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谈谈铁液质量的检测

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发表时间:2024-01-24 09:22

谈谈铁液质量的检测


主要是通过铁液的温度测量、成分检测、热分析等控制质量。

1.铁液温度测量

表1 铁液温度检测方法及特点

方式

特点

类型

测量范围
/°C

技术性能

接触式
测量

1)准确可靠
2)因热发电
偶保护问题,连
续测量时间受
限制
3)测头是消
耗品,测量成
本高

铂铑30~铂 6
热电偶(双铂铑)B

300~1800

铂金类中最稳定的热电偶,铂合金热电
偶在还原气氛中比纯铂热电偶更稳定

铂铑比10~铂
热电偶(单铂)S

0~1600

良好的承受氧化性气氛性能,但对于还
原性气氛及P、S、Si和CO,的蒸汽很敏感

钨铼5~钨铼 26
热电偶 WRe5/26

100~2700

在1800℃以下能稳定工作,能测超高温度,
比铂铑热电偶可信度更高,测量成本低。采
用国际标准的国产 WReS/26快测电偶钨铼
原料丰富,偶丝制造精度高,应用广泛

钨钒3~钨铢 25
热电偶 WRe3/25

100~2300

镍铬~镍硅
热电偶K

0~1300

制造简单,价格便宜、测量数据可靠

非接触
测量

1)与铁液非
接触测量,无消
耗、成本低
2)使用方便,
易实现自动快
速、连续测量
3)问接测量、
影响因素多,测
量误差较大

光学高温仪

300~3200
±(13~37)

结构简单,轻巧便携,精度较高,容易引
起人为误差,不能自动记录和控制温度

辐射高温仪

100~2000
±1.5%

结构简单,性能稳定,指示值受光路介质
吸收及对象表面影响较大。可自动记录、
报警和温控,下限灵敏度较低

比色高温仪

50~2000
±1.5%

测非黑体时,发射率影响很小,测得温度
接近真实温度。结构较复杂,在光路上介
质对波长有明显吸收峰时,反射光对示值
影响较大

红外高温仪

200~1800
±1.0%

能连续测量和记录温度。精度较高,有
激光和望远瞄准系统,可远距操作,应用有
扩大趋类。



2.铁液成分检测

(1)铸铁化学成分的分析,可分为常规化学分析、仪器分析和气体分析。

方式

分析成分

分析速度

典型设备及方法

特 点

湿法
化学

元素周期表
30种元素

比色法,滴定法,
重量法

以物质化学反应为基础的分析方法,它是
析化学的基础所以又称经典分析法。分析速
慢,准确度高,可作为仲裁分析方法

可对约70种
元素(金属元素
及磷、硅、芭、硼
等非金属元素)
进行分析

1h

电感耦合等离子
体放射光谱(ICP-
AES)

样品经溶解,定性与定量分析。可多元素
时检测。在一般情况下,用于1%以下质量分
的组分测定,检出精度可达ppm级,精密度
±10%左右,线性范围约 2 个数量级。

快速
分析

可分析数十
个元素

10元素
2~3min

光电直读光谱仪

制样简单,分析元素较广,分析速度快,精度
较高,设备成本较高,适用于熔炼炉前快速分析
和中心实验室的产品检验

可分析元素
周期表F~U之
间所有元素

1元素
30s~4min

X射线
荧光光谱仪

分析的元素范围广,分析浓度范围宽,重元素
的检验极限可达到 ppm 量级。荧光X射线谱
线简单,相互干扰少,样品不必分离,分析快速、
准确,便于自动化,设备成本很高

