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真空直读光谱仪分析灰口铸铁初探[1]

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№.4 西北轻工业学院学报 Dec.1999Vol.17 JOURNALOFNORTHWESTINSTITUTEOFLIGHTINDUSTRY ・43・

　文章编号:1000-5811(1999)04-0043-05

真空直读光谱仪分析灰口铸铁初探

郭睿,李忆平

(西北轻工业学院化学工程系,陕西咸阳　712081)

摘　要:介绍了在高温情况下使灰口铁中的游离碳转变成化合碳即Fe3C的反应条件,满足了光谱分析铸铁的条件,使得光谱分析灰口铁成为可以在生产实际中应用

的一种方便的测试方法,从而证明了光谱分析法不仅可分析白口化的铸铁,而且可直接分析灰口铁.

关键词:灰口铁;白口铁;化合碳;游离碳;光强;基体比例强度中图分类号:O657.319 文献标识码:A

我们1993年引进了美国BAIRD公司生产的Spectrove2000型(DV-5)真空直读光谱

仪,可以完成固体块状试样的金属快速定量分析.发射光谱分析铸铁首先要能解决样品的白口化问题.目前,真空直读光谱仪对白口化的铸铁样品分析是比较理想的.在国际上,通常也

是以铸铁样品白口化作为标准分析方法的基础〔1〕.铸铁白口化问题是非常复杂和困难的问题,实验样品在浇铸的过程中铸铁的淬火温度难以控制,冷却后实验样品出现灰口和白口混

杂成全灰口的情况,且分布不均匀,这些都影响到分析结果的准确性〔2〕.影响分析结果准确性的原因是灰口铸铁中存在着游离碳,只要将游离碳转化成化合碳即Fe3C,就解决了分析灰口样品精确度的问题.

我们用加长预燃时间提高分析样品分析面的温度使样品中的游离碳转化成化合碳即可实现激发表面白口化.Spectrove-2000型真空直读光谱仪上的激发光源(KH-5)为实现这

一目的提供了可行的手段,它的主要特点是在曝光测量充电前,具有高能预热阶段,可以使样品表面充分熔融,能使样品中的游离碳向化合碳转化.

1　光谱分析原理

元素的原子在适当激发光源作用下,可将原子激发到发射能量,当这些发射能量用衍射

光栅分光后,它呈现为光谱,其光谱图决定于被激发原子的结构.因为不同的原子具有不同的电子结构,每种元素具有独特的特征光谱,因此谱线的高度可代表试样中元素的含量.用

一个适当的光电检测器把谱线的辐射能转换成电流,检测出的信号经过加工处理在读出器上显示出来,最终达到测量元素含量之目的.入射光学系统简化示意图及光学校准系统简化

示意图见图1和图2.

2　仪器参数〔3〕

(1)标准光栅:焦距:曲率半径为1m的凹球面镜,刻划面积:50mm×30mm,闪耀波长:X收稿日期:1999-07-21　作者简介:郭睿(1959-),男,陕西乾县人,高级工程师

图1　入射光学系统简化示意图 图2　光学校准系统简化示意图

400nm.(2)入射角:35°.

(3)波长范围:一级光谱:34.6～767nm,二级光谱:173～383.5nm.(4)平均色散率:一级光谱:0.664nm/mm,二级光谱:0.332nm/mm.

3　KH-5光源参数〔5〕

(1)电极:银质90°角

(2)脉冲输出 预燃 曝光峰值电压950V950V峰值电压275A100A持续时间250Ls130Ls(3)重复率:100×10-6s(4)积分电容:1.2LF

4　实验步骤

(1)选取冶金工业部钢铁研究总院光谱分析用铸铁标准样块5块,制作10块用作光谱

分析的灰口铁和与之对应的10块送化验室进行化学分析的样品.标准样品化学成份表见表

1.表1　标准样品化学成份表

编　号CSiMnPS11.562.991.980.0240.03022.172.511.560.2290.05532.821.840.920.0850.09143.330.710.830.49753.810.230.290.3980.157

