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主题词：理论与实际的交错，感性与理性的融合
摘要：光谱分析是火 电建设中，鉴别金属元素赖以有效的物质手段，既简易又直观，在现场实际运用中，具有快、准、方便的特点。然而，长期以来的困惑，不管是专业人士还是非专业人士，在这一问题上都有不同程度的模糊认知。笔者根据多年以来的实际经验，为这一领域提供一个参阅平台，通过感觉器官对客观事物的片面的、现象的和外部联系认识所掌握的客观实际材料，也即第一手资料，经过思考、分析与理顺的逻辑思维，加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的整理和改造，融合感觉、知觉、表象等是感性认识的形式；形成概念、判断、推理的理性认识，成为反映事物的全体、本质和内部联系的显微镜和放大镜。
光谱，顾名思议，是光线照耀在物体上能使视觉看见物体的那种物质，并依照事物内部规律的类别和系统而编制成的一种光线的列表；映现在人们肉眼的视角范畴。与此相同类似比照的理解，比如菜谱，就是把不同的菜的类别，根据它的色彩与味道以及不同地方的特色风味；尔后，冠以相应的菜名，排列成我们常见的菜谱系列。
而我们所说的光谱，它是按照每条铁线即钢铁的基体线的波长长短，通过棱镜或者光栅的色散功能，在高能量的电子激发下，是电子由低能级向高能级越迁的过程中尔释放能量的现象，即把平常所感觉到的单色光变成七色谱线的复合光，且根据它不同频率的铁线依次排列，形成可见光范围内的赤、橙、黄、绿、青、兰、紫等这一物理现象。比如天空上的彩虹就是一种太阳折射的带状光谱，还比如电视银屏的连续光谱，就是光谱所要表达的理想境界。
从理论上讲，光谱一般可分为发射光谱和吸收光谱。
所谓发射光谱则是由发光体所发出的光直接得到的光谱，即有连续光谱、带状光谱和线状光谱的类型；至于吸收光谱则是白色光通过炽热蒸汽或气体后再发生色散时，而形成在连续光谱的背景上许多暗线的光谱，它与吸收物质的分子、原子结构有关，其方法有比色、吸收和原子吸收光谱分析。因为它与我们实际的应用比较遥远，姑且不去探讨，而我们这里要说的则是发射光谱之一的线状光谱，也就是我们所阐明的光谱究竟是何物？或者说我们通常火电按装中，金属钢材、设备的光谱分析了。
它广泛应用在冶金、石油和电厂的金属鉴别的检验之中。
光谱分析根据它的功能划分，可以分为定性分析与半定量分析的两种功效。所谓定性分析，就是把一件事物的特点锁定在一种高低深浅，大小多少的范围，是事物的初步阶段的论断；要是进行深入的研究和更深刻的定论，定位在更准确、更细致的理性思维，则是事物的高级阶段的论述，即为定量分析。
那么怎样才能合理地应用在实际工作之中呢？
合金就是人们根据工厂耐温耐压的实际需要，有意地在普通碳钢的结构基础之上，加入一定量的合金元素，如，铬、钼、矾、镍、钛、铌、铝、硅等，使它的内部指标和技术差数达到我们所需要的内存状态。而光谱分析的作用正是针对这一特点进行鉴别和考察的金属法官，是我们赖以检查与考核的有效物物质手段；因此，正确掌握好这一有效手段，是我们在实际检验中，起着不可替代的技术保证。
其实在实际的应用中，如果我们懂得它的作用，了解了它的基本性能，是不难怎样发挥它的神奇功效。比如，我们要分析一根钢管，首先从外观的结构去判断它属于什么样的材质范围，之后遵照光谱的内部发射规律，且根据它的波长分布的不同的颜色领域寻找它相应的位置，然后把它对应的特证谱线和自我记忆的经验连结起来，依次类推，就可以确定我们所理解的定性分析了。
如果进一步的判定其中的元素含量的相对强弱，必须寻找相对的参照物，即临近的特征铁线的亮度在大脑里形成的情感记忆；尔后，根据它的亮度和你所找的灵敏元素线（也叫特征谱线）进行亮度的科学比较，也就是一一对应的强度比较关系，才能签定它的合金元素含量，这就是所谓的定量分析了。
最后的定论自然是定合金牌号了。
