• 24.07.2021

Как определить содержание углерода в стали: Определение содержания углерода

Содержание

Содержание углерода в стали

Для дальнейшего рассмотрения структурных превращений при медленном охлаждении необходимо все стали разделить на две группы:

  • стали с содержанием углерода менее 0,8% (левее точкиS, на диаграмме)

  • стали с содержанием углерода более 0,8% (правее точкиS).

Стали первой группы применяются в основном как стали конструкционные, а стали второй группы — как стали инструментальные.

В сталях с содержанием углерода менее 0,8%линии GS и PSK определяют температуры начала и конца перекристаллизации (вторичная кристаллизация) аустенита в феррит.

Перекристаллизация

Перекристаллизация вызывается аллотропическим превращением Feγ→ Feα.

В чистом железе это превращение проходит при постоянной температуре (910°), в то время как в сталях оно проходит в интервале температур, так как для стали с содержанием С = 0,2% процесс перекристаллизации начнется при температуре 850° и закончится при температуре 723°.

Структурные превращения при охлаждении стали

Однако при охлаждении стали в интервале температур 850—723° не весь аустенит превратится в феррит. Часть аустенита останется. Этот аустенит при температуре 723° превратится в перлит.

В результате этих двух превращений в интервале температур, определяемых линиями GS и PSK, структура сталей с содержанием С < 0,8% при комнатной температуре будет состоять из феррита + перлита.

Количественное соотношение между ферритом и перлитом определится процентом углерода в стали. Чем больше углерода б
стали, тем больше в ней перлита, и сталь будет более твердая, прочная, но менее пластичная.

В сталях с содержанием С>0,8%линии SE и PSK определяют температуры начала и конца кристаллизации цементита из аустенита (вторичная кристаллизация).

Это превращение вызывается
уменьшением растворимости углерода в аустените при охлаждении.

При температуре 1130° в аустените может раствориться 2% углерода, а при 723° только 0,8%. Поэтому если в стали углерода 1%, то при охлаждении начиная с температуры 820° из аустенита будет выделяться избыток углерода в форме цементита до тех пор, пока в аустените не останется 0,8% углерода.

При температуре 723° этот аустенит превратится в перлит.

В результате этих двух превращений в интервале температур, определяемых линиями ES и PSK и при температуре 723°, структура сталей с содержанием С>0,8% при комнатной температуре будет состоять из цементита
+
перлита.

Количественное соотношение между цементитом и перлитом также будет определяться количеством углерода в стали. Чем больше в стали углерода, тем больше в ней цементита и сталь будет более твердая, но и более хрупкая.

В сталях с содержанием С=0,8%
превращение аустенита при медленном охлаждении начнется и закончится при температуре 723°. Структура этой стали при комнатной температуре будет
перлит.

Температуры линииPSK,
если речь идет о нагреве, обозначаютAC1.

Температуры линийGS
иSE
обозначают соответственно
А
Сз
или АСт.

§

Методы определения углерода в различных углеродсодержащих материалах Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-3/2016 ISSN 2410-700Х_

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 669

Кучеренко Светлана Викторовна, доцент

[email protected] Абраменко Ю.А., студентка Иванина И.С., студентка кафедра «Химические технологии нефтегазового комплекса» Донской государственный технический университет г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА В РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ

МАТЕРИАЛАХ

Аