基于齿轮材料对钢铁化学分析检验的方法进行探究
时间：2021-01-28 08:02:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】本文通过对钢材零件中齿轮材料，针对性来对钢铁化学分析检验的方法进行探究与分析提出了一些见解。希望对类似的工程或项目带来一些参考及借鉴
【关键词】钢铁；齿轮材料；化学分析检验
1、引言
齿轮，是现代化机械中应用比较广泛的零件，然而绝大多数的齿轮都会选择钢材为加工原材料，因为只有钢材能够满足其对强度、硬度、韧性等各方面的要求。但现市场中，钢材的品种的差异、会造成性能有极大的不同，若是使用与预想性能不相符的钢材，就会损失很大甚至产品报废，因此对钢材的选择也必须慎重。然而钢材应用广泛、品种繁多，其中所包含的成分亦是错综复杂，它主要成分是铁和其他金属物质，铁与其他金属物质的比例决定着钢材的硬度、塑性和强度等性能。因此只有检验到钢铁所包含的化学成分，才能更好的利用。
2、材料理化检验
材料理化检验主要是检验材料的使用性能。而是施工常见的材料检验包括焊材扩散氢检验，晶间腐蚀，力学性能和化学性能。
2.1焊材扩散氢检验
焊材扩散氢检验主要是检测焊接材料中的氢元素含量。主要的办法有甘油置换法，气相色谱法以及水银置换法。
2.2晶间腐蚀
不锈钢材料腐蚀破坏的主要形式便是晶间腐蚀，晶间腐蚀需要加工试块，试块表面需要达到抛光要求。试验主要用以百分之十的草酸作为依据再进行长时间热酸试验。这类实验时间较长，试验成本也比检验成本高一些。
2.3力学性能
力学性能主要检测强度，韧度，塑性和硬度，通过万能拉力机检测强度，常温条件下材料的受载抵抗塑性变形和防止破坏的能力是不同的，不同材料在不同的温度下强度亦不同。
2.4化学性能
材料的化学分析主要是检测碳，锰，硅，磷，硫等五大元素的分析，接下来是对于其他元素根据不同的检验而确定。化学分析可以定量分析出所测材料的成分含量，但是精确度仅限于大概一个范畴值。
3、齿轮材料及选择原则概述
3.1常用的齿轮材料
对于常用的齿轮材料，最适合用来制造齿轮的材料是钢，钢的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理或者化学处理的办法改善其力学性能以及提升齿面硬度，因此除了尺寸过大或者结构复杂只适合铸造之外，一般制造齿轮是用含碳量在百分之零点一五到百分之零点六的碳钢或合金钢。由于合金钢可根据金属的成分以及性能，来提高材料的韧性，耐磨， 耐冲击和抗胶合的性能，也可以通过热处理或者化学热处理的办法来提高其齿面的硬度。比如航空用齿轮便是需要这种能够承受高速，重载而且尺寸小质量小的优良合金钢。对于尺寸较大一点的齿轮，便需要锻钢。锻钢的耐磨性以及强度均较好，但必要时也需调质。铸铁由于性质较为脆，抗冲击和耐磨性均较差，但是抗胶合抗点蚀的能力好，因此适合用于速度较低功率不大而工作平稳的位置。对于高速轻载以及精度要求不高的齿轮传动会用非金属材料制作小齿轮，以降低噪声。
3.2齿轮的选择原则
齿轮材料样式繁多，但是在选择时也必须考虑一定的因素在内，首先要满足工作条件的要求，如用于家用办公类的机械功率小，但要求传动平稳，噪声小常选用工程塑胶作为齿轮材料；而用于飞行器械上的齿轮则要求质量足够小，可靠性高以及传递功率较高，因此必须选用机械性高的合金钢。其次需要考虑齿轮尺寸的大小，成型方法以及制作工艺，因为不同的尺寸，要求都对应不同程度的齿轮。比如大齿轮一般选用铸钢或铸铁来铸造毛胚，中等或中等以下的齿轮用锻钢制造毛胚，而尺寸又小要求也不高时，可用圆钢来制造毛胚。
3、钢铁化学分析检验方法
3.1火花法
此方法是将实验样本直接放在砂轮机上磨削，根据磨削时火花的形状颜色亮度以及大小
进行定性判断，此方法不但设备简单，高效率，而且使用起来十分方便。但是火花法也有着其无法避免的缺点准确率差受人为因素影响大，只能大致判断元素分类，不能准确分析出化学成分含量。在现今市场中，因为客户对成品的要求逐渐升高，生厂家也变得越来越严格，更精准、更便利的检验方法已经出现，火花法已经逐渐被淘汰。
3.2化学分析法
化学分析法，是以物质的化学反应为基础的分析方法，也就是运用化学方法原理，来将钢铁种特定的元素进行溶解，根据其物理或化学性质，使用相应办法进行化学分析的检测。方法分别有测量组成部分的定性分析，确定每个组合成分的确切含量的定量分析，根据化学反应生成物的质量求被测成分的重量分析，根据化学反应产生的气体的体积或气体与吸收剂反应生成的物质的质量，测出被测成分含量的气体分析，以及根据化学反应中消耗标准溶液的体积和浓度求出被测成分的组成的滴定分析。然而，化学分析法虽然分析准确，范围广，但需劳动力大，分析检测时间长，操作繁琐，对分析人员要求较高，工作人员需要有一定的专业化的化学分析基础并且有足够的能力完成检测与分析钢材。然而，厂家进行齿轮生产，需要大量的齿轮的钢材原材料。首先需要培训出一批化学专业的工作人员；其次还要消耗大量的人力物力财力；最后，厂家生产产品是为了直接或间接获得经济利益，但是使用化学分析法，已经无法满足厂家高生产率的要求不利于公司的经营与运转。但化学分析法作为一种高标准的检验方法，也可以作为检验方法的权威，对比各种检验方法的缺陷处，在钢材化学分析检验的众多方法之中担任仲裁者的身份，也可以在其他办法不能检验或判断时使用。
4、仪器分析法
4.1光分析法
光分析法可分为非光谱法和光谱法两类。非光谱是指不以光的波长为特征，仅仅通过测量电磁辐射的变化的方法来测定物质含量，常用的方法有干涉法，折射法，电子衍射法。而光谱法是现在检验钢材成分的较为先进方法之一。光谱法可分为发射光谱分析法，x射线荧光光谱分析法，以及激光显微谱分析法。其中最为主要的便是发射光谱分析法，与落后的火花法和鲜明的优缺点的化学分析法均不同，发射光谱分析法是目前使用最为广泛钢材化学成分检验法，它操作方便，检验效率高，因此受到大部分厂家的欢迎，但设备价格昂贵，对环境和所需要的操作技术水平要求高。它分析物质的化学元素组成是根据试样物质中不同原子的能级迁使产生的不同广谱。发射光谱分析法是使用电火花或者电弧所产生的高温给以外界的力量，使得材料中的各种元素蒸发从原本的固态原子转变为气态原子，并把气态原子的外层电子激发到高能态，然而处于高能态的电子十分不稳定，，会跃迁到基态或者低能态，在这个过程中便产生辐射，也就是各种元素受激发而发出的特征波长，采用光栅分光后，可以形成按照波长排列的“光谱”。而此办法便是从识别出这些元素出发，鉴定各种元素是否存在以及通过元素特征光谱线的强弱，使用计算机进行处理，最后计算出各种元素的百分含量。
4.2电分析化学方法
此方法是以电讯号为计量关系的一种办法，通过电导，电位，电解，库伦以及伏安等办法分析出物质的成分含量。
5、结束语
齿轮材料，是当代各种机械生产中需求较大的钢铁原料零件。齿轮质量的好坏和材料的理化检验，对机械制造业领域均有着直接的影响。良好的齿轮材料质量基础，是保证生产合格产品的前提和保证。因此，基于齿轮材料进行钢铁化学分析检验，更为重要的，也是必要的。当然各种分析检验方法均有利有弊，需要我们根据实际情况进行分析与思考，选择最适合的一种。
参考文献
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