那么怎样才能定好定牌号呢？所谓的牌号就是根据试件各种元素含量的多少和不同，在某种所规定的牌号元素含量的多少而定案，裁决是哪一种牌号的合金钢材了。
比如要分析12Cr1MoV的牌号，首先的第一步骤就是确定Cr、MO、V的元素的是否存在，究竟是百分含量的多少则是其次的步骤了；然后，将它的比例关系在记忆的列表上寻找，根据科学理论的依据，是否吻合该牌号的一一对应的强度比例关系，这就是我们通常所说的光谱半定量了。
谈到全定量的问题，那要涉及到像12Cr1MoV的牌号中“12”的含碳量多少？以及相对百分之百的对各种元素准确含量的肯定，毕竟我们肉眼的局限造成的相对误差，让我们在试件中判断Cr、MO、V等元素准确的困难；另外还有其它因素的影响，比如，阳光的照射、电极的打扫干净、试件的打磨清洁和每个人眼睛的焦距以及情绪化的思想都是理性分析思考的巨大障碍，再有经验的光谱工作者都不可能做到百分之百的准确率的保证；还有更重要的是光谱所看不到的杂质元素，比如，磷、硫、硼等和难以激发出来的硅、铝、铜等元素，都是现场光谱分析难以达到的局限性，这就需要相对准确的化学分析来完成这一使命了。当然，已开展钢花分析鉴别的单位，比如上海汽轮机厂，就能根据钢材在石轮打磨机的撞击中所映现的钢花飞溅形状，来判断金属内部的各种合金含量，但只不过准确度相对要差一点而已。
好在我们基本上都是重复性的工作，不仅要顺着前人轨迹运行的隧道，而且还要形成自我的检验理念；所以理性的记忆和现场的经验加以结合起来，往往对平常日用的钢材，一般都是相对准确的。比如，锅炉的常见钢材不外乎有这些范围：16Mn、WB36 、15CrMo、15Cr2Mo、30CrMo、12Cr1MoV 、10CrMo910、12Cr2MoWVTiB、12Cr2MoWVNeB、SA335-P91、SA213-T91、1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、Cr20Ni14Si2等等;汽机常见的钢材也无非有这些:35CrMo、25Cr2MoV 、25Cr2Mo1V、20Cr1Mo1V1、38CrMoAl、Cr5Mo5、30Cr2MoV、2Cr12NiMo1W1V、Cr11MoV、ZG20CrMoV、ZG1Cr10MoVNbN、1Cr11MoNiW1VNbN等等;至于热工及其它的材料的鉴定也都从常用钢材中,演化而出来的,属于大同小异罢了，当然，各种材质的相对焊条焊丝也必须弄清楚，比如12Cr1MoV相对的焊条为R317，15CrMo相对的焊丝为TIG-R30等等，再比如P为大径管，T为小径管，F为阀们等P91列系，所以P91与F91在不同大小体积和环境的相对叫法自然云云，但SA335-P91、SA213-T91相对的焊丝均为9Cr1MoV-N该是现场光谱工作者的基本常识和基本素质了。
不管多大机组的钢材，只要掌握好以上材质列表排列在我们的大脑印象之中，都会是万变不离其中的加以应用。比如在200MW以下的机组，热工仪表阀们的高合金大部分是以1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等材质为基点，但在300MW和600MW以上机组中，将会出现一种“SA312-TP316”的材质，这就要我们在光谱分析时，注意它的含Mo量这一现象的出现，因为高合金的元素分析时，判断准确率相对较差，很容易和1Cr18Ni9混效，而含Mo量达百分之二的明显标志就是我们的相对依据。汽机、锅炉等其它的规律将与此依次类推，这里不在一一叙述了。
在实际光谱的操作中，凡是有一定经验的人，都该知道光谱分析的基本程序：首先看看是来自哪方面领域的钢材，是锅炉、汽机、热工的还是者应用什么部位的，在大脑快速反映被分析的试件的合金范围，或者说是中、底、高的合金强度评定范围；其次从颜色和形状稍微估计一下可能的材质，比如：白钢的颜色大部分是灰白色的，紧固件的材质大部分是螺栓螺母的范畴；再就是在操作运行中，肉眼视野中的光谱线状特征记忆与合金元素灵敏线的寻找和比较了。这种感性认识而上升到理性认识的理性运行，也是一个心理作用对外界颜色、形状以及声音的意念反映。至于铸钢、汽包、弹簧钢、高强螺栓、高速工具钢等特殊钢材都是有一定的归定范围的，只不过光谱工作者要注意留心的积累，细心的观察罢了。
