舟放入瓷管内，用长钩推至瓷管加热区的中部，立即塞进磨口塞，预热,1min,。按照定碳仪操作规程操作，记录读数（体积或含量），并从记录的读数中扣除有的空白试验值。,启开玻璃磨口塞，用长钩将瓷舟拉出。检查试料是否燃烧安全。如熔渣不平，熔渣断面有气孔，表面燃烧不安全，须重新称试料测定。,技能训练,启开玻璃磨口塞，将装好试料和助熔剂的瓷舟放入瓷管内，用长钩,容量定碳仪量气管的刻度，通常是在,101.3kPa,和,16,时按每毫升滴定剂相当于每毫克试样含碳,0.05,二刻制的。在实际测定中，当测量气体体积时的温度、压力和量气管刻度规定的温度、压力不同时，需加以校正，即将读出的数值乘以压力温度校正系数,f,。,f,值可自压力温度校正系数表中查出，也可根据气态方程式算出。这种计算可化为一个通用式对任意压力,p,，任意温度,T,的体积,V,T,换算为,101.3kPa,和,16,时的体积,V,16,。,结果计算,容量定碳仪量气管的刻度，通常是在101.,通常把,101.3kPa,和,16,时的体积,V16,与任意温度、压力下所占体积之比作为碳的校正系数,f,。,式中,f,校正系数,P,测量条件下的大气压（扣除饱和水蒸气的压力）。,T,测量时的热力学温度。,结果计算,通常把101.3kPa和16时的体积V1,按式计算碳的含量（标尺刻度单位是毫升）。,结果计算,按式计算碳的含量（标尺刻度单位是毫升）。结果计算,式中：,A,温度,16,、气压,101.3kPa,，封闭溶液液面上每毫升二氧化碳中含碳质量（用硫酸封面溶液作封闭时，,A,值为,0.0005000g,；用氯化钠封闭溶液作封闭时，,A,值为,0.0005022g,），,g,V,吸收前与吸收后气体的体积差，即二氧化碳的体积，,mL,f,温度、气压补正系数，采用不同封闭溶液时其值不同；,m,试料的质量,g,结果计算,式中：结果计算,