第一章试样的采取制备与分解

试样的采取与制备第一章试样的采取与制备习题与答案1.试样的制备过程一般包括几个步骤？答：从实验室样品到分析试样的这一处理过程称为试样的制备。

试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。

一、破碎破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4 个阶段。

根据实验室样品的颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐步破碎，直至达到规定的粒度。

由于无需将整个实验室样品都制备成分析试样，因此，在破碎的每一阶段，需要包括破碎、过筛、混匀和缩分四个步骤，直至减量成为分析试样。

应该指出，因矿石中难碎的粗粒与易碎的细粒的成分不同，为了保证试样的代表性，所有粒块均应磨碎，不应弃去难磨的部分。

破碎时还应避免引入杂质。

二、过筛物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止(易分解的试样过170 目筛，难分解的试样过200 目筛)。

试样过筛常用的筛子为标准筛，一般为铜网或不锈钢网。

三、混匀混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法。

铁铲法或环锥法常用于手工混合大量实验室样品。

如铁铲法是在光滑而干净的混凝土或木制平台上，用铁铲将物料往一中心堆积成一圆锥，然后从锥底一铲一铲将物料铲起，重新堆成另一个圆锥，来回翻倒数次。

操作时物料必须从锥堆顶部自然洒落，使样品充分混合均匀。

掀角法常用于少量细碎样品的混匀。

将样品放在光滑的塑料布上，提起塑料布的两个对角使样品在水平面上沿塑料布的对角线来回翻滚，第二次提起塑料布的另外两个对角进行翻滚，如此调换翻滚多次，直至物料混合均匀。

也可采用机械混匀器进行混匀。

四、缩分缩分是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。

因为不可能把全部实验室样品都加工成分析试样，随着样品的磨碎，粒度变小，样品的最低可靠质量减少，所以要不断地进行缩分。

缩分的方法，常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。

1．锥形四分法将混合均匀的样品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成截锥体，通过截面圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等份。

第一章试样的制取与分解第一节试样的制取根据“中华人民共和国国家标准”GB222-84。

钢的化学分析用试样取样法摘录如下：本标准使用于钢的化学成分熔炼分析和成品分析用试样的取样。

1。

术语1.1 熔炼分析熔炼分析是指在钢液浇注过程中采取样锭，然后进一步制成试样并对其进行的化学分析。

分析结果表示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。

1.2 成品分析成品分析是指在经过加工的成品钢材（包括钢坯）上采取试样，然后对其进行的化学分析。

成品分析主要用于验证化学成分，又称验证分析。

由于钢液在结晶过程中产生元素的不平均分布（偏析），成品分析的值有时与熔炼分析的值不同。

2。

取样总则2.1 用于钢的化学成分熔炼分析和成品分析的试样，必须在钢液或钢材具有代表性的部位采取。

试样应均匀一致，能充分代表每一熔炼号（或每一罐）或每批钢材的化学成分，并应具有足够的数量，以满足全部分析要求。

2.2 化学分析用试样样屑，可以钻取刨取，或用某些工具机制取。

样屑应粉碎并混合均匀。

制取样屑时，不能用水油或其他润滑剂，并应去除表面氧化铁皮和脏物。

成品刚才还应除去脱碳层、渗碳层、镀层、涂层金属或其他外来物质。

2.3 当用钻头采取试样样屑时，对熔炼分心或小断面钢材成品分析，钻头直径应尽可能的大，至少不应小于6mm，对大断面钢材成品分析，钻头直径不应小于12mm。

2.4 供仪器分析用的试样样块，使用前应根据分析仪器的要求，适当地予以磨平或抛光。

3。

熔炼分析取样3.1 测定钢地熔炼化学成分时，从每罐钢液采取两个制取试样地样锭，第二个样锭供复验用。

样锭时在钢液浇注中期采取。

3.2 当整个熔炼好的钢，用下注法浇注，且仅浇注一盘钢锭采取方法为：如浇注镇静钢,则应在浇注钢液达到保温帽部位并高出钢锭本体约50～100mm时采取.3.3 样锭浇注在样模内,模内应洁净、干燥。

