熱分析法在金屬質(zhì)量檢測(cè)的有效運(yùn)用研究

張文

摘 要：在檢測(cè)金屬質(zhì)量的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，金屬的相變臨界點(diǎn)是可以通過熱分析法來進(jìn)行測(cè)定的，生產(chǎn)金屬的正火工藝就是以相變臨界點(diǎn)來制定的，應(yīng)用熱分析法來檢測(cè)金屬可以對(duì)經(jīng)過正火工藝加工的金屬其顯微組織進(jìn)行測(cè)定，并且以此來評(píng)定金屬的機(jī)械性能，為了使熱分析法的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，可以對(duì)被正火工藝加工后的金屬進(jìn)行低溫回火，這樣可以檢驗(yàn)金屬在這兩個(gè)工藝加工以后的硬度，并且觀察經(jīng)過正火加工以及低溫回火后金屬顯微組織的變化。本文對(duì)熱分析法在金屬質(zhì)量的有效應(yīng)用進(jìn)行了探究，分析了熱分析法對(duì)金屬質(zhì)量的影響。

關(guān)鍵詞：熱分析法；金屬；質(zhì)量；有效運(yùn)用

在許多科學(xué)領(lǐng)域中差熱分析法都有相應(yīng)的應(yīng)用，熱分析法的優(yōu)勢(shì)在無機(jī)材料、有機(jī)材料以及各種工業(yè)生產(chǎn)中都有體現(xiàn)。熱分析法一般情況下是在程序所調(diào)控的溫度下進(jìn)行應(yīng)用的，這種測(cè)量技術(shù)的作用是用來測(cè)驗(yàn)金屬與對(duì)照物之間的溫度差值以及兩者之間的溫度關(guān)系。而根據(jù)熱分析法所測(cè)定數(shù)據(jù)繪制出來曲線是用來反應(yīng)金屬與比照物之間的溫度與時(shí)間變化的關(guān)系。在測(cè)定金屬質(zhì)量環(huán)節(jié)中所常用的差熱分析實(shí)驗(yàn)中，用來檢測(cè)的金屬溫度變化是因?yàn)榻饘俚奈鼰嶙饔靡约胺艧徇^程而導(dǎo)致的，金屬發(fā)生的物理變化例如熔化、相轉(zhuǎn)變，化學(xué)變化例如：脫氫反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及破壞金屬的晶格結(jié)構(gòu)等，無論金屬發(fā)生怎樣的變化，都會(huì)導(dǎo)致樣品的溫度出現(xiàn)相應(yīng)的變化。從而與對(duì)比物形成了溫度對(duì)比，由此可以得到繪制熱分析曲線中的吸收峰值以及放熱峰值。一般來說其熱量的變化是和峰的面積大小成正比的。本文對(duì)于熱分析法在金屬生產(chǎn)方面的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

1 熱分析法應(yīng)用在金屬質(zhì)量方面的實(shí)驗(yàn)

第一步是要將熱分析法所用到的金屬材料使用線切割機(jī)切割出來實(shí)驗(yàn)所需要的薄片，第二步是將該薄片剪成幾個(gè)相等大小的薄片樣品。為了使實(shí)驗(yàn)可以更加接近平衡狀態(tài)，在對(duì)金屬薄片測(cè)定其臨界點(diǎn)時(shí)要將加熱的速度控制在很慢的狀態(tài)，在試驗(yàn)中可以采用兩種加熱速度，這樣可以將兩者進(jìn)行對(duì)比。由此可以得到金屬的化學(xué)組成成分。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在鋼的化學(xué)組成成分中，錳的含量是最高的，而釩的含量最低，只有0.1%左右。