再进一步说说光谱分析时的思维理念，化感性认识为理性认识的高度，借以逻辑思维把握定量的状态，使我们在鉴定某一种试件时，避免判断的错误和经验主义的泛滥。当然平均分析结果也可以采取内标法、牌号比较法和经验感受法。一般来说，低合金定量可与化学分析比美，中合金定量的估计与判断自然差些，高合金定量也只能凭经验感受了。
当我们在光谱分析某一试件时，开始必须找好被分析物的角度，形成良好的45度的反射直线，调节好验钢镜的最佳位置，打磨干净好被分析物的试件，然后根据不同合金元素的特征谱线，从它们燃烧的时间的顺序和可能出现的元素着手，依次寻找Cr、V、MO之后，接着查一查Ni、Ti、W等元素，如果这些都不存在的话，最后再定一定Mn、Si的含量是否够合金规定的强度；在这基础之上，必须认真地反复比教，对比元素的“最后消失线”与特征铁线的亮度，在什么样情况下形成什么样的浓度，在什么样情况下又变成我们估计不到的情况，然后，才能综合判断所有合金元素的强度是相对符合哪一种牌号。当然，我们顺便提一下光谱分析的目的是在金属按装中，是对材质复核、混料分选和粗定材质的，所以设计的参考和灵活的运用就显得重要了。因为相对一样的合金含量有可能是两种或者两种以上的牌号，比如，30CrMo与35CrMo，10CrMo910、15Cr2Mo、与SA335-P22等等。
如果从经验上谈起，那么就是自己的思考习惯和理解事物的综合能力了。比如，在遇到化学成分不均匀的物件，因为晶粒大小的不同，兼以高频引弧则晶粒粗大的特点，所以在判断结果的时候就应该多分析几点，扩大分析范围。光谱分析是一种抽象的感受外界的能力，它不是明显的摆在我们眼前的具体事物，让众多的眼睛去讨论；比如电子的运动就是更抽象的事情，那么在没有外界更好的依赖，势必就得通过大脑的思维把握和意念的理解。当然，也可以根据加入Cr、MO、V等合金元素互为制约的特点来参考，或者像锅炉梳形板、筋板，汽机小螺栓、螺帽等惯性思维的借鉴；但终究自我理顺的经验还是要靠自己的思维去整合与化解，比如在分析白钢材料的时候就有这样理论上没有的现象，当Ti元素出线时，靠近Ni元素附近铁线区就比较乱，这样Ni元素的改变原有的形状，就变成了分散的一条一条组合的细状线条的Ni线；反之，Ni元素的形状是个抱成一团的羽毛状的淡兰青的光谱线状条；这样我们就通过这一特点，就很容易直观地鉴别各自的存在了。
光谱分析是一种很细致的技术工作，只要平常注意细心观察和总结，根据现场的阅历和实际的影响，太阳的光线，情绪的高低与心态的稳定也会影响结果准确的判断，但不管是哪个颜色的敏感区，也不管是何处用的钢材，只要理顺适合自我一套思维的方式。比如红色区出现的两条靠近的MO、V元素线，虽然它们在强度比较时，灵敏度相对较弱，但进行定性分析还是比较方便的；还比如化工用的钢材也是异曲同工了。因此，在发现和总结的同时，我们在准着一切事物的内部规律而运转，要准确鉴别钢材就迎忍而解了。
故此，当我们的心底拥有以上这些情感基因，兼以标钢、标样、电火花激发、颜色外观等多种辅性的帮助，以及现场经验的积累，克服经验主义的本本思想，与心同步，与时俱进，不管复核还是混料分选甚至粗定材质，一定会在鉴定火电厂机组常用的金属钢材和特殊钢材时，一样能够被我们很好的运用和发挥，成为我们鉴定一切钢材的方便而且是有效的手段，从而达到一种即简便又准确的分析材质的有效工具，找到不同生产资料的任务回归。
此论文分别刊载--——１.清华大学主办的《知识空间》
2.宁波市数字图书馆--会议论文
3.吉林省电机工程学会2008年学术年会论文集
附：合金元素在钢中的作用
为了提高钢的某些性能或使其获得某种特殊性能，在钢中加入一定量的某一种或几种其它元素而形成的钢称之为合金钢。
