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爐前鐵水熱分析儀的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：2043 發(fā)布時(shí)間：2016-3-4
鑄鐵件的材質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是以材質(zhì)的性能和組織為交貨驗(yàn)收條件。貫穿著鑄鐵生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，化學(xué)成分、冷卻速度、核心數(shù)量與組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的關(guān)系,
在鑄鐵材質(zhì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，是常溫條件下檢查力學(xué)性能的結(jié)果。因此在常溫下鑄鐵的性能與組織具有*的相關(guān)關(guān)系。
鑄鐵的組織由鐵水的化學(xué)成份、冷卻速度、核心數(shù)量這三大要素決定。變換這三大要素的量值可以獲得各種不同的鑄鐵組織、獲得人們需要的材質(zhì)性能。在生產(chǎn)中通過(guò)改變這三大要素的量值，可獲得以下不同的鑄鐵材料：
高氧含量（30～40 PPM）的亞共晶成分、充分的核心數(shù)量、低冷卻速度條件下產(chǎn)生的是灰口鑄鐵。
低氧含量（6～8 PPM）的近共晶成分、充分的核心數(shù)量、低冷卻速度條件下產(chǎn)生的是球墨鑄鐵。
中氧含量（10～20 PPM）的近共晶成分、貧乏的核心數(shù)量、低冷卻速度條件下產(chǎn)生的是蠕墨鑄鐵。
針對(duì)上述三大鑄鐵材質(zhì)生產(chǎn)的在線檢測(cè)需求，熱分析具有以下測(cè)量功能：
爐前鐵水分析儀檢測(cè)活性碳當(dāng)量【CE】：
熱分析能夠測(cè)量出鐵水的活性碳當(dāng)量（鐵水中所有石墨化、反石墨化成分和碳的綜合作用結(jié)果，區(qū)別于CE=C+Si/3的計(jì)算碳當(dāng)量）。活性碳當(dāng)量是個(gè)非常重要的參數(shù)。它決定著鐵水以怎樣的組織形式開(kāi)始凝固。
如果CE過(guò)低的話，初晶溫度隨之升高。初晶溫度高導(dǎo)致鐵水的過(guò)熱溫度減小，鐵水的流動(dòng)性降低，發(fā)生冷隔缺陷的風(fēng)險(xiǎn)度增大。初晶溫度越高，凝固冷卻的速度越大，產(chǎn)生白口缺陷的風(fēng)險(xiǎn)度越大。
CE過(guò)低還導(dǎo)致初生奧氏體過(guò)多，縮孔的風(fēng)險(xiǎn)度增大。使灰鐵的抗拉強(qiáng)度過(guò)高，球鐵和蠕鐵的石墨過(guò)少等結(jié)果。
如果CE過(guò)高的話，會(huì)導(dǎo)致初生奧氏體過(guò)少、石墨過(guò)多?；诣F的抗拉強(qiáng)度降低的結(jié)果。
當(dāng)CE高于共晶成分時(shí)，凝固從石墨化漂浮開(kāi)始，鐵水的流動(dòng)性降低，也會(huì)導(dǎo)致冷隔(湯竟、重皮)缺陷的發(fā)生。石墨化漂浮會(huì)導(dǎo)致共晶凝固時(shí)的碳含量減少，石墨化膨脹少，所以過(guò)共晶鐵水的縮松風(fēng)險(xiǎn)性較大。
爐前鐵水分析儀活性硅當(dāng)量【SiE】：
熱分析能夠測(cè)量出鐵水的活性硅當(dāng)量【SiE】。在鐵水凝固成鑄鐵組織時(shí)，真正起作用的是活性硅當(dāng)量【SiE】，而不是鐵水中的硅含量【Si】。更不是化學(xué)分析和光譜分析的，包含了夾雜態(tài)的SiO2、孕育態(tài)的Si分子團(tuán)等含量的總硅量?；钚怨璁?dāng)量與硅含量的關(guān)系可用下式描述：
SiE = Si + 0.15l + 0.12Cu + 0.06Co + 2.68P + 0.1Ni+ 0.44Sb
+ 1.25Mo+ 0.24W + 0.52Sn + 0.1Ti + 0.04Mn + 0.89S
- 0.51Cr - 0.28V - 2.24B•••••••••
初生奧氏體量【γ1】
熱分析能夠測(cè)量出凝固鐵水的初生奧氏體量【γ1】。
生產(chǎn)灰鐵時(shí)凝固鐵水的初生奧氏體量越高，形成的樹(shù)枝狀?yuàn)W氏體枝晶越發(fā)達(dá)，灰鐵的強(qiáng)度越高。
由于初生奧氏體枝晶中沒(méi)有石墨，所以生產(chǎn)球鐵時(shí)初生奧氏體枝晶的生長(zhǎng)分布決定了凝固組織中石墨的分布。球鐵中的初生奧氏體量越高，球鐵中的球數(shù)越少。還會(huì)發(fā)生球狀石墨沿枝晶排列的現(xiàn)象。
初晶溫度越高，初生奧氏體量越多，凝固外殼內(nèi)的鐵水溫度越高，鐵水在封閉外殼內(nèi)的降溫幅度越大，產(chǎn)生的體積收縮越大。又由于鐵水可以在初生奧氏體的枝晶間流動(dòng)，所以初生奧氏體量越多，鑄件中產(chǎn)生的縮孔越大。
活性氧含量【O】:
熱分析能夠測(cè)量出鐵水中的活性氧含量(鐵水中的自由氧含量，不包含鐵水中SiO2、MgO、Al2O3等氧化物中的O量。與化學(xué)分析或光譜分析的，包含了鐵水中SiO2、MgO、Al2O3等氧化物的總氧量有所區(qū)別)。
出鐵前測(cè)量的活性氧含量，可用于灰鐵孕育劑，球鐵的球化劑、蠕鐵的蠕化劑的定量計(jì)算。
出鐵后測(cè)量的活性氧含量，可用于測(cè)量球化鐵水和蠕化鐵水中的活性鎂含量。
活性鎂含量【Mg】:
*：根據(jù)熱力學(xué)的鎂-氧平衡方程，可以用熱分析獲得的活性氧含量計(jì)算出球化、蠕化后鐵水中的活性鎂含量(鐵水中的自由鎂含量，不包含MgS、MgO、Mg3N2等反應(yīng)物中的Mg量。與化學(xué)分析或光譜分析的，包含了MgS、MgO、Mg3N2等反應(yīng)物的總鎂量有所區(qū)別)。
當(dāng)鐵水中的活性鎂含量為0.028～0.038%時(shí)，鐵水凝固形成的是球鐵組織。球化鐵水中的活性鎂含量過(guò)高時(shí)，不僅僅是浪費(fèi)球化劑，還會(huì)在球鐵鑄件的心部產(chǎn)生反白口組織。球化鐵水中的活性鎂含量過(guò)低時(shí)，凝固組織中將出現(xiàn)大量的蠕狀石墨。
當(dāng)鐵水中的活性鎂含量為0.008～0.016%時(shí)，鐵水凝固形成的是蠕鐵組織。蠕化鐵水中的活性鎂含量過(guò)高時(shí)，凝固組織中將出現(xiàn)大量的球狀石墨。我國(guó)的蠕鐵生產(chǎn)之所以不能形成高蠕化率的穩(wěn)定量產(chǎn)，主要原因就
沒(méi)有使用活性鎂含量，這個(gè)決定蠕化率的重要參數(shù)來(lái)進(jìn)行蠕鐵生產(chǎn)控制。
再輝段石墨生成量【S1】：
熱分析能夠測(cè)量出鐵水的再輝段石墨生成量【S1】。再輝段石墨生成量大時(shí)，在共晶凝固的前期會(huì)集中從鐵水中析出大量的石墨。
間隙在鐵水中的碳析出成石墨時(shí)，從無(wú)到有的擠占了鐵水的空間，形成了鐵水的石墨化膨脹。在共晶凝固前期集中產(chǎn)生的石墨化膨脹，會(huì)導(dǎo)致型壁移動(dòng)的鑄造缺陷發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致鑄件尺寸的不穩(wěn)定。
在總量一定的前提下，會(huì)造成再輝后石墨生成量（S2）的減少，使共晶凝固后期無(wú)足夠的膨脹石墨填充體積收縮，會(huì)導(dǎo)致縮松缺陷的發(fā)生。
再輝后石墨生成量【S2】
熱分析能夠測(cè)量出鐵水再輝后石墨生成量【S2】。在總量一定的前提下，再輝段石墨生成量小時(shí)，再輝后的石墨生成量就大。再輝后出現(xiàn)的石墨化膨脹可以填充共晶凝固時(shí)產(chǎn)生的體積收縮，從而可減少發(fā)生縮松缺陷的傾向。
反白口風(fēng)險(xiǎn)度【?】
熱分析能夠測(cè)量出鐵水的反白口風(fēng)險(xiǎn)度【?】。反白口是鐵水在選擇結(jié)晶過(guò)程中，將低熔點(diǎn)的成份排擠到鑄件的中心部位zui后凝固。這些低熔點(diǎn)的成份大多是白口化元素，因此在鑄件zui后凝固的部位產(chǎn)生了白口組織。區(qū)別于鑄件表面高速冷卻產(chǎn)生的白口組織，將鑄件中心部位的白口組織稱(chēng)為：反白口組織。
反白口組織會(huì)造成鑄件中心部位的機(jī)加工困難，以致發(fā)生加工后期的整體機(jī)件報(bào)廢。通過(guò)反白口風(fēng)險(xiǎn)度的測(cè)量，可以預(yù)知發(fā)生反白口缺陷的程度。
球鐵回爐鐵使用的過(guò)多時(shí)，發(fā)生反白口的傾向就大一些。反白口傾向大的球鐵回爐鐵過(guò)多時(shí)應(yīng)該賣(mài)掉一些，以免造成反白口問(wèn)題的惡性循環(huán)。
熱分析是測(cè)量鐵水中的活性氧含量、共晶程度、型核能力、冷卻速度、相變特征參數(shù)的*檢測(cè)手段。這是其他分析方法所不及的。
當(dāng)前只有爐前鐵水分析儀能夠測(cè)量出鐵水的狀態(tài)是否具備形成目標(biāo)材質(zhì)的綜合條件。也只有熱分析測(cè)量到鐵水符合目標(biāo)材質(zhì)生成條件時(shí)，澆注的鑄件有保證符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。
南京固琦分析儀器制造有限公司生產(chǎn)各類(lèi)爐前分析儀，碳硅分析儀，鋼鐵化學(xué)成分分析儀，鐵水測(cè)溫儀，金相分析儀，光譜分析儀等系列爐前化驗(yàn)設(shè)備。歡迎您的光臨選購(gòu)。
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