主题：【第二届原创大赛参赛作品】浅谈小型金属制造、加工厂初建实验室中的仪器配置

小型金属制造厂，加工厂一般是指个体、民营、私企所经营的铸造厂、锻造厂和一些钢结构制品厂，这些厂主要产品的制造材料是以黑色金属为主，比如铸造厂铸造一些铸铁，铸钢的产品，加工厂的一些钢材、管材、螺栓等基本上多为普碳钢、低合金钢和不锈钢等。为了检验产品质量；保证产品的合格，一般都需建有小型实验室来对其产品进行理化检验，在产品的理化检验上；材料的化学成分分析占主导地位，其次如锻造中的热处理硬度检验、金相和力学性能检验等等。

  在最初实验室的建设过程中，一些朋友对实验室设备的配置和一些实验用品摸不到头绪，根据这一现象，本人对其粗略的谈一点点关于仪器及用品配置的看法，算是给小厂需要初建实验室的朋友出些主意吧；前面提到了，在产品的理化检验上，材料的材料的化学成分分析占主导地位，那么就从材料化学分析的分析仪器开始吧：

一．化学分析仪器：
  一般判定金属材料是否符合合格标准，主要是分析其化学成分，分析的元素为C、S、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo、Cu等。那么根据这些主要元素的分析，可以简单配置如下的仪器和用品

1. C、S分析仪
在金属材料的成分分析中，C、S元素属非金属元素，其现比较简单的分析方法为：非水滴定法、气体容量法和红外吸收法，根据这三种方法有非水滴定碳硫仪、微机（电脑）碳硫分析仪和红外碳硫仪。

1.1非水滴定碳硫仪具有快速、简便、准确的特点，该仪器分析的范围比较宽，对高低碳的分析都较稳定，准确度好，操作特别适合铸造厂的炉前快速分析。一般分析用的炉子配管式燃烧炉或者高速自动引燃炉。该仪器也很便宜，大致价格约在4000-6000元左右。如果炉体选用的是管式燃烧炉，则需配置其瓷舟（装刚样用）和助熔剂，如是高速自动引燃炉则仅需助熔剂即可。
非水滴定法在定碳时实质上是在非水溶液（甲醇、乙醇、丙酮、乙醇胺）中进行中和滴定，在操作上应注意这些溶剂的安全使用，比如使用甲醇，最好有排风装置。

1.2 微机（电脑）数显碳硫分析仪采用的是气体容量法定碳和碘量法定硫的原理，该仪器适合于金属加工、制造厂日常分析用，对普碳钢、铸铁和合金钢的碳硫分析准确高，机器电脑控制工作流程，性能稳定，分析经电脑数据处理后，电脑 屏幕直接显示含量，还可以自动 打印结果，该仪器配备的炉子为高速自动引燃炉，现在这个仪器的平均价格大概为25000左右。使用该仪器进行分析需配置助熔剂。



(电脑碳硫仪配高速自动引燃炉）




（微机碳硫仪配管式加热炉）



2.光度计
金属材料的化学成分除C、S元素外，其他其余的元素如Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo、Cu等元素的分析均可采用光度法进行手工分析，分析方法有国标和快速分析两类，一般采用快速分析的比较多，这类分析操作较为简单，数据也很准确，运用也比较广泛，关于这些元素的具体分析操作方法，这里不再详细介绍，需要者可到论坛资料库寻找下载或与我联系。
那么，手工分析的结果是通过分光光度计所提供的数据计算后得到的，一般分析对分光光度计没有太多的要求；可以选择最便宜最常规的721可见分光光度计，波长范围：340-990nm，波长精度：±2nm；手动调波长，价格基本在2500元左右，721光度计分指针和数显的两种，带数显和自动调波长的比一般的价格高出几百元左右。



（721指针、拉杆式可见分光光度计，图片来自网络）



3. 化学分析其他常规仪器和用品
3.1 天平
化验室所用的天平现在一般有两类：机械和电子天平。
机械天平如TG328型电光天平稳定性能好，得出的数据可靠，价格便宜，一般在2000元左右，但缺点是对其使用的环境要求较高，怕潮湿和震动，不方便移动且操作者需要一定的操作和维护技能。
而电子天平易用，直观，快速，现在基本上为广大实验室所用，但价格较贵，所以购买时可根据自身情况而定；那么所选天平的规格一般为：称量范围：0～200g，读数精度：0.1mg。




3.2电蒸馏水锅

金属材料化学分析用水一般三级用水即可达到要求，这样可以买蒸馏水或者自备电蒸馏水锅。虽然可以买水较为方便，但水质是否合格或在运输过程中造成污染，都是一定的问题，所以自己买蒸馏水锅制水为好。
电蒸馏水锅一般来说不同型号类型的，参数主要差别在流量和功率，他们两个是相关的，一般来说流量越大功率越大。目前市场上蒸馏水锅流量相同的不同厂家同类型的蒸馏水锅功率通常是相同的。所以区别同类型不同型号蒸馏水器看一个参数（流量或功率）就可以了。实验室可以选用出水量5(L/H)  功率4.5(KW) 的电蒸馏水锅（停电自动断水），价格基本上为1500元。

3.3电炉
分析溶解试样用的电炉，可以选用电炉丝盘式电炉或者电加热板，电加热板的价格也不是很贵，几百元左右。


（电加热板样图）



3.4 玻璃仪器
分析所用的玻璃仪器如：三角烧瓶，烧杯、量筒、容量瓶、滴定管等可根据任务量及使用的情况随时购置。

3.5 台钻
用于金属材料分析样品的取样，对于型号规格无具体要求，所要注意的是，取样时，钻的转速不易太快，以防止试样退火变蓝，另外钻头应该干净，无油无尘。

3.6 钢铁标样：
      标样的用途是评价化学测试方法；校准各类光电分析仪器；选用适应的标准物质作测量时的“样品监控；产品质量及分析测试质量的保证和测量结果的可溯源性；作为测定工作标准。
在购买时，要根据本厂自身的产品进行选购，比如20钢，可根据标样20钢各元素的不同含量的高低值来选购。标样的价格一般是根据钢的种类来定价的。


二．物理性能试验仪器：
 
1.硬度计
硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一，硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。    主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。
所以在初建试验室时，可以选购一台硬度计来方便于材料的检验。在硬度计的选用上，可根据本厂的材料来选购，布氏硬度计(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度计(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。如果厂里的工件较大，无法用台式硬度计进行硬度试验，则可以买便携式里氏硬度计来进行试验，不仅操作方便，而且能够进行硬度间的相互转换，比较实用，但价格高，差不多的20000元。


（台式电子布氏硬度计）



三．后记
以上的实验室配置比较简单，主要是从小型金属制造厂，加工厂资金少，试验任务量还不大的情况下所进行的仪器配置，一些力学设备没算入其中，比如材料试验机（30/60T）、冲击试验机（30J）、金相显微镜（800X）等主要仪器设备，在随着日后厂子的逐年扩大和试验任务量的增加可以进行有针对性的、有选择的增加。如果是现在就需要急于进行配置的，那么可根据厂子的性质来选配，比如你是搞热处理方面的厂，那就以配置金相显微镜为主，一般国产显微镜基本上可以满足生产要求，而象材料的拉伸、压缩试验、冲击试验等这类试验小厂所要检验的不是很多，可以进行外委试验，价格上也花不了多少钱。方便快捷准确。