談?wù)勮F液質(zhì)量的檢測
主要是通過鐵液的溫度測量、成分檢測、熱分析等控制質(zhì)量。
1.鐵液溫度測量
表1 鐵液溫度檢測方法及特點 |
方式 | 特點 | 類型 | 測量范圍
/°C | 技術(shù)性能 |
接觸式
測量 | 1)準(zhǔn)確可靠
2)因熱發(fā)電
偶保護(hù)問題，連
續(xù)測量時間受
限制
3)測頭是消
耗品，測量成
本高 | 鉑銠30~鉑 6
熱電偶(雙鉑銠)B | 300～1800 | 鉑金類中最穩(wěn)定的熱電偶,鉑合金熱電
偶在還原氣氛中比純鉑熱電偶更穩(wěn)定 |
鉑銠比10~鉑
熱電偶(單鉑)S | 0~1600 | 良好的承受氧化性氣氛性能，但對于還
原性氣氛及P、S、Si和CO，的蒸汽很敏感 |
鎢錸5~鎢錸 26
熱電偶 WRe5/26 | 100~2700 | 在1800℃以下能穩(wěn)定工作，能測超高溫度，
比鉑銠熱電偶可信度更高，測量成本低。采
用國際標(biāo)準(zhǔn)的國產(chǎn) WReS/26快測電偶鎢錸
原料豐富，偶絲制造精度高，應(yīng)用廣泛 |
鎢釩3~鎢銖 25
熱電偶 WRe3/25 | 100~2300 |
鎳鉻~鎳硅
熱電偶K | 0~1300 | 制造簡單，價格便宜、測量數(shù)據(jù)可靠 |
非接觸
測量 | 1)與鐵液非
接觸測量，無消
耗、成本低
2)使用方便，
易實現(xiàn)自動快
速、連續(xù)測量
3)問接測量、
影響因素多，測
量誤差較大 | 光學(xué)高溫儀 | 300~3200
±（13~37) | 結(jié)構(gòu)簡單，輕巧便攜，精度較高，容易引
起人為誤差，不能自動記錄和控制溫度 |
輻射高溫儀 | 100~2000
±1.5% | 結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，指示值受光路介質(zhì)
吸收及對象表面影響較大?？勺詣佑涗?、
報警和溫控，下限靈敏度較低 |
比色高溫儀 | 50~2000
±1.5% | 測非黑體時，發(fā)射率影響很小，測得溫度
接近真實溫度。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在光路上介
質(zhì)對波長有明顯吸收峰時，反射光對示值
影響較大 |
紅外高溫儀 | 200~1800
±1.0% | 能連續(xù)測量和記錄溫度。精度較高，有
激光和望遠(yuǎn)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，可遠(yuǎn)距操作，應(yīng)用有
擴(kuò)大趨類。 |
|
|
2.鐵液成分檢測
（1）鑄鐵化學(xué)成分的分析，可分為常規(guī)化學(xué)分析、儀器分析和氣體分析。
方式 | 分析成分 | 分析速度 | 典型設(shè)備及方法 | 特 點 |
濕法
化學(xué) | 元素周期表
30種元素 | 慢 | 比色法，滴定法，
重量法 | 以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，它是
析化學(xué)的基礎(chǔ)所以又稱經(jīng)典分析法。分析速
慢，準(zhǔn)確度高，可作為仲裁分析方法 |
可對約70種
元素(金屬元素
及磷、硅、芭、硼
等非金屬元素)
進(jìn)行分析 | 1h | 電感耦合等離子
體放射光譜(ICP-
AES) | 樣品經(jīng)溶解，定性與定量分析?？啥嘣?/span>
時檢測。在一般情況下,用于1%以下質(zhì)量分
的組分測定，檢出精度可達(dá)ppm級，精密度
±10%左右,線性范圍約 2 個數(shù)量級。 |
快速
分析 | 可分析數(shù)十
個元素 | 10元素
2~3min | 光電直讀光譜儀 | 制樣簡單，分析元素較廣，分析速度快，精度
較高，設(shè)備成本較高，適用于熔煉爐前快速分析
和中心實驗室的產(chǎn)品檢驗 |
可分析元素
周期表F~U之
間所有元素 | 1元素
30s~4min | X射線
熒光光譜儀 | 分析的元素范圍廣,分析濃度范圍寬，重元素
的檢驗極限可達(dá)到 ppm 量級。熒光X射線譜
線簡單，相互干擾少，樣品不必分離，分析快速、
準(zhǔn)確，便于自動化，設(shè)備成本很高 |
氣體
分析 | 0、H、N | — | NHO聯(lián)測儀 | 取樣、制樣要求高，實現(xiàn)爐前快速分析較困難 |
C、S | Imin | 快速碳硫分析儀 | 氣體容量法，速度快，精度由于光譜法，價格
便宜 |
<lmin | 紅外碳硫分析儀 | 燃燒-紅外 析勞：微華件新材有限公營高 |
