金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等，可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括航空、機械、計算機硬件等領(lǐng)域。金屬的成分組成是決定材料性能的主要因素，了解金屬成分及性能，能更好的將材料應(yīng)用到產(chǎn)品中。
 

　　對金屬材料的成分進(jìn)行分析，可以了解材料的成分，從而對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。此外，對于出現(xiàn)問題的產(chǎn)品進(jìn)行分析，還可以分析原因，消除隱患。
 

　　1.金屬材料的分類
 

　　黑色金屬材料乃工業(yè)上對鐵、鉻和錳的統(tǒng)稱，亦包括這三種金屬的合金。黑色金屬又稱鋼鐵材料，包含純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、高溫合金、精密合金等。
 

　　有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大于50%)，加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色金屬通常指除去鐵(有時也除去錳和鉻)和鐵基合金以外的所有金屬。
 

　　有色金屬可分為重金屬(如銅、鉛、鋅)、輕金屬(如鋁、鎂)、貴金屬(如金、銀、鉑)及稀有金屬(如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾)。有色金屬作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)、建筑業(yè)、電子工業(yè)、航空航天、核能利用等領(lǐng)域。
 

　　2.金屬材料檢測方法
 

　　金屬材料的成分分析測試的傳統(tǒng)方法主要有：滴定法、分光光度法。
 

　　1.分光光度法
 

　　分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。它具有靈敏度高、操作簡便、快速等優(yōu)點，是生物化學(xué)實驗中常用的實驗方法。缺點是一次只能分析一個元素。檢測的儀器包括紫外分光光度計、可見光光度計，紅外分光光度計。
 

　　2.滴定法
 

　　滴定分析法，是將一種已知其準(zhǔn)確濃度的試劑溶液(稱為標(biāo)準(zhǔn)溶液)滴加到被測物質(zhì)的溶液中，直到化學(xué)反應(yīng)*時為止，然后根據(jù)所用試劑溶液的濃度和體積可以求得被測組分的含量，這種方法稱為滴定分析法(或稱容量分析法)。該方法適用于含量在1%以上各種物質(zhì)的測試。此方法主要缺點是純手工分析，效率差。
 

　　新型的測試方法，如等離子體發(fā)射光譜法，火花直讀光譜法等，由傳統(tǒng)單元素測試，到現(xiàn)在可以同時測試多個元素，效率和準(zhǔn)確度不斷提高。
 

　　3.火花直讀光譜法
 

　　火花直讀光譜儀是分析黑色金屬及有色金屬成份的快速定量分析儀器。廣泛應(yīng)用于冶金、機械及其他工業(yè)部門，進(jìn)行冶煉爐前的在線分析以及中心實驗室的產(chǎn)品檢驗，是控制產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段之一。
 

　　該法可進(jìn)行多元素同時分析，準(zhǔn)確度高，在一次激發(fā)和分析中，可在20秒內(nèi)同時測量合金鋼或有色合金的幾十種元素含量。不消耗昂貴的化學(xué)試劑或特種輔料，缺點是對樣品形狀尺寸有一定要求。
 

　　4.原子吸收光譜分析法
 

　　原子吸收光譜分析法是基于試樣蒸氣相中被測元素的基態(tài)原子對由光源發(fā)出的該原子的特征性窄頻輻射產(chǎn)生共振吸收，其吸光度在一定范圍內(nèi)與蒸氣相中被測元素的基態(tài)原子濃度成正比，以此測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。
 

　　該方法特別適合對氣態(tài)原子吸收光輻射，具有靈敏度高、抗干擾能力強、選擇性強、分析范圍廣及精密度高等優(yōu)點。但也有缺陷，不能同時分析多種元素，對難溶元素測定時靈敏度不高，在測量一些復(fù)雜樣品時效果不佳。
 

　　5.電感耦合等離子體光譜法
 

　　電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是當(dāng)前使用的方法。其原理是利用樣品氣溶膠進(jìn)入等離子體焰時，絕大部分立即分解成激發(fā)態(tài)的原子、離子狀態(tài)。當(dāng)這些激發(fā)態(tài)的粒子回收到穩(wěn)定的基態(tài)時要放出一定的能量(表現(xiàn)為一定波長的光譜)，測定每種元素*的譜線和強度，和標(biāo)準(zhǔn)溶液相比，就可以知道樣品中所含元素的種類和含量。該法的優(yōu)點是測試范圍廣且靈敏度高，分析速度快，準(zhǔn)確度高，可以在一條標(biāo)線下成批量樣品測試，及同時測試多個元素。
 

　　6.X射線熒光光譜法
 

　　X射線熒光光譜法大多數(shù)用來測定金屬元素，也是一種常見的金屬材料成分測定方法。其測試原理是：當(dāng)照射原子核的X射線能量與原子核的內(nèi)層電子的能量在同一數(shù)量級時，核的內(nèi)層電子共振吸收射線的輻射能量后發(fā)生躍遷，而在內(nèi)層電子軌道上留下一個空穴，處于高能態(tài)的外層電子跳回低能態(tài)的空穴，將過剩的能量以X射線的形式放出，所產(chǎn)生的X射線即為代表各元素特征的X射線熒光譜線。其能量等于原子內(nèi)殼層電子的能級差，即原子特定的電子層間躍遷能量。只要測出一系列X射線熒光譜線的波長，即能確定元素的種類；測得譜線強度并與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，即可確定該元素的含量。
 

　　7.材料中碳硫分析
 

　　金屬材料中尤其是鋼材類金屬中，碳元素和硫元素是主要的測試元素，而以上的方法都不能直接對碳元素和硫元素的準(zhǔn)確定量。因此，碳、硫元素需要用碳硫分析儀進(jìn)行測試。載氣(氧氣)經(jīng)過凈化后，導(dǎo)入燃燒爐(電阻爐或高頻爐)，樣品在燃燒爐高溫下通過氧氣氧化，使得樣品中的碳和硫氧化為CO2、CO和SO2，所生成的氧化物通過除塵和除水凈化裝置后被氧氣載入到硫檢測池測定硫。此后，含有CO2、CO、SO2和O2的混合氣體一并進(jìn)入到加熱的催化劑爐中，在催化劑爐中經(jīng)過催化轉(zhuǎn)換CO→CO2，SO2→SO3，這種混合氣體進(jìn)入到除硫試劑管后，導(dǎo)入碳檢測池測定碳。
 

　　8.材料中氧氮分析法
 

　　氧氮分析儀是通過氧氮分析儀在惰性氣氛下，通過脈沖加熱分解試樣，由紅外檢測器和熱導(dǎo)檢測器分別測定各種鋼鐵、有色金屬和新型材料中氧、氮的含量。具有準(zhǔn)確度高，檢出限低等特點。適用于冶金、機械、科研、化工及商檢質(zhì)檢等各行業(yè)黑色、有色、陶瓷、稀土及磁性材料中的氧氮元素含量的準(zhǔn)確測定。