试样尺寸可为:下部内径30～50mm,上部内径40～60mm,高度70～120mm,或由工厂自行确定.3.4 往样模内浇注钢液时,钢流应均匀,不应时钢液流出或溢渐,样模不得注满.应时样模内钢液镇静地冷凝.沸腾钢可加入适量高纯度金属吕使其平静.样锭不应由气孔和裂缝.3.5 每个样锭应经检查员检查合格.样锭上应标明熔炼号和样锭号.3.6 必要时样锭应进行缓慢冷却,或在制取样屑前对样锭进行热处理,以保证容易加工制样.3.7 未能按3.1或3.2条规定取得样锭时,或在仅浇注一盘样锭情况下需要采用与3.2条的规定不同的取样方法时,由工厂制定补充方法,并报上级公司或主管局批准.3.8 本章规定的熔炼分析取样,适用于平炉、转炉和电弧炉炼钢的熔炼分析.电渣炉、真空感应和真空自耗炉炼钢的熔炼分析,由工厂自行制定取样方法,或按有关技术条件的规定.4. 成品分析取样4.1 成品分析用的试样样屑,应按下列方法是之一采取.不能按下列方法采取时,由供需双方协议.4.1.1 大断面钢材4.1.1.1 大断面的初轧坯、方坯、扁坯、圆钢、方钢、锻钢件等,样屑应从钢材的真个横断面或半个横断面上刨取;或从钢材横断面中心至边缘的中间部位(或对角线1/4处)平行于轴线钻取;或从钢材侧面垂直于轴中心线钻取,此时钻孔深度应达到钢材或钢坯轴心处.4.1.1.2大断面的中空锻件或管件,应从壁厚内外表面的中间部位钻取,或在端头整个横断面上刨取.4.1.2 小断面钢材小断面钢材包括圆钢、方钢、扁钢、工字钢、槽钢、角钢、复杂断面型钢、钢管、盘条、钢带、钢丝等,不适用4.1.1.1和4.1.1.2的规定取样时,可按下列规定取样.4.1.2.1 从钢材的整个横断面上刨取(焊接钢管应避开焊缝);或从横断面上沿轧制方向钻取,钻孔应对称均匀分布;或从钢材外侧面的中间部位垂直于轧制方向用钻通的方法钻取.4.1.2.2 当按4.1.2.1的规定不可能时,如钢丝、钢带、应从弯折迭合或捆扎成束的样块横断面上刨取,或从不同根钢丝、钢带上截取.4.1.2.3 钢管可围绕起外表面在几个位置钻通管壁钻取,薄壁钢管可压扁迭合厚在横断面上刨取.4.1.3 钢板4.1.3.1 纵轧钢板钢板宽度小于1m时,沿钢板宽度剪切一条宽50mm的试料;钢板宽度大于或等一1m时,沿钢板宽度自边缘至中心剪切一条宽50mm的试料.将试料两端对齐,折迭1～2次或多次,并压紧弯折处,然后在其长度的中间,然剪切的内边刨取,或在表面用钻通的方法钻取.4.1.3.2 横轧钢板自钢板端部与中央之间,沿板边剪切一条宽50mm、长500mm的试料,将两端对齐,折迭1～2次或多次,并压紧弯折处,然后在其长度的中间,沿剪切的内边刨取,或自表面用钻通的方法钻取.4.1.3.3 厚钢板不能折叠时,则按上述的4.1.3.1或4.1.3.2所述相应折迭的位置钻取或刨取,然后将等量样屑混合均匀.4.2 沸腾钢除在技术条件中或双方协议中有特殊规定外,不作成品分析.第二节试样的分解式样的分解时定量分析中很重要的步骤,分解的目的在于将试样制成便于分析的溶液;要求融解试样的速度快而且完全,不致造成欲测组分的损失,也不能引入新的杂质,干扰测定的准确性.因此,必须正确选择溶(熔)剂和分解试样的方法,并认真进行操作.常用的分解方法有两种:即溶解法和熔融法.