铬（Cr）：在钢中加入Cr元素后，由于Cr和C的亲和能力大于于Fe和C，且能优先与C形成多种碳化物。如Cr取代一部分Fe元素而形成复合渗碳体（FeCr）3C和Cr的复杂碳化物（CrFe）7C3，FeCr23，C6等，对固溶体进行强化。加入Cr元素的主要目的是提高钢的氧能力和耐腐蚀能力。并提高钢的渗透性和耐腐蚀性及回火稳定性，在一定的含量之内，Cr还能提高钢的持久强度和蠕变极限。
钼（Mo）：在钢中加入Mo元素后，Mo既能溶于固体中，也能形成碳化物，不十分复杂。Mo通过强化a固溶体来提高钢的耐热性。Mo的熔点高，在钢中能抑制Fe的扩散和其它元素的扩散速度。Mo溶解在a固溶体中时，能使固溶体发生强烈的晶格畸变，同时Mo能增加原子键引力，并提高再结晶温度。固Mo元素能阻止扩散过程，进而抑制钢在珠光体区的转变。使在中温区转变加快。所以当冷却速度大时，Mo钢也能形成一定数量的贝氏体，并消除自由铁素的形成，从而有利于提高钢的热强度。此外，Mo还能提高钢在高温下的抗松弛性。
矾（V）：V加入钢中后能强烈地和C结合形成碳化物，另外它与氮、氧的亲和能力也很强。所以它们结合成的化合物稳定性很强，V和C形成的碳化物在钢的基体上呈均匀细小地弥漫分布于其中，从而起到强化作用。正因为如此它能细化钢的组织和细化晶粒，进而提高晶粒粗化温度，降低钢的过敏感性，并提高钢的抗位强度和韧性，在钡的含量不太高时，能提高钢的热强性。V还可以提高钢的抗松弛性能。V元素溶入a固溶体与C强烈结合后，能促使Cr、Mo、V等元素更多地溶入a固溶体，使它们各自有效地强化a固溶体。
镍（Ni）：Ni既能提高钢的强度又能提高其的塑性和韧性。Ni在钢中不形成碳化物，只能固溶于奥氏体与铁素体，起着细化晶粒，强化铁素体和改善韧性，特别是低温韧性的作用，同时又能增大钢的淬渗性。
钛（Ti）：Ti是很活泼的金属元素，在钢中与C的结合能力强，形成的碳化物只有TiC一种，其化学性质稳定，很难分解。钛与碳的结合物TiC，在网中需到高温状态（﹥1000°C）时，才能溶入固溶体，在未溶之前，TiC可以起到阻碍晶粒长大的作用，从而可以细化晶粒。当钢中含Ti量﹥于0.75％时,钢中会出现合金铁元素体组织,这时会使钢的室温塑性和韧性显著下降,并产生严重脆化现象。所以在钢中加适量的Ti元素,能提高钢的强度和持久强度,并能改善钢的塑性。当超过一定量后会出现一些不利的现象。
硅（si）：si来自铁与脱氧剂。si脱氧能力很强，是主要的脱氧剂，能与Fe0的作用而形成si02，然后进入炉碴而被排除，在室温下溶入铁素体中的si也能对钢有强化作用。
钨（W）：W在钢中，能溶入固溶体，与C结合成稳定的碳化物，形成的碳化物稳定性强，回火时不易析出与聚集，提高了钢的再结晶温度，增强了钢的回火稳定性。钢加入了W在较高温度下回火时，还能因析出碳化物造成二次硬化，使钢具有较高的红硬性；此外，W还能阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用，还能增加钢的淬透性。
铌（Nb）：Nb在周期表中和V同族，因此性能与V有较多相似之处，Nb与C形成NbC或Nb4C3，在高温下极为稳定，亲和力仅次于TiC。低合金钢中加入少量的Nb，对蠕变极限和持久强度有良好的影响。特别是V与Nb复合加入时，其效果更为明显。Nb与C形成的碳化物，呈细小均匀的颗粒，弥散于基体之上，起沉淀强化作用，剩余的Nb溶入固溶体显著增加晶格原子键引力，提高再结晶温度以及增加晶格畸变，强化了a固溶体。
锰（Mn）：Mn来自生铁及脱氧剂。它具有很好的脱氧能力，能清除钢中的二氧化铁（Fe02），还能硫可形成MnS，以消除硫的有害作用。这些反应产物大部分进入炉碴而被除去，小部分残留在钢中成为非金属夹杂物。因此，锰能改善钢的品质，降低钢的脆性，提高热加工性能。此外，在室温下锰有溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。
