球墨鑄鐵制樣對碳分析結果影響的探討

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。其一是分析結果不穩定；其二是分析出的結果與生產實際投料的估算結果差距較大。為此，我們進行了球墨鑄鐵的取樣對碳分析結果影響的探討。經過對鉆取試樣、車取試樣、刨取試樣碳的分析結果進行比較實驗，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。

關鍵詞：球墨鑄鐵；制樣；分析結果；鉆取；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節和改善其機械性能。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。所以在鋼鐵生產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退火處理的高碳鋼中。各種形態的化合碳的測定屬于相分析的任務，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果不穩定的現象。有時候，同一個試樣分析一次一個結果，為了報出一個比較滿意的結果，就得進行反復實驗，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。同時生產車間有關工程技術人員向我們提出了問題，可能是我們分析出的結果低，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，他們在生產一線最有發言權。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問題，球墨鑄鐵標樣測定結果也不超出偏差，唯獨球墨鑄鐵的分析總是出現問題呢？經過思考分析，我們把疑點設在試樣的制備上，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球墨鑄鐵的制樣提出質疑后，就理化室現有的取樣設備，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

結果有著明顯的影響。車取、刨取的試樣，碳的分析結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）刨取試樣的分析結果比車取試樣的分析結果要穩定。

2.4 取樣塊度對分析結果的影響

樣屑塊度對測定結果有著明顯的影響，在試驗中發現以車取的樣屑如果塊度小，鐵屑細碎，碳的分析結果明顯的低，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 碳的分析結果穩定性試驗

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果穩定性試驗，結果如表2。

從表2可見，前兩個試樣分析結果的極差都是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，這些數據都是有效的，測定結果是可信的。

3 結果與討論

（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定性、準確性及分析精度和測定數據的可信度。

參考文獻

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