碳硫分析儀原理和方法比較

碳、硫是確定鋼鐵產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量的重要元素。碳含量高于1.70%以上的叫鑄鐵，低于1.70%的叫鋼。通常把碳含量高于0.60%的鋼叫高碳鋼，碳含量在0.25%～0.60%之間的鋼叫中碳鋼，碳含量小于0.25%的鋼叫低碳鋼，碳含量小于0.04%的叫工業(yè)純鐵。
　　碳對鋼鐵的性能起著重要的作用:隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強(qiáng)度提高，其韌性和塑性下降；反之，碳含量減少，則硬度和強(qiáng)度下降，而韌性和塑性增加。碳硫分析儀是企業(yè)理化分析室中的一種常用計(jì)量器具，用于對金屬和非金屬材料中的碳和硫元素含量進(jìn)行定量分析，廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、機(jī)械、車輛、泵閥、礦石、環(huán)保、質(zhì)檢等行業(yè)和領(lǐng)域，可以方便快捷的進(jìn)行原料驗(yàn)收、爐前分析、成品檢驗(yàn)等階段的分析測試。
硫存在于鋼鐵中，會(huì)惡化鋼鐵的質(zhì)量，降低其力學(xué)性能及耐蝕性、可焊性。特別是鋼中的硫，若以硫化鐵的狀態(tài)存在時(shí)，由于它的熔點(diǎn)低(1000℃左右)，會(huì)引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象，即熱變形，高溫時(shí)工作產(chǎn)生裂紋，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。所以，鋼中的硫含量越低越好。一般要求，普通鋼中的硫含量小于0.050%,工具鋼中的硫含量小于0.045%，而優(yōu)質(zhì)鋼中的硫含量要小于0.020%。
鑒于碳硫含量對鋼鐵質(zhì)量和性能的重要作用，因此檢測鋼鐵中的碳硫含量，即碳硫分析具有重要意義。
鋼鐵中的碳硫元素在高溫下(1200℃～1400℃)通氧燃燒。均能轉(zhuǎn)化為氣體，生成CO2和SO2，這就是燃燒法分析碳硫的基礎(chǔ)。
碳硫分析的原理，就是將試樣在高溫爐中(如電阻爐也稱管式爐、電弧爐、高頻感應(yīng)燃燒爐等)通氧燃燒，生成并逸出CO2和SO2氣體，用此法實(shí)現(xiàn)碳硫元素與金屬元素及其化合物的分離，然后測定CO2和SO2的含量，再換算出試樣中的碳硫含量。一般的測定方法有以下幾種：
1.紅外光度法：試樣中的碳、硫經(jīng)過富氧條件下的高溫加熱，氧化為二氧化碳、二氧化硫氣體。該氣體經(jīng)處理后進(jìn)入相應(yīng)的吸收池，對相應(yīng)的紅外輻射進(jìn)行吸收，由探測器轉(zhuǎn)發(fā)為信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理輸出結(jié)果。此方法具有準(zhǔn)確、快速、靈敏度高的特點(diǎn)，高低碳硫含量均使用，采用此方法的紅外碳硫分析儀，自動(dòng)化程度較高，價(jià)格也比較高，適用于分析精度要求較高的場合。
2.容量法：常用的有測碳為氣體容量法和非水滴定法，測硫?yàn)榈饬糠?、酸堿滴定法。特別是氣體容量法測碳、碘量法定硫，既快速又準(zhǔn)確，是我國碳、硫聯(lián)合測定最常用的方法，采用此方法的碳硫分析儀的精度，碳含量下限為0.050%，硫含量下限為0.005%，可滿足大多數(shù)場合的需要。
3.重量法：常用堿石棉吸收二氧化碳，由“增量”求出碳含量。硫的測定常用濕法，試樣用酸分解氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，然后在鹽酸介質(zhì)中加入氯化鋇，生成硫酸鋇，經(jīng)沉淀、過濾、洗滌、灼燒，稱量最后計(jì)算得出硫的含量。重量法的缺點(diǎn)是分析速度慢，所以不可能用于企業(yè)現(xiàn)場碳硫分析，優(yōu)點(diǎn)是具有較高的準(zhǔn)確度，至今仍被國內(nèi)外作為標(biāo)準(zhǔn)方法推薦，適用于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)。
4.電導(dǎo)法：用電導(dǎo)法測定碳、硫，其特點(diǎn)是準(zhǔn)確，快速、靈敏。多用于低碳、低硫的測定。
5.測定金屬中的碳、硫含量，還有ICP法、直讀光譜法、X光熒光法、質(zhì)譜法、色譜法、活化分析法等，各有其優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。
目前國內(nèi)大量使用碳硫分析儀主要有以下幾類：紅外碳硫分析儀、高速碳硫分析儀和非水碳硫分析儀等。