球墨鑄鐵制樣對碳分析結(jié)果影響的探討

摘 要：球墨鑄鐵中碳的分析，不少同行都覺得是個重要的問題。其一是分析結(jié)果不穩(wěn)定；其二是分析出的結(jié)果與生產(chǎn)實際投料的估算結(jié)果差距較大。為此，我們進行了球墨鑄鐵的取樣對碳分析結(jié)果影響的探討。經(jīng)過對鉆取試樣、車取試樣、刨取試樣碳的分析結(jié)果進行比較實驗，采用了合理的制樣方式，從而提高了球墨鑄鐵中碳的分析精度。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵；制樣；分析結(jié)果；鉆??；車取；刨取

碳是鋼鐵的重要元素，它對鋼鐵的性能起到非常重要的作用。碳是區(qū)別鋼與鐵，決定鋼號、品級的主要標志。正是由于碳的存在，才能用熱處理的方法來調(diào)節(jié)和改善其機械性能。一般說來，隨著碳含量的增加，鋼鐵的硬度和強度也相應(yīng)提高，而韌性和塑性卻變差。鐵與鋼主要是以碳含量的高低來區(qū)分。通常認為，鐵的含碳量在1.7%以上，而鋼的含碳量在0.05-1.7%。鋼的品種也與碳含量有關(guān)。所以在鋼鐵生產(chǎn)中對于碳含量的控制與分析，具有十分重要的意義。

碳在鋼鐵中主要以兩種形式存在。一種是游離碳，如鐵碳固溶體、無定形碳、退火碳、石墨碳等可直接用“C”表示；另一種就是化合碳，即鐵或合金元素的碳化物。如Fe3C、Mn3C、 Cr3C2、WxC、VC、MoC、TiC……，可用“MC”表示。碳在鋼中一般以化合碳為主，游離碳只存在于鐵及經(jīng)退火處理的高碳鋼中。各種形態(tài)的化合碳的測定屬于相分析的任務(wù)，在成分分析中通常只測定其總量。

鑄造生鐵中的碳大多以游離態(tài)的石墨存在，具有良好的鑄造性能，如果將融化后的鑄鐵用鎂和稀土處理，則其中的片狀石墨即轉(zhuǎn)化為球狀石墨，稱之為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵試樣的制備通常有鉆取法、車取法和刨取法。下面對這三種取樣方法對球墨鑄鐵中的碳的分析結(jié)果的影響進行多方面探討。

1 問題的提出和思考

在我們的分析工作中，常會遇到球墨鑄鐵中的碳分析結(jié)果不穩(wěn)定的現(xiàn)象。有時候，同一個試樣分析一次一個結(jié)果，為了報出一個比較滿意的結(jié)果，就得進行反復(fù)實驗，令具體工作人員頭痛。就這個問題同行們也都進行過探討，還沒有一個很好的解決問題的辦法。同時生產(chǎn)車間有關(guān)工程技術(shù)人員向我們提出了問題，可能是我們分析出的結(jié)果低，按照他們的投料估算說碳的含量不會這樣低的。我們很重視他們對問題的看法，他們在生產(chǎn)一線最有發(fā)言權(quán)。但問題出在哪里呢？同樣的取樣方式，同一臺測定儀器，同一個操作人員進行工作，為什么別的鑄鐵不出現(xiàn)問題，球墨鑄鐵標樣測定結(jié)果也不超出偏差，唯獨球墨鑄鐵的分析總是出現(xiàn)問題呢？經(jīng)過思考分析，我們把疑點設(shè)在試樣的制備上，為此，進行了以下的試驗。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器

HCS-140高頻紅外碳硫聯(lián)測儀。

2.2 樣品的提取

以前，球墨鑄鐵分析試樣的制備同其它鑄鐵一樣都是采用鉆取試樣方法。對鉆取制樣是否適應(yīng)球墨鑄鐵的制樣提出質(zhì)疑后，就理化室現(xiàn)有的取樣設(shè)備，對同一試樣分別進行了鉆取、車取、刨取，以HCS-140高頻紅外碳硫聯(lián)測儀對其含碳量進行分析。

2.3 鉆取試樣、車取試樣、刨取試樣的碳含量分析結(jié)果比較

對同一個樣品，分別以三種方式取樣，然后進行碳的分析。結(jié)果如表1。

由表1可以看出：（1）試樣的制取方式對球墨鑄鐵中碳的分析

結(jié)果有著明顯的影響。車取、刨取的試樣，碳的分析結(jié)果都高于鉆取的試樣；（2）車取的試樣和刨取的試樣碳的分析結(jié)果有的幾乎不差，有的試樣偏差大些，我們認為這是由于車取試樣的塊度不理想造成的；（3）刨取試樣的分析結(jié)果比車取試樣的分析結(jié)果要穩(wěn)定。

2.4 取樣塊度對分析結(jié)果的影響

樣屑塊度對測定結(jié)果有著明顯的影響，在試驗中發(fā)現(xiàn)以車取的樣屑如果塊度小，鐵屑細碎，碳的分析結(jié)果明顯的低，試樣塊度太大也沒有必要。我們的體會是，樣屑的寬度為1mm左右，厚度大于0.3mm為好，同時要求塊度要均勻。

2.5 碳的分析結(jié)果穩(wěn)定性試驗

車取試樣方便快速，為此我們進一步作了車取試樣碳的分析結(jié)果穩(wěn)定性試驗，結(jié)果如表2。

從表2可見，前兩個試樣分析結(jié)果的極差都是0.09，小于一類公差的2倍（C≥2.50，一類公差為±0.05，二類公差為±0.07），后一個試樣的極差為0.06，這些數(shù)據(jù)都是有效的，測定結(jié)果是可信的。

3 結(jié)果與討論

（1）球墨鑄鐵中的碳大部分是以球墨形式存在為游離碳，少部分以化合碳形式存在。當珠光體含量越少時，化合碳含量越少。石墨碳與金屬基體之間的聯(lián)系是脆弱的。鉆取試樣由于鉆屑細碎，球狀石墨極易丟失。珠光體含量越少的球鐵，碳丟失越嚴重，碳的分析結(jié)果就偏低。因此，鉆取的方式是不可取的。

（2）車或刨取試樣塊度較大，且塊度較均勻，石墨碳丟失少，因而提高了碳分析的穩(wěn)定性、準確性及分析精度和測定數(shù)據(jù)的可信度。

參考文獻

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作者簡介：肖紅云（1969-），女，沈陽人，工程師，從事化學(xué)及儀器分析工作。