СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КРЕМНИЯ В ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВАХ Советский патент 1973 года по МПК G01N33/20 

1

Изобретение относится к технике контроля содержания элементов в железоуглеродистых сплавах, в частности кремния в чугунах, и может быть использовано в литейных цехах- машиностроительных предприятий.

Известны различные способы определения примесей в Fe-С сплавах и, в частности, кремния в чугунах. Наиболее распространенными из них являются химический и спектральный анализ.

Однако эти способы или трудоемки, как первый, или требуют дорогостоящего оборудования, как второй. В условиях производства для целей управления плавкой эти способы не обеспечивают экспресности анализа, например, но кремнию, поэтому на большинстве предприятий кремний контролируют по излому клиновой пробы, определяя содержание его «на глаз по величине отбела. Так как этот способ неопределенен, то он непригоден для автоматизации производства и, следовательно, сдерживает внедрение последней.

Эти недостатки отсутствуют при контроле металла с помощью термического анализа, базирующегося на использовании взаимосвязи между температурными остановками кривой охлаждения и содержанием в металле элементов. Отличительными особенностями известного метода являются следующие приемы: заливка металла в одну пробницу с установленной в нее термопарой; фиксация температуры ликвидус или же и ликвидус и солидус охлаждаемой пробы; сравнение зафиксированной температуры ликвидус или разности температур ликвидус и солидус одной пробы с соответствующими точками диаграммы состояния контролируемого сплава.

Однако при контроле чугуна, содерх ащего и углерод, и кремний, известный способ не

обеспечивает избирательности, так как температура ликвидус изменяется в зависимости от содержания и углерода, и кремния, поэгому в чугунах с помощью этого метода фиксируется не углерод, а углеродный эквивалент.

С целью повышения точности определения содержания кремния в сплаве по предлагаемому способу определяют разность температур солидус двух охлал-сдаемых проб из одной и той же порции металла, в одной из которых

происходит превращение по стабильной системе, а в другой - по метастабильной, например, за счет разной скорости охлал дения металла в пробницах, например при изготовлении одной из них из стержневой смеси, а другой - из металлической, и сравнения зафиксированной разности с разностью, соответствующей состоянию данного сплава.

Металл заливают в две пробницы, выполненные, например, из разных по теплопроводности материалов с установкой в каждую из

них по термопаре, горячий спай которой защищен огнеупорным колпачком, например кварцевым, установленным /T,O заливки в пробницу, так, чтобы горячий спай находился в центре пробы или вблизи него. Термопара используется многократно, а колпачок-однократно. Холодные спаи термопар присоединяются к самопишущим приборам, щкалы которых градуированы в границах возможных значений температур солидус стабильной и метастабильной системы превращений. По зафиксированной разности температур солидус путем сравнения ее с кривой, характеризующей состояние контролируемого сплава, определяется содержание искомого элемента, например кремния.

Заливка металла в две пробницы осуществляется или одновременно, например двухносковой ковщевой ложкой, или последовательно, например, одной обычной ложкой из одной и той же порции металла.

В чугунах соизмеримые по содержанию с кремнием элементы, а именно углерод и марганец, не изменяют существенно положение температур солидус, а изменяющие ее .ощутиМО, например, никель или хром в обычных чугунах находятся в небольших количествах. Поэтому при учете их влияния по наиболее вероятному значению для данного сплава остаточное влияние их на температуры солидус при небольших отклонениях также несущественен.

При таком положении обеспечивается избирательность метода, например, по кремнию для чугунов, например серых.

Основным условием воспроизводимости метода для данного сплава является постоянство принятой скорости охлаждения металла во всех замерах данной пробницы.

Для определения содержания кремния в серых чугунах металл заливается в лробницы при температуре не ниже 1300°С. Скорость охлаждения металла для получения стабильной системы превращения достигается путем заливки металла в пробницу из стержневой смеси, полость для пробы которой имеет диаметр 50 мм, высоту 100-120 мм.

Для получения метастабильной системы подбирается пробница, которая обеспечивает скорость охлаждения пробы не ниже 100- 120°С в 1 мин.

Предмет изобретения

Способ определения содержания кремния в железоуглеродистых сплавах путем построения тарировочного графика зависимости температуры фазовых превращений от содержания кремния и последующего сравнения результатов измерения температуры фазовых превращений с тарировочным графиком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения содержания кремния в сплаве, две порции расплава подвергают охлаждению с различной скоростью и содержание кремния определяют по разности температур солидуса.