Метод восстановительного плавления
Метод восстановительного плавления – основан на воздействии на анализируемый образец, помещенный в графитовый тигель, высокой температуры в условиях вакуума или потока газа-носителя для снижения до ничтожно малого значения парциального давления выделенных газов, которые непрерывно удаляются из металла. При этом газы полностью удаляются из образца. В качестве газа-носителя используют аргон, гелий, азот.
Восстановительное плавление проводят в высоком вакууме или при давлении газа-носителя.
При плавлении в потоке вакууме выделенная смесь газов перекачивается из печи в газоанализатор вакуумным насосом; при плавлении в потоке газа-носителя выделенная смесь газов транспортируется из печи в газоанализатор потоком инертного газа.
Определение содержания газов в металле делят на 3 стадии:
- отбор пробы металла и ее подготовку к анализу;
- экстракцию газов из пробы и перевод газовой смеси в анализатор;
- определение количества и состава извлеченных газов.
З
агрузочные
устройства
П ечь для экстракции (выделения) газов из образцов Выделенная смесь газов транспортируется из печи в газоанализатор потоком инертного газа
Анализатор.
Парциальные давления CO, N2, H2 близки к нулю, что способствует практически полной экстракции газов из жидкого металла.
Загрузочные устройства позволяют вводить образец в печь без доступа воздуха в систему. Экстрагированные из образца газы должны быть подготовлены для ввода в анализатор. Подготовка включает очистку газов от металлической пыли при помощи механических фильтров, очистку газов от содержащихся в нем примесей и концентрирование газов.
Концентрирование газов необходимо т.к. анализ экстрагированных газов усложняется из-за разбавления их газом-носителем. Концентрирование проводят путем сорбции или вымораживания примесей из потока газа-носителя. Для удобства концентрирования или анализа иногда осуществляют перевод анализируемого газа в другую химическую формулу. (CO в CO2. H2 в H2O), что достигается взаимодействием с соответствующими реагентами.
Газоанализатор поверяется с использованием заранее приготовленных газовых смесей или стандартными образцами, аналогичных по хим.составу анализируемому.
Для определения кислорода исп. Фракционный газовый анализ (ФГА).кислород выделившийся до начала плавки образца наз. Поверхностным, остальное количество кислорода – обьемным. После обработки полученной информации на компьютере строится эвалограмма. Дает информацию не только о концентрации кислорода, но и о распределении его по типам неметаллических включений. Первый пик газовыделения характерен для кремнезема, второй для силикатов кальция, третий для других оксидных включений.
Анализ неметаллических включений (НВ)
Влияние нв на свойства стали
Неметаллические включения представляют собой соединения металлов с неметаллами, находящиеся в стали и сплавах в виде отдельных фаз.
Современные способы производства стали не дают возможности получать металл без включений.
НВ нарушая однородность металла являются концентраторами напряжений и оказывают значительное влияние на механические свойства стали. Решающее влияние на свойства стали оказывает природа, количество и свойства – форма, размер, химические и физические характеристики (состав, температура плавления, пластичность, твердость) и характер расположения в металле.
Практика производства стали и эксплуатации изделий показывает, что многие дефекты металла связаны с присутствием в нем неметаллических включений. Влияние НВ на свойства стали вызывает необходимость получения металла с регламентированными (по природе и количеству) включениями с учетом специфики изготовления и эксплуатации изделий.
НВ мешает свободному продвижению дислокаций, которые обеспечивают пластическую деформацию металла и способствуют его разрушению. Коэффициэнт концентрации напряжений зависит от химического состава, физических свойств, формы и размеров включений. При этом мелкие и округлые включения обычно менее опасны, чем крупные, пластинчатые, пленочные. Большую роль играют механические свойства самих НВ из которых наиболее опасными являются прочные и хрупкие включения. Грубые скопления НВ в центральной части слитка приводят к возникновению кристаллизационных трещин. Причиной слоистого разрушения стали часто являются легкодеформируемые включения сульфидов и силикатов. В шарикоподшипниковой стали НВ (расположенные в наиболее нагруженной части у поверхности подшипника) служат очагами развития усталостных трещин. НВ в процессе кристаллизации стали могут выделяться на границах зерен, что приводит к снижению пластичности металла.