2 對(duì)熱分析法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與探究

金屬的臨界點(diǎn)數(shù)值是判斷金屬質(zhì)量的重要參數(shù)，應(yīng)用該參數(shù)可以確定金屬在熱處理過程中的處理范圍值。例如金屬合金的淬火環(huán)節(jié)以及正火環(huán)節(jié)的規(guī)范臨界點(diǎn)都可以作為熱分析法的主要依據(jù)。金屬以及金屬合金臨界點(diǎn)的測(cè)定方法有很多種，例如硬度法、磁性法、金相分析法、差熱分析法、X射線衍射法以及化學(xué)成分預(yù)測(cè)法。這些方法各不相同，其優(yōu)勢(shì)和缺陷也不一樣，例如應(yīng)用操作簡(jiǎn)便的熱分析法來進(jìn)行測(cè)定，則會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬樣品在加熱環(huán)節(jié)以及冷卻操作的過程中熱量的變化范圍較小，或者金屬的反應(yīng)在一定的溫度變化范圍內(nèi)緩慢的發(fā)生相變，因?yàn)榍€上面發(fā)生的變化程度較小，一般來說是很難發(fā)現(xiàn)金屬熱量的變化，并且在此類實(shí)驗(yàn)中，環(huán)境因素的影響是很明顯的，這種熱分析法的測(cè)定結(jié)果并不精確，比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，差熱分析法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為精確，可以用少量的金屬薄片樣品來檢測(cè)出變化較小的熱量數(shù)值，因此差熱分析法具有精確的穩(wěn)定性質(zhì)。金屬合金的相變一般來說是在一定的溫度范圍發(fā)生的，例如亞共析鋼進(jìn)行不間斷加熱時(shí)，其珠光體會(huì)發(fā)生向奧氏體轉(zhuǎn)變的的情況，當(dāng)轉(zhuǎn)變完成時(shí)，合金的先共析鐵素體同樣轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這倆個(gè)轉(zhuǎn)變過程結(jié)束后要及時(shí)的記錄下轉(zhuǎn)變后的溫度。由測(cè)驗(yàn)溫度的數(shù)值作出DTA曲線圖，由圖可知該曲線有波峰以及波谷，曲線上第一個(gè)波谷是珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程，而出現(xiàn)的第二個(gè)波峰可認(rèn)為是先共析鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程。完成差熱分析法的實(shí)驗(yàn)之后再應(yīng)用化學(xué)分析法來測(cè)定同樣的兩種變化，再用差熱分析法的結(jié)果數(shù)據(jù)與化學(xué)分析法的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知差熱分析法的準(zhǔn)確性較高。理論上可知金屬在加熱過程中，其臨界點(diǎn)的溫度較高，并且臨界點(diǎn)的溫度與加熱的速度成正比，差熱分析法的實(shí)驗(yàn)恰恰證明了這一理論分析結(jié)果，為了使用差熱分析法測(cè)定的臨界點(diǎn)更加精確，其升溫速度的選取應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來進(jìn)行。通過差熱分析法所確定的臨界點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)選取870℃作為金屬合金的正火加熱環(huán)節(jié)的溫度，正火加熱后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知金屬合金的顯微組織為粒狀貝氏體。經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)后的金屬合金觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過正火環(huán)節(jié)的加工后，其強(qiáng)度以及韌性都處于較高的狀態(tài)，但是其可塑性不是很理想，為了達(dá)到提升金屬合金機(jī)械性能的目的，擴(kuò)大金屬合金在工業(yè)或者人們生活的應(yīng)用范圍，根據(jù)金屬合金的顯微組織特性，要對(duì)金屬合金進(jìn)行低溫回火操作，金屬合金進(jìn)行低溫回火操作后，金屬合金的硬度不減反增，由此可見金屬合金經(jīng)過低溫回火操作后，其各個(gè)機(jī)械性能會(huì)有所提升。我國(guó)在五十年代就開始了對(duì)于金屬材料進(jìn)行回火操作的研究，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，許多高科技的測(cè)量手段都開始廣泛的應(yīng)用，例如電阻測(cè)量法、電子探針測(cè)量法以及X射線衍射法。隨著科學(xué)技術(shù)的推廣，金屬材料生產(chǎn)過程中的回火環(huán)節(jié)也在不斷的完善，對(duì)金屬材料中碳物質(zhì)的形成以及擴(kuò)散都進(jìn)行了深入的研究，但是在檢測(cè)金屬組織變化情況的過程中，差熱分析法的應(yīng)用還比較少，應(yīng)當(dāng)將差熱分析法應(yīng)用在更多的環(huán)節(jié)，充分的發(fā)揮出熱分析法的優(yōu)勢(shì)。

3 總結(jié)

熱分析法的含義為在可控溫度的環(huán)境下，探究所檢測(cè)金屬的性質(zhì)與溫度變化的關(guān)系的技術(shù)，在對(duì)金屬物質(zhì)進(jìn)行加熱或者冷卻的環(huán)節(jié)中，金屬合金各項(xiàng)性能的變化都會(huì)有所改變，因此熱分析法在提升金屬質(zhì)量的有著很重要的作用。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，熱分析技術(shù)也有了很大的改善，并且在提升金屬質(zhì)量方面應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大，我國(guó)工業(yè)的機(jī)械技術(shù)在快速的發(fā)展，根據(jù)人們的需求可知，熱分析實(shí)驗(yàn)所用到的儀器設(shè)備的精確度以及自動(dòng)化程度會(huì)有提升的趨勢(shì)。熱分析法在提升金屬質(zhì)量方面有著很顯著的作用，因此，在金屬合金的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用熱分析法有利于金屬生產(chǎn)工業(yè)的的發(fā)展以及金屬生產(chǎn)市場(chǎng)的擴(kuò)大。

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