溶解法就时将试样溶解于水、酸、碱或混合酸中;熔融法就是将试样与一定的固体溶剂混合,在高温下加热熔融,使试样组分转变成可溶于水、酸或碱的化合物.显然,溶(熔)剂选择适当,方法就简便、快速.但有时也必须将两种方法结合起来使用,即将试样用酸溶解后,对不溶残渣再用熔剂熔融,再用水或酸浸溶后,两者合并.一、溶解法钢铁、有色金属、合金、碳酸盐矿以及大部分氧化物、硫化物矿,一般情况下都能成为各种酸所溶解;而含硅量较高的矿物、炉渣、硅、铌、钽、钨等元素的氧化物或盐类则难溶于酸.溶解法操作方便,设备简单,可再较低温度下进行,分解试样不致引入其他杂质离子,有利于以后的测定.常用溶剂及其作用如下:(一) 盐酸(HCl)分析上常用的浓HCl比重为1.19,百分含量为35～38%沸点为110℃,当量浓度约为12N.纯净的HCl应为无色;含有铁离子的HCl溶液呈黄色.HCl属于强酸.能溶解金属活动性顺序中氢以前的金属(如Fe、Co、Ni、Al、Cr、Zn),生成氯化物盐类.多数金属氯化物易溶于水,只有Ag、Hg、Pb、Ti、等氯化物难溶于水;许多金属氧化物、氢氧化物,碳酸盐矿都溶于HCl.HCl 中的氯离子具有弱还原性,它于很多金属离子都能生成络离子.如赤铁矿辉锑矿溶于HCl分别生成铁氯络离子和锑氯络离子,HCl常和其他酸混合使用,表现出更好的溶解效果.(二) 硝酸分析上常用的浓HNO3比重约1.42,百分含量为65～68%,沸点为122℃,当量浓度约16N纯净的HNO3应无色,由于受光合作用的作用,分解出二氧化氮,呈现出红棕色,HNO3属于强酸,不仅能溶解金属活动顺序中氢以前的金属,氢以后的除Au、Pt族以外的绝大多数金属都能溶于硝酸.它和W、S n、Sb生成难溶的(H2WO4) 、偏锡酸(H2SnO3) 、锑酸(HSbO3).硝酸盐类几乎都溶于水.HNO3能使铁、铝、铬、铬镍高合金钢表面形成氧化膜而钝化,阻止溶解的继续进行.HNO3常用来氧化钢铁中的碳化物,加速试样的溶解,氧化矿石与钢中的P、S,生成H3PO4、SO2,避免生成PH3、H2S.HNO3分解试样后,存在于溶液中的亚硝酸根俩子和氮的氧化物辉破坏有机显色剂、指示剂等,因此需要加热驱除.必要时加高氯酸、硫酸蒸发至冒烟赶净.(三)硫酸分析上常用的浓硫酸比重为1.84,百分含量为98.3%,沸点339℃,当量浓度为36N,纯净的硫酸为无色稠状液体.硫酸时强酸.稀硫酸没有氧化性,而热浓硫酸是氧化剂,且具有强烈的脱水作用,重量法测硅时,用硫酸作为脱水剂.稀硫酸除溶解比氢活动强的金属外,还可溶解普通钢铁.热浓硫酸可用于分解独居石、萤石和Mn、V、Ti、Al、Be等矿石.但再分析中冒烟时间过长,往往析出难溶的硫酸盐(含铬钢)给分析造成困难.在分析中长用来驱除低沸点的酸,如HNO3、HCl、HF等,排除干扰.(四)磷酸浓磷酸的比重约1.70,百分含量为85%,沸点为213℃,当量浓度约45N,磷酸属于中等强酸,纯净的磷酸为无色稠状液体,是强络合剂.在容量法测定钢中Mn、V、Cr等元素及重铬酸钾法测定铁矿中铁时,加入H3PO4与铁络合,降低铁的氧化还原电对的电位,以利于亚铁离子的滴定.同时使铁盐溶液成为无色,消除了铁离子的黄色对滴定终点的干扰,铁离子与磷酸生成无色可溶性的络离子[Fe(PO4)2]3-.