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您知道哪些元素需要用火花直读光谱仪来测吗？

来源：广州明阳机电有限公司时间：2022-10-11 17:00:59 浏览：1516次

直读光谱仪（OES）

简介：

OES技术的最大优势在于其能够检测最广泛的元素。对于钢材中的有重要元素（包括碳（C）、硼（B）、磷（P）和氮（N）），OES技术可在超低检测含量的情况下实现极高准确度。实质上，OES可检测出其他技术会漏检的痕量元素的存在。OES擅长分析金属和非金属元素，但只能分析金属的基体材料。这是因为OES的工作原理是在材料表面进行放电，所以基体材料必须具有导电性。OES会在表面留下可见的激发斑点，因此不适合用于成品。最后，OES设备往往体积更大，所需的能源更多，并且该技术需要氩气供应。

10种需要火花OES才可获得精确结果的元素

1.氢【H】

以钛合金为例，分析时需要非常小心地控制氢元素含量。氢元素可与钛基合金的结构相互作用，导致机械降解和断裂，尤其是在高温下亦如此。因此，不同牌号钛均设有氢元素最大值。对于许多牌号钛，如1号钛，其中的氢含量限值为0.15%，但对于医用钛，如2、3号钛，合金中的氢含量必须低于0.125%。对于钢而言，溶解在固态钢中的氢会在焊接时立即或在焊接后短时间内导致冷裂纹，尤其是在热影响区（HAZ）的碳锰钢中亦如此。这也可能延伸至焊缝中。

2. 氧【O】

除非使用燃烧分析法，否则氧元素也可能像氢元素一样难以分析。分析铜熔体时需要减少氧含量，因为高含量的氧会影响导电性、可塑性和耐腐蚀性；如果铜将用于电气应用领域，这一点尤其重要。对于钛牌号，通常规定其中的氧含量为0.2%左右，以增加强度。在日立火花OES光谱仪系列中，OE750能够分析氧元素。

3. 氮【N】

监测钢中的氮含量极其重要；氮的存在与否会影响强度、耐腐蚀性和可加工性，因此必须对氮含量加以控制以适应应用领域。双相钢中的氮是一种重要的合金元素，可形成优异的耐腐蚀性和强度等关键特性。然而，不正确使用双相钢将产生问题，尤其是在低温下亦如此。精确测定钢中氮成分对于熔体控制和来料检验至关重要，可避免材料混淆。火花OES是燃烧分析法的一种合的替代技术，OE750等最先进的仪器可满足旨在管控钢中氮含量的ASTM E415规范的要求。氮是钛牌号中的一种合金元素，其存在会影响焊接。

4. 硼【B】

硼是一种轻元素，且XRF或LIBS无法检测出硼，只有OES才能检测出硼。在金属检测中，必须小心控制硼在低合金钢和碳钢中的存在。一方面，硼在提高碳钢的淬透性方面非常有用，只要3ppm的硼便可产生巨大的影响。因此，含硼钢通常用于车辆的安全杆、立柱和仪表板。然而，当硼的含量上升时，其会从钢中分离出来，并沉淀在晶界内。仅仅5ppm的硼就会降低淬透性、降低韧性、导致脆化并导致焊缝开裂。因此含硼钢不能用于大型结构，并且已制定适当的法规确保这一点。

5. 锂【Li】

对于铝基合金而言，锂是一种有问题的杂质。首先，锂会导致铸造问题，影响孔隙率。熔融铝中锂的存在会影响氧化速率，并对铸造产品产生不利影响。在加工线更下游的工序中，锂会在热轧过程中导致脆化。在最终应用领域中，锂会导致焊接性问题，从而导致电弧不稳定；即使锂的含量低于5ppm，其也会导致铝箔在潮湿条件下变色。在制造过程中，尤其是对于8090系列，需要进行进料和出货检验，而且在金属回收过程中，锂铝需要分离，因为锂含量超过5ppm的任何物质都会导致铸造回收原材料的问题。

6. 铍【Be】

铍是铜中一种重要的合金元素，其主要功能是抵消铜成分在长期受热后的弱化。因此含铍铜被用于发动机、飞机和洗衣机的电连接器。铍的含量取决于铜的牌号，铜的牌号通常分为两类：高强度牌号和高导电性牌号。高强度牌号铜的铍含量通常不足2%，而高导电性合金（如铝合金174）的铍含量可低至0.15%。

7. 碳【C】

碳是铝中的一种杂质，在铝中形成碳化物，碳化物遇水分解，会导致表面点蚀。然而，检测钢（包括碳钢和镍铬钢）中碳含量的需求最为广泛。钢材按含碳量分类；低碳钢（L）用于耐腐蚀，高碳钢（H）用于提高强度。低碳钢与高碳钢之间的差异非常小；低碳钢要求含碳量在0.03%或以下，高碳钢则要求含碳量在0.04%至0.1%之间。

8. 钠【Na】

钠是铝合金中的一种杂质。在铝熔炼和铸造过程中保持低钠含量至关重要，否则会导致熔体损失。铝合金中可接受的钠含量属于低ppm范围；在热轧过程中，仅少量ppm的钠即可导致裂纹，如果焊丝中的钠含量超过10ppm，焊弧会变得不稳定。

9. 磷【P】

钢中的磷可能有害或有益，这取决于应用领域和成型工艺。例如，加入磷可提高机械加工性和耐腐蚀性，加入少于0.2%的磷可提高低碳薄钢板的抗拉强度。但是磷也会导致脆化，从而导致延展性降低。某些钢特别容易脆化，如高强度低合金钢，此类钢的磷含量必须限制在0.02%以下。对于铝压铸件，磷会污染含锶和含钠变质剂，大幅降低其在铸造过程中的效果。这可能导致铸造产品形成次优熔体结构和较差的性能特性。

10. 硫【S】

硫在钢中被视为杂质还是被视为所需元素取决于相关用途。在接受焊接的低合金钢中，硫被归类为杂质，其含量必须保持在0.05%以下。当硫含量高于0.05%时，钢会变脆，焊接完整性会受损。然而，易切削钢中会特意添加含量为0.10%至0.30%的硫，以改善机械加工性。硫的原子质量相对较低，火花OES则能够以所需精度可靠地分析金属中硫含量的技术。

来源：广州明阳机电有限公司

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