（2）分析技術(shù)于鑄鐵質(zhì)量評估中的應(yīng)用
鐵液質(zhì)量熱分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代鑄鐵生產(chǎn)的爐前鐵液質(zhì)量檢測和控制。其基本原理是鑄鐵在冷卻過程中，隨著熱量的釋放和吸收，根據(jù)冷卻曲線臨界點的度對應(yīng)鑄鐵的成分、相組成等之間的關(guān)系，間接判斷鑄鐵成分、組織和力學(xué)性能
關(guān)于鐵液中活性成分的熱分析，圖1中反映了熱分析測試樣杯中的鐵液凝固溫度曲線，其中**平臺是鐵液降溫到液相線時，生成的固體相釋放出結(jié)晶熱，維持樣杯散熱產(chǎn)生恒溫平臺，稱之為“初晶溫度TL”。鐵液繼續(xù)凝固釋放的結(jié)晶潛熱不足以維持樣杯的散熱，溫度曲線緩慢下降。當(dāng)剩余鐵液達(dá)到共晶成分時開始共晶凝固，釋放出大量的結(jié)晶潛熱，直至鐵液完全凝固，溫度曲線維持一個較長的恒溫平臺，此時的溫度稱之為“共晶溫度TE”。
圖1 鐵液白口化凝固溫度曲線與相圖關(guān)系
通過測量鐵液的凝固溫度曲線，可以捕捉到相變溫度特征值TL和TE，通過大量的工藝試驗和數(shù)理統(tǒng)計處理，確定回歸關(guān)系，計算出對應(yīng)的活性成分含量和特定的凝固組織。
3.鐵液中形核物質(zhì)的熱分析
對于亞共晶鐵液充分孕育后按不同的過熱時間依次取樣進(jìn)行熱分析和三角試片試驗。不同過熱時間鐵液得到不同的凝固溫度曲線和三角試片白口寬度:隨著過熱時間延長，石墨化共晶溫度曲線向白口化共晶溫度曲線過渡，鐵液中的形核物質(zhì)逐漸消融，鐵液的開始共晶凝固時間向后推遲、溫度也逐漸降低，并伴隨著共晶過冷(Δt)現(xiàn)象的出現(xiàn)，直至鐵液中的形核物質(zhì)全部溶解后，鐵液以白口化共晶凝固，凝固組織中的碳完全以Fe3C形態(tài)析出。相對應(yīng)的是三角試片的白口寬度隨過熱時間的延長而逐漸增大。直至出現(xiàn)全白口斷面。
4.熱分析在灰鑄鐵質(zhì)量控制中的應(yīng)用
(1) 亞共晶灰鑄鐵力學(xué)性能測定
鑄鐵材料的強(qiáng)度取決于初生奧氏體枝晶的生成量和分散程度，初生奧氏體枝晶體量越大、越發(fā)達(dá)鑄鐵的強(qiáng)度就越高。
根據(jù)不同條件采用相應(yīng)的經(jīng)驗公式：
Rm=f(TL)
HBW=f(Rm)
式中，Rm--抗拉強(qiáng)度；
HBW--布氏硬度。
(2) 亞共晶灰鑄鐵共晶團(tuán)測定
不同條件采用相應(yīng)的經(jīng)驗公式：
N=716-22
Δt
式中，N--共晶團(tuán)數(shù)量(個/cm2)；
Δt--過冷度(℃)。
(3) 白口風(fēng)險控制
鐵液的碳當(dāng)量CE越低，過熱過度，凝固的初晶溫度就會越高，激冷凝固組織的溫降速度也越大，導(dǎo)致產(chǎn)生由Fe3C組成的白口組織。熱分析可以預(yù)測鑄件不同壁厚的溫降速度，提示調(diào)整孕育，保證良好的斷面均一可性和可加工性。
5.熱分析在球墨鑄鐵質(zhì)量控制中的應(yīng)用
(1) 測定鐵液的碳當(dāng)量、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
通過大量的工藝試驗，數(shù)理統(tǒng)計處理，測定TL、TE和CE、C、Si之間的回歸關(guān)系。此方法適用于球墨鑄鐵和灰鑄鐵鐵液的碳當(dāng)量、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定(當(dāng)磷含量一定且微量時，也可測硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
(2) 原鐵液過冷度控制
通過熱分析測量原鐵液的過冷度，可以測量出鐵液的形核能力。熱分析技術(shù)爐前應(yīng)用可在球墨鑄鐵熔煉過程中及時地進(jìn)行變質(zhì)調(diào)整，改善原鐵液形核能力，提高鑄鐵材質(zhì)質(zhì)量。
(3) 測定球墨鑄鐵的球化級別
共晶回升溫度ΔtE是分辨球化級別的重要依據(jù)，依據(jù)大量的試驗測試數(shù)據(jù)歸納這些溫度特征參數(shù)和球化級別第三位對應(yīng)關(guān)系。一般情況下，共晶回升溫度越大，球化級別越低。
（來源：摘自于《現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)》/整理、編輯：熱加工行業(yè)論壇）
