分析化学也被称为分析科学,是研究获取物质化学组成、含量和结构信息的方法学及相关理论与技术的科学,是科学研究和国民经济建设的基础之一。金属材料化学分析是以试验为基础、理论与实践紧密结合的应用技术学科,对金属材料的开发、利用和产品质量控制都起着非常重要的作用。
金属材料在国民经济、国防建设和人民生活等各方面都有着极其广泛的应用。金属材料中碳、硅、锰、硫、磷等元素对材料性能影响十分显著:碳含量的高低直接影响钢铁的组织变化;硅是脱氧剂,钢中硅含量增加,会相应地提高材料的屈服强度和抗拉强度,但又会降低材料的伸长率和断面收缩率,显著降低其冲击韧性;磷、硫是钢中的有害元素,炼钢中过量的硫会降低材料的韧性和延展性,造成钢材在热加工过程中开裂。因此,要了解并掌握金属的性能,研发性能更加优异的金属材料,必须准确分析化学元素的含量。
金属材料化学分析采用重量分析、滴定分析、分光光度分析、原子光谱分析等手段从金属物料(矿石、矿物、中间产物及产品等)中获取材料中元素的种类及含量等信息。这在很大程度上依赖于操作人员的专业素质、能力、经验和水平,只有合格的检测技术人员才能正确应用化学分析检测技术,确保分析结果的可靠性。
中国兵器工业集团有限公司理化检测工作有着非常深厚的专业基础和规范的科学程序。理化检测人员的技术资格鉴定工作一直受到公司有关部门领导的高度重视。公司多年来一直致力于理化检测人员技术资格鉴定培训与考核工作,为理化检测工作积累了大量的人才。为了贯彻习近平总书记在十九大报告中强调的“坚持走中国特色强军之路,全面推进国防和军队现代化”的要求,适应世界新军事革命发展趋势和国家安全需求,紧密结合兵器理化检测从业人员资格鉴定的实际情况和需要,全面吸取兵器行业理化检测人员资格鉴定与认证工作中的经验,在借鉴国内外相关资料的基础上,由兵器行业内长期从事该项工作的专家精心编写了本书,适合作为兵器及其他行业金属材料化学分析人员的培训教材。
本书内容包括化学分析基础知识、化学分析常用方法、金属材料中常见元素的化学分析方法、金属材料的气体分析、近紫外可见分光光度法、原子吸收分光光度法、原子发射光谱分析法、X射线荧光光谱分析法。既体现了知识的系统性,又突出了内容的实用性。本书注意内容的精选和创新,整理汇集了作者所积累的金属材料常见元素分析技术,对于每种分析手段,除了概述原理和仪器结构,还介绍了相关应用实例,同时参考和引用了大量现行的国家标准、行业标准及校准检定规程,涉及标准溶液制备、实验室分析用水、化学试剂、分析天平,以及实验室安全检测方法,使本书更准确、严谨。书中涉及的计量单位和符号全部采用国家法定计量单位和符号,名词术语均与相关的现行国家标准一致,分析实例和推荐的标准均为现行国家标准和行业内广泛认同的可靠方法。对于提高读者的理论水平、业务素质和实际工作能力都有很大的帮助。
本书既可作为各行业金属材料化学分析人员的公共培训教材,也可作为化学分析工作者的参考书。
由于本书内容涉及行业内许多实际应用知识,编写难度较大,并且编写人员学识水平、经验和资料来源有限,书中难免有疏漏和不妥之处,恳请读者提出宝贵意见。
作者
序言