气体
分析

0、H、N

NHO联测仪

取样、制样要求高,实现炉前快速分析较困难

C、S

Imin

快速碳硫分析仪

气体容量法,速度快,精度由于光谱法,价格
便宜

<lmin

红外碳硫分析仪

燃烧-红外 析劳:微华件新材有限公营高

(2)分析技术于铸铁质量评估中的应用


铁液质量热分析技术广泛应用于现代铸铁生产的炉前铁液质量检测和控制。其基本原理是铸铁在冷却过程中,随着热量的释放和吸收,根据冷却曲线临界点的度对应铸铁的成分、相组成等之间的关系,间接判断铸铁成分、组织和力学性能


关于铁液中活性成分的热分析,图1中反映了热分析测试样杯中的铁液凝固温度曲线,其中**平台是铁液降温到液相线时,生成的固体相释放出结晶热,维持样杯散热产生恒温平台,称之为“初晶温度TL”。铁液继续凝固释放的结晶潜热不足以维持样杯的散热,温度曲线缓慢下降。当剩余铁液达到共晶成分时开始共晶凝固,释放出大量的结晶潜热,直至铁液完全凝固,温度曲线维持一个较长的恒温平台,此时的温度称之为“共晶温度TE”。


               图1 铁液白口化凝固温度曲线与相图关系

通过测量铁液的凝固温度曲线,可以捕捉到相变温度特征值TL和TE,通过大量的工艺试验和数理统计处理,确定回归关系,计算出对应的活性成分含量和特定的凝固组织。

3.铁液中形核物质的热分析

对于亚共晶铁液充分孕育后按不同的过热时间依次取样进行热分析和三角试片试验。不同过热时间铁液得到不同的凝固温度曲线和三角试片白口宽度:随着过热时间延长,石墨化共晶温度曲线向白口化共晶温度曲线过渡,铁液中的形核物质逐渐消融,铁液的开始共晶凝固时间向后推迟、温度也逐渐降低,并伴随着共晶过冷(Δt)现象的出现,直至铁液中的形核物质全部溶解后,铁液以白口化共晶凝固,凝固组织中的碳完全以Fe3C形态析出。相对应的是三角试片的白口宽度随过热时间的延长而逐渐增大。直至出现全白口断面。

4.热分析在灰铸铁质量控制中的应用

(1) 亚共晶灰铸铁力学性能测定

铸铁材料的强度取决于初生奥氏体枝晶的生成量和分散程度,初生奥氏体枝晶体量越大、越发达铸铁的强度就越高。

根据不同条件采用相应的经验公式:

Rm=f(TL)
    HBW=f(Rm)

式中,Rm--抗拉强度;

HBW--布氏硬度。

(2) 亚共晶灰铸铁共晶团测定

不同条件采用相应的经验公式:


N=716-22
Δt

式中,N--共晶团数量(个/cm²);

Δt--过冷度(℃)。

(3) 白口风险控制

铁液的碳当量CE越低,过热过度,凝固的初晶温度就会越高,激冷凝固组织的温降速度也越大,导致产生由Fe3C组成的白口组织。热分析可以预测铸件不同壁厚的温降速度,提示调整孕育,保证良好的断面均一可性和可加工性。

5.热分析在球墨铸铁质量控制中的应用

(1) 测定铁液的碳当量、碳的质量分数、硅的质量分数

通过大量的工艺试验,数理统计处理,测定TL、TE和CE、C、Si之间的回归关系。此方法适用于球墨铸铁和灰铸铁铁液的碳当量、碳的质量分数测定(当磷含量一定且微量时,也可测硅的质量分数)。

(2) 原铁液过冷度控制

通过热分析测量原铁液的过冷度,可以测量出铁液的形核能力。热分析技术炉前应用可在球墨铸铁熔炼过程中及时地进行变质调整,改善原铁液形核能力,提高铸铁材质质量。

(3) 测定球墨铸铁的球化级别

共晶回升温度ΔtE是分辨球化级别的重要依据,依据大量的试验测试数据归纳这些温度特征参数和球化级别第三位对应关系。一般情况下,共晶回升温度越大,球化级别越低。

(来源:摘自于《现代铸铁技术》/整理、编辑:热加工行业论坛)


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