(2)对标准样品作基体比例强度定值测定我们可以认为标准样品代表被分析样品并完全达到了白口化.在不同类型材料之间,各・44・西北轻工业学院学报 第17卷元素成份变动大,比例强度有所变化,因此不易确定达到白口化的程度.一般情况下,铸铁白

口化程度在94%左右是比较稳定的.因此,选定铸铁国家标准代表白口化来确定其比例强

度,这既符合国家精度要求,也可以扣除残余游离碳的影响.

选分析参数为:KH-5光源、全功率预然、全功率曝光、氩气冲洗时间为2秒、预燃时间

为5秒、曝光时间为8秒,对标准样品测定结果如表2.

表2　Fe谱线基体比例强度

编　号ⅠⅡⅢ平均值

1736075517595750226631686468936796

3723370246896705147505727171337303

57314715069897151取掉2号样结果 平均测定值为7251

(3)根据上述测定我们取白口化国家标准样品的比例强度为7251.

(4)在其它参数不变的情况下,只是改变预燃时间对任意5块灰口铁测得基体比例强

度见表3.分析数据可以看出,我们应选择预燃时间为12秒作为在该白口化标准样品所作

工作曲线下分析灰口铸铁的预燃时间.

表3　白口化标准样品激发光强随时间变化情况12345平均值

当预燃时间为10秒637965126986685367756701当预燃时间为12秒722873317083722673687247

当预燃时间为14秒747677047277771879927633

(5)用冶金工业部钢铁研究总院白口化标准样品绘制工作曲线(图3～图7)。

图3　C与光强的关系曲线 图4　Si与光强的关系曲线

(6)对工作曲线标准化完成后,激发10块生产中灰口铁样品,将光谱分析值与实验室

化学分析值进行对比,结果见表4.・45・第4期 郭睿等:真空直读光谱仪分析灰口铸铁初探

图5　Mn与光强的关系曲线 图6　P与光强的关系曲线

图7　S与光强的关系曲线

表4　化学分析法与光谱分析法分析结果对照表12345678910

C(%)化学值3.843.763.803.603.723.663.763.483.843.68

光谱值3.823.773.793.623.803.713.753.473.803.71

Si(%)化学值1.502.032.121.792.142.102.161.942.162.16

光谱值1.512.072.041.762.202.132.141.892.082.17

Mn(%)化学值0.390.580.620.530.590.380.650.390.380.32

光谱值0.400.570.620.520.570.390.670.370.380.34

P(%)化学值0.1350.1320.1390.1250.1300.1280.1280.350.1660.137光谱值0.1310.1330.1380.1220.1310.1300.1270.1330.1690.138

S(%)化学值0.0560.0620.0680.0700.0740.0880.0640.0600.960.088光谱值0.0510.0670.0370.0680.0710.0860.0600.0620.0900.093

表4表明:测量值基本上满足国家允许误差要求,对机械工厂的生产完全可以满足测量

要求,在生产中可以使用.

(7)精度试验

对任意未知灰口铁样品连续激发结果进行分析,结果见表5.・46・西北轻工业学院学报 第17卷表5　同一灰铁样分析精度表

激发数12345678910平均值

C%3.483.453.583.573.613.643.623.673.59

Si%2.932.932.842.872.862.842.882.852.902.862.88

Mn%0.720.720.720.730.720.730.740.730.740.750.73

P%0.1320.1310.1350.1360.1370.1380.1430.1400.1400.1430.138

S%0.0750.0700.0800.0710.0610.0770.0700.0690.0700.0690.071

5　实验结果讨论

(1)含游离碳的灰口铁可以在高能预燃阶段将游离碳转化成Fe3C,使光谱仪测定灰口

铁成为可能,提高了碳的分析准确度.