分解含钨的钢样时加磷酸,使H2WO4沉淀转为可溶性的络合物,以便测定钨和其它元素.12H2WO4+H3PO4=H7[P(W2O7)6]+10H2OH3PO4较高温度(200-250℃)下,具有很强的溶解力,HCl、HNO3、H2SO4所不能溶解的铬铁矿(FeCr2O4) 、铌铁矿(FeMnNb2O6) 、钛铁矿(FeTiO3) 、高碳、高铬、高钨的合金钢等它都能溶解.但是用H3PO4溶样时温度不可过高,冒烟时间不能太长,否则会析出难溶的焦磷酸盐或多磷酸盐而影响测定.在高温时对玻璃有侵蚀性,所以用H3PO4溶过样的玻璃器皿,不能用于测定磷.(五)高氯酸(HCLO4)HCLO4的比重约1.65沸点为203℃,百分含量为72%,当量浓度约12N,五络合能力.稀的高氯酸(35-50%)无氧化性和脱水作用,但表现出强酸的特性内钢,可与活动金属(如AL、Mg、Zn、Cd)作用,释放出氢.形成高氯酸盐.加热时高氯酸被还原为盐酸.浓HCLO4加热至近沸点时,是一种强的氧化剂和脱水剂.能把铬氧化为六阶(Cr2O7)2-,把钒氧化为五阶(VO3-),把硫氧化为六阶(SO42-).如测定高铬钢中Mn、P、Si等元素时,高铬干扰测定,用HCLO4(冒烟情况下)将Cr氧化为六阶,加HCl可使Cr成为二氯酰铬(CrO2Cl2)挥发掉.另外As、Sb、Sn等元素在高氯酸或他的混合酸溶样时,也生成挥发性物质.该酸常用来溶解铬矿石、不锈钢(滴加盐酸助溶) 、钨铁及氟矿石等,蒸发冒烟驱赶低沸点酸后,剩余残渣加水易溶解.在这一点上HCLO4优于H2SO4,所以在重量法测硅时,用HCLO4脱水一次成功.所得SIO2沉淀比较纯净.使用HCLO4时应注意安全,热HCLO4遇金属铋或有机物会爆炸,应此当试样还有有机物时(如滤纸等),应先用HNO3氧化,在加入HCLO4破坏之.HCLO4与浓H2SO4或乙酸酐混合也有爆炸危险.因为浓H2SO4、乙酸酐能使HCLO4脱水生成五水HCLO4,成为强烈的爆炸剂.多数高氯酸盐易溶于水,但钾、铷、铯、铵的高氯酸盐溶解度较小.(六)氢氟酸浓HF比重1.15,百分含量40-48%,沸点为120℃,当量浓度为27N.HF也具有一般酸的通性,能溶解很多金属.在溶样时既无氧化性也无还原性.特别易分解含硅的试样,生成易挥发的SiF4.加入少量的H2SO4时为了防止SiF4的水解,有利于SiF4的逸出.HF单独作溶剂的情况不多,常与其他酸如:H2SO4、HNO3、HCLO4等混合使用.HF对一些高价态元素具有很强的络合能力.可与S i、Fe、Al、Ti、锆(Zr) 、铌(Nb) 、钽(Ta)等生成稳定的可溶性络合物.因而可以溶解含这些元素的金属或矿物.氟离子的存在常影响这些成分的测定.可加H2SO4或HCLO4蒸发冒烟,除去氟离子.HF的缺点时有剧毒而且腐蚀玻璃、石英器皿,故溶样时多在铂器皿中或聚四氯乙烯塑料杯中进行.(七)氢氧化钠（NaOH）溶液除酸作溶剂外,NaOH(或KOH)溶液也可作为溶剂来溶解某些金属及合金.如用30-40%的NaOH溶液来分解纯铝、铝合金、锌合金以及它们的氧化物、氢氧化物等.2AL+2NaOH+2H2O=2NaALO2+3H2反应在银或塑料烧杯中进行。