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灰鑄鐵、球墨鑄鐵碳硫分析取樣方法的探討

時間:2020年08月18日 所屬分類:推薦論文 點擊次數:

摘要:本文介紹了CS-230高頻紅外碳硫分析儀做灰鑄鐵、球墨鑄鐵碳硫含量檢測時,在樣品制取方面所做的一點探究。 關鍵詞:碳硫分析;灰鑄鐵;球墨鑄鐵;爐前取樣;鑄鐵件取樣;屑狀樣品;薄片狀樣品 1 引言 碳屬于鋼鐵物質內的較為關鍵的元素,該元素的存在對于鋼鐵

  摘要:本文介紹了CS-230高頻紅外碳硫分析儀做灰鑄鐵、球墨鑄鐵碳硫含量檢測時,在樣品制取方面所做的一點探究。

  關鍵詞:碳硫分析;灰鑄鐵;球墨鑄鐵;爐前取樣;鑄鐵件取樣;屑狀樣品;薄片狀樣品

材料熱處理學報

  1 引言

  碳屬于鋼鐵物質內的較為關鍵的元素,該元素的存在對于鋼鐵的性能方面具有重要的影響。球墨鑄鐵通常情況下是進行球化,處理以及孕育處理從而獲取球狀石墨,以此方法能夠使得鑄鐵的性能得到一定程度的提升,尤其是對其可塑性放門面以及堅韌性方面,其強度方面能夠實現對碳鋼標準。由于其性能方面的表現從而在工業領域經常被應用對于強度方面還有韌性方面要求較高地零件的構件制造上。球墨鑄鐵內的碳硫含量對于鑄鐵的力學性能具有直接性的影響,因此鑄鐵內的碳硫含量的分析具有重要的意義。碳硫分析取樣方法,對分析結果的準確性有很大的影響。國家已有關于鋼鐵取樣方法的取樣標準,《GB/T20066-2006鋼和鐵化學成分測定用試樣的取樣和制樣方法》。爐前鐵水碳硫分析一般可采用勺式取樣,先制取樣塊,再進行鉆屑以取得分析樣品;對于鑄鐵件可鉆取屑狀樣品。按鉆取屑狀樣品方法進行分析,碳的測定結果往往出現偏低的情況,尤以球墨鑄鐵偏差嚴重,完全不能反映樣品的真實情況。本文就灰鑄鐵爐前取樣制樣、球墨鑄鐵件的取樣制樣方法做一點探究。

  試驗部分

  2.1 試驗儀器及取樣制樣工具

  試驗儀器:

  CS-230高頻紅外碳硫分析儀——美國力可公司;

  BS1243型電子天平——賽多利斯科學儀器有限公司;

  助熔劑——南京朗奧鎢粒助熔劑,經200℃、2小時恒溫冷卻后置于干燥器中待用;

  坩堝——湖南某地產高頻紅外碳硫分析專用坩堝,經1100℃馬弗爐加熱保溫4小時,冷卻后置于干燥器中待用。

  取樣制樣工具:

  取樣勺、石墨坩堝(Φ40mm×40mm)、干凈鋼板(300mm×300mm);

  臺式鉆床、切割機、老虎鉗、磁吸器、砂輪機、剪板器。

  2.2試驗方法

  2.2.1空白試驗

  在儀器運行環境下,向坩堝內添加一定劑量的鎢粒進行空白試驗,并且試驗的次數應當保持在三次以上,并且將相關數據進行綜合性的平均值的求取,并且將鎢粒內的碳元素以及硫元素的具體含量進行減去,從而取得較為科學合理的空白值。

  2.2.2測量通道校正

  通過在鑄鐵內的標準樣品獲取250毫克放入至坩堝內,并且在放置之前坩堝需要經過高溫灼燒,并且稱取2000毫克的鎢粒放置進坩堝內對其具體情況進行有效的分析。該試驗操作需要重復進行三次到五次內,通過實驗的數據的測定并且取其平均值以及相應的認定制展開對碳元素還有硫元素的科學合理的校正。

  2.2.3試樣分析

  對標準曲線進行科學合理的校正以后,然后展開一次彼岸準樣本的科學有效的測定,若其結果相對較為穩定在可控的誤差范圍內,便可以按照上訴校正方法進行對試樣展開有效的分析。

  2.3 試驗步驟

  2.3.1 取樣

  灰鑄鐵爐前取樣:

  迅速將取樣勺中鐵水澆注到石墨坩堝中,得到直徑40mm長度約40mm的圓柱狀樣塊;剩余鐵水快速甩于干凈的鋼板上,立即用合適的工具拍壓得到一塊薄片狀的樣品(一般以小于1mm樣片為佳)。