(2)氩气一定要纯,否则激发不起试样,且必须提前15分钟开通氩气,冲洗工作室.(3)当分析样品浇铸均匀时,可获得高精度的试验结果.

(4)绘制工作曲线的标准样块与标准化的试块白口化程度不一致,对灰口铁的分析结

果有一定的影响.

(5)当绘制工作曲线用的标准样品变换时,测量灰口铁的预燃时间随之发生变化,测定

的基体比例强度也发生变化,为此应重新测定新标准样品的基体比例强度和确定灰口铁分

析的预燃时间.

参考文献

〔1〕BAIRD北京联络处编.光谱仪应用经验汇编〔R〕,1998:1～11.〔2〕BAIRD北京联络处编.真空直读光谱仪〔R〕,1994:1～28.〔3〕美国BAIRD公司编.MC-20测量控制单元硬件使用手册〔R〕,1995:37～51.〔4〕美国BAIRD公司编.KH-5型光谱激发光源〔R〕,1995:1～40.

ANEWLYEXPLOREONANALYSISOFTHEGREY

CASTIRONBYVACUUMDIRECTLYSPECTROVE

GUORui,LIYi-ping(Dept.ofChemicalEngineering,NorthwestInstituteofLightIndustry,Xianyang,712081,China)

Abstract:Thisarticledescribesthefreecharcoalofgreycastironturnstochemicalcombination

charcoal(Fe3C)thatunderhightemperaturesothatconditionofspectroveanalysiscanbesat-

isfied.Ananalysisonspectrovebeconventientmeasuringmethodinrealityproduction.Ithas

beenprovednotonlythegalvanigedcastironcanbeanalysedwithspectrove,butalsothegrey

castironcanbeanalysed.

Keywords:greycastiron;galvanigedcastiron;chemicalcombinationcharcoal;freecharcoal;

lightofintensity;proportionintensityofbasis・47・第4期 郭睿等:真空直读光谱仪分析灰口铸铁初探

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试论Bi和Ti对铸铁焊条焊接性能的影响

试论Bi和Ti对铸铁焊条焊接性能的影响

匆宁软　放僦Ｊ学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｎｎｉｎｇ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　２０１３年第１８卷第２期　

２０１３　Ｖｏ１．１８　Ｎｏ．２　

Ｂｉ　Ｔｉ　焊条焊接性能的影响　

黎仕增　甘善泽　杨浩佩　

（１．广西机电职业技术学院汽车工程系，广西南宁５３０００７；　２．南宁职业技术学院机电工程学院，广西南宁５３０００８）　

【摘要】在普通铸铁焊芯的成分中添加适量的Ｂｉ元素和Ｔｉ元素，通过真空吸铸法制得的铸铁焊芯，外涂石墨化　药皮，获得微合金化铸铁同质焊条，采用手工电弧焊法对铸铁进行补焊，结果发现与传统的铸铁芯同质焊条　Ｚ２４８相比，微合金化铸铁同质焊条的焊接性能更加优良。　【关键词】焊芯；铸铁焊条；焊接性能；真空吸铸法；Ｂｉ；Ｔｉ　【中图分类号］ＴＧ４２　【文献标识码】Ａ　【文章编号］１００９－３６２１（２０１３）０２－００９４－０３　