当今世界正在经历百年未有之大变局,我国经济发展面临的国内外环境发生了深刻而复杂的变化。当前,科技发展水平以及创新能力对一个国家的国际竞争力的影响越来越大。理化检测技术的水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一,理化检测工作的发展和技术水平的提高对于深入认识自然界的规律,促进科学技术进步和国民经济的发展都起着十分重要的作用。理化检测技术作为技术基础工作的重要组成部分,是保障产品质量的重要手段,也是新材料、新工艺、新技术工程应用研究,开发新产品,产品失效分析,产品寿命检测,工程设计,环境保护等工作的基础性技术。在工业制造和高新技术武器装备的科研生产过程中,需要采用大量先进的理化检测技术和精密设备来评价产品的设计质量和制造质量,这在很大程度上依赖于检测人员的专业素质、能力、经验和技术水平。只有合格的理化检测技术人员才能保证正确应用理化检测技术,确保理化检测结果的可靠性,从而保证产品质量。
中国兵器工业集团有限公司理化检测人员技术资格鉴定工作自2005年开展以来,受到公司有关部门领导及各企事业单位的高度重视,经过16年的发展和工作实践,已经形成独特的理化检测技术培训体系。为了进一步加强和规范公司理化检测人员的培训考核工作,提高理化检测人员的技术水平和学习能力,并将兵器行业多年积累下来的宝贵经验和知识财富加以推广和普及,自2019年开始,我们组织多位兵器行业内具有丰富工作经验的专家学者,在《兵器工业理化检测人员培训考核大纲》和原内部教材的基础上,总结了多年来在理化检测科研和生产工作中的经验,并结合国内外的科技发展动态和现行有效的标准资料,以及兵器行业、国防科技工业在理化检测人员资格鉴定工作中的实际情况,围绕生产工作中实际应用的知识需求,兼顾各专业的基础理论,编写了这套《理化检测人员培训系列教材》。
这套教材共六册,包括《金属材料化学分析》《金属材料力学性能检测》《金相检验与分析》《非金属材料化学分析》《非金属材料性能检测》和《特种材料理化分析》,基本涵盖了兵器行业理化检测中各个专业必要的理论知识和经典的分析方法。其中《特种材料理化分析》主要是以火药、炸药和火工品为检测对象,结合兵器工业生产特点编写的检测方法;《非金属材料化学分析》是针对有机高分子材料科研生产的特点,系统地介绍了有机高分子材料的化学分析方法。每册教材都各具特色,理论联系实际,具有很好的指导意义和实用价值,可作为有一定专业知识基础、从事理化检测工作的技术人员的培训和自学用书,也可作为高等院校相关专业的教学参考用书。
这套教材的编写和出版,要感谢中国兵器工业集团有限公司、中国兵器工业标准化研究所、辽沈工业集团有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、山东非金属材料研究所、西安近代化学研究所、北京北方车辆集团有限公司、内蒙古第一机械集团股份有限公司、内蒙金属材料研究所、西安北方惠安化学工业有限公司、山西北方兴安化学工业有限公司、辽宁庆阳特种化工有限公司、泸州北方化学工业有限公司、甘肃银光化学工业集团有限公司等单位的相关领导和专家的支持与帮助!特别要感谢中国兵器工业集团有限公司于同局长、张辉处长、王菲菲副处长、王树尊专务、朱宝祥处长,中国兵器工业标准化研究所郑元所长、孟冲云书记、康继纲副所长、马茂冬副所长、刘播雨所长助理、罗海盛主任、杨帆主任等领导的全力支持!感谢参与编写丛书的各位专家和同事!是他们利用业余时间,加班加点、辛勤付出,才有了今天丰硕的成果!也要特别感谢原内部教材的作者赵祥聪、胡文骏、董霞等专家所做的前期基础工作,以及对兵器工业理化检测人员培训考核工作所做出的贡献。还要感谢机械工业出版社的各专业编辑,他们对工作认真负责的态度,是这套教材得以高质量正式出版的保障!在编写过程中,还得到了广大理化检测人员的关心和支持,他们提出了大量建设性意见和建议,在此一并表示衷心的感谢!
由于理化检测技术的迅速发展,一些标准的更新速度加快,加之我们编写者的水平所限,书中难免存在不足之处,恳请广大读者提出批评和建议。
丛书主编靳京民