  冷卻后的薄片狀樣品用老虎鉗掰碎;

  冷卻后的圓柱狀試塊,使用臺式鉆床,鉆取屑狀樣品。

  球墨鑄鐵件取樣:

  使用臺式鉆床直接鉆取球墨鑄鐵件取得屑狀樣品;

  使用切割機在同一球墨鑄鐵件上切割制取薄片,用磁吸器抓吸,在砂輪機上將薄片兩面的氧化層磨去,得到薄片狀樣品(一般以小于1mm為佳),用老虎鉗掰碎或用剪板器剪碎。

  2.3.2 檢查碳硫分析儀狀態

  儀器提前開機2~4小時,打開動力氣(氮氣)以及氧氣,進行空白校正及標準樣品的校正。

  2.3.3 碳硫分析試驗

  灰鑄鐵取樣制樣方法對比試驗:

  按高頻紅外碳硫分析儀分析方法分別對爐前屑狀樣品和薄片狀樣品進行碳硫分析,得出爐前灰鑄鐵屑狀樣品薄片狀樣品分析數據,見表1。

  球墨鑄鐵件制樣方法對比試驗:

  按高頻紅外碳硫分析儀分析方法分別對球墨鑄鐵件屑狀樣品和薄片狀樣品進行碳硫分析,得出球墨鑄鐵件屑狀樣品、薄片狀樣品分析數據,見表2。

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  3 結果與討論

  根據實驗的具體情況分別采用鎢粒還有錫粒以及兩者的混合的助溶劑展開合理的實驗,從而對助溶劑對于球墨鑄鐵內的碳元素還有硫元素的具體釋放造成的影響。通過試驗的相關數據可以了解到采用鎢粒作為助溶劑,碳元素還有硫元素的積分曲線相對極為良好,所產生的熔渣表面粗糙程度相對較低,能夠充分的滿足試驗的具體要求,但是采用錫粒或者混類型的助溶劑所取得的效果相對較差,然而綜合經濟成本方面的影響,在進行助溶劑的選擇時需要根據實際要求進行合理的選擇。

  從爐前灰鑄鐵兩種樣品測試結果中可得出,屑狀樣品相比薄片狀樣品碳檢測值略低,基于鑄鐵的成分范圍本身就較寬,這樣的偏差可以接受;而球墨鑄鐵屑狀樣品比薄片狀樣品碳檢測值低太多且穩定性較差,這樣的結果完全不能接受。

  《GB/T20066-2006鋼和鐵化學成分測定用試樣的取樣和制樣方法》中已經明確說明:灰口鐵、可鍛鑄鐵、白口及合金鑄鐵均可采用鉆取屑狀樣品的方法。對于球墨鑄鐵件未明確可使用鉆取屑狀樣品的方式。本次試驗驗證了球墨鑄鐵采用鉆取方法取得屑狀樣品做碳硫檢測是不可行的。

  碳在鑄鐵件中的主要存在形式有化合和游離。其中少部分以化合碳形式存在,大部分則以石墨碳即游離碳的形式存在。在灰鑄鐵中石墨成片狀,鉆取屑狀樣品時游離碳散失相對較少;在球墨鑄鐵中碳主要以微小的球狀形式存在,這種球狀石墨與基體結合不牢固,在鉆取樣品過程中極易從鐵屑表面脫落,并被磨成粉末狀而飛散,在接下來的操作中又會散失在試樣袋等承接物上,總游離碳的損失就大了;切割所制取的樣品,塊度相對較大,暴露在表面的“球墨”就少得多,游離碳的散失就少得多。

  金屬工藝論文投稿刊物:材料熱處理學報刊登各類材料(包括金屬與非金屬)化學成分、組織結構、力學性能、物理性能及化學性能的基礎理論;材料熱加工工藝尤其是熱處理的原理及應用;新設備的設計計算方法、質量預測、控制及檢測等方面的學術論文和科研成果;國家基金、省、部級基金資助項目研究論文和研究快報,以及反映學科發展狀況的綜述性文章。

  4 結語

  鑄鐵在爐前做碳硫分析時采用薄片狀樣品,試驗結果更準確;采用鉆取屑狀樣品,試驗結果也可接受。球墨鑄鐵件做碳硫分析可采用切割方式制取薄片狀樣品;采用鉆取屑狀樣品的方式則不能接受。

  參考文獻:

  1 張佳偉,王志強. 球墨鑄鐵碳硫含量檢測試樣制備方法的研究. 《熱處理》,2012年第27卷 第2期.

  作者簡介:劉寶太

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