１。导言　

焊条手工电弧焊设备简单，方法灵活，适应　

性强，是铸铁件焊补最常用的一种方法【　￣１６－１３ｏ通　

常所使用的Ｚ２４８灰铁同质焊条，其焊芯为铸铁　２．１．２药皮的选择　

微合金化铸铁同质焊条的药皮选用低氢型药　

皮，其配方如表２所示。　表２焊条药皮配方　

原材料大理石　氟石　石墨　Ｂａ２ｃ０　ＢａＣＩ　白泥　粘结剂　配比　３０％　１６％　２４％　１ｌ％　９％　１０％　钾钠水玻璃　

芯，药皮为强石墨化型药皮，由于焊接热循环快热快　

冷的特点，不利于焊缝石墨化过程的进行，使热影响　

区易产生白口组织或其他淬硬组织　，焊缝质量　

难以保证。　

在普通铸铁焊芯的基础上，添加适量Ｂｉ和Ｔｉ　等合金元素，通过真空吸铸法制得铸铁同质焊芯，合　

理选择焊条药皮，制备微合金化铸铁同质焊条，并用　

该焊条对灰铸铁件进行焊补　。通过实验，分析　

微合金化铸铁同质焊条的焊接性能。　

２．实验　

２．１实验前准备　２．１．１焊芯的选用　采用真空吸铸法制得　３．２ｍｍ铸铁同质焊芯，　

其成分如表１所示。　ｃ　

表１　铸铁同质焊芯的化学成分（质量分数％）　按表２所示的药皮配方制备　３．２ｍｍ铸铁焊条　

铸造用高纯生铁的定标及生产要义

铸造用高纯生铁的定标及生产要义

铸造用高纯生铁的定标及生产要义

钱立;刘武成

【摘 要】简要介绍了铸造用高纯生铁的定标及生产要义.对球墨铸铁件和高牌号灰铸铁件使用的生铁作了说明.在铸造用高纯生铁的研发和生产中具有一定的指导意义.

【期刊名称】《铸造设备与工艺》

【年(卷),期】2010(000)005

【总页数】4页(P37-39,58)

【关键词】铸造高纯生铁;生产技术;质量管理

【作 者】钱立;刘武成

【作者单位】河北工业大学,天津300130;河北龙凤山铸业有限公司,河北武安056300

【正文语种】中 文

【中图分类】TG143

我国铸件产量已连续十年居世界之首，但铸件在质量和稳定性方面与工业发达国家还有较大差距。生铁是铸造业的粮食，是装备制造业发展的基础性保障原料。铸铁件品质的提高，在相当程度上有赖于生铁的品质。

我国现有《球墨铸铁用生铁》、《铸造生铁》、《炼钢用生铁》、《含钒生铁》和《铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁》等五个标准。球墨铸铁件和高牌号灰铸铁件，主要使用GB/T1412-2005《球墨铸铁用生铁》和GB/T718-2005《铸造生铁》，间或使用YB/T5296-2006《炼钢用生铁》。随着我国装备制造业的快速发展，现有生铁已不能满足高端铸铁件的需要，亟须开发生铁的升级新品种。

近年来，在辽宁、河北、河南、山西和山东，涌现出了一批优势生铁企业，他们生产低Ti和低P生铁、风电铸件用生铁、“高化”生铁等等。不过，这些生铁只限于个别品种，并未升华为企业标准，并未在有关质量主管局例行标准审定、备案等程序。而且在定义和技术要求等方面亦尚不够完备。

河北龙凤山铸业有限公司，装备、人才和管理条件较好，走了一条由优质铸造生铁，而风电铸件用生铁，而铸造用高纯生铁的技术进步之路。现就《铸造用高纯生铁》研发过程中有关该生铁定标和生产要义简述于后。

生铁是以Si含量确定牌号的。为了适应低温工作铁素体球墨铸铁件、大件，以及大孕育量等的需要，特设了05和08两个牌号，共有05、08、10和12四个牌号。每个牌号中Si含量的上下限范围明显缩小。

高铬铸铁材质的鉴别与适用的切割办法

高铬铸铁材质的鉴别与适用的切割办法

高铬铸铁材质的鉴别与适用的切割办法

于涛;刘文华

【摘 要】简单介绍了金属材料化学分析仪器的工作原理,分析了各牌号高铬铸铁材质的检验方法,并根据实际工作经验,提出铸件断面的几种特征形貌,辅助对工程现场或生产车间回炉料的筛选;同时从技术性及经济性要求等方面探讨了高铬铸铁材质适用的的切割方法,用于指导试验与生产.

【期刊名称】《铸造设备与工艺》

【年(卷),期】2016(000)005

【总页数】4页(P44-46,56)

【关键词】高铬铸铁;检测手段;断口;切割

【作 者】于涛;刘文华

【作者单位】烟台恒邦泵业有限公司,山东烟台264100;烟台恒邦泵业有限公司,山东烟台264100

【正文语种】中 文

【中图分类】TG25

我公司生产的渣浆泵、挖泥泵、脱硫泵等过流部件均广泛采用具有特殊性能的高铬铸铁材质制造。经公司几代科研人员的不断改进，材料已形成多种用途的系列产品，如常见的BTMCr28、BTMCr15Mo3、BTMCr22Mn3、A49、Cr30A等，服役至今，均在相关行业内有着突出表现，得到广大客户的一致认可。

由于高铬铸铁生产占有量大，材质中且含有相当比例的贵重金属元素，从而对回炉料的合理归类，准确控制炉料成分，保证产品质量等相关工作是十分必要的。笔者根据工作经历提出若干辅助性的检测手段，可供相关人员参照运用。这些方法也同样适用于销售或技术支持人员的现场辨认分析。

此外，无论是对高铬铸铁材质试块还是复杂铸件，合理的切割加工方法也是保证产品成品率的有效手段，故本文也针对高铬铸铁件在切割方法的适用性方面进行了分析讨论，希望给业内人士提供一些帮助。

1.1 利用电火花光谱仪

电火花直读光谱仪是一种炉前试样的定量分析仪器[1]。它的工作原理是通过数千度高温的火花柱激发待检测炉前试样，快速捕捉汽化金属所释放的光的特征波长，经信号转换及计算机处理后直接显示化学成分含量。金属化验前表面需要进行适当磨削，保证测试部位相对平整及无污染。设备广泛用于在钢铁企业里金属的一般化学元素快速的检验分析，检测结果相对准确可靠，有效保证企业的产品质量。

蠕墨铸铁在发动机上的应用

蠕墨铸铁在发动机上的应用

91 蠕墨铸铁在发动机上的应用

张伯明

中国农业机械化科学研究院，北京，100083

The development trend of vermicular graphite iron

and diesel engine

Zhang Boming

China Agricultural Mechanization Sciences Institute

一．前言

近几年，蠕墨铸铁的应用，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在发动机缸体等重要铸件上得到广泛的使用。应用的同时又掀起了相应的进一步深入研究的高潮。

随着应用的扩大，蠕墨铸铁标准的制订也提到了日程。罗马尼亚在1986年首先制订了蠕墨铸铁的国家标准。美国在1985年就制订了ASTM A 842-85的标准，并在1991和1997年进行了确认和完善。由于主要用途在汽车工业，故国际SAE又在2001年制定了J1887标准。德国铸造协会在2002年3月制订了W50蠕墨铸铁标准。国际铸造标准委员会在2000年9月22日举行会议，认为应在美国ASTM、德国W50标准的基础上制订蠕墨铸铁标准，并在2002年10月用ISO16112公布了工作草案。现在欧盟则已决定套用ISO标准。我国是最早研究蠕墨铸铁的国家之一，早在1984年制订了JB3829-84的行业金相标准，1987年制订了JB4403铸件标准，并都在1999年进行了修订。作为企业内控标准许多重要企业，例如大从、奥迪、宝马、奔驰、卡特匹勒、福特、通用电气、通用汽车、现代、约翰·迪尔等都制订了蠕墨铸铁标准。

美国在6年前就把蠕墨铸铁的产量从球墨铸铁中分离出来统计，表明了他们对蠕墨铸铁的重视程度。

德国的学者认为铸铁不再是一种老材料，而美国Ashland公司的M.W.Swartzlander更把球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁（ADI）和蠕墨铸铁称之为形成了“新的铁时代”。

二．蠕墨铸铁在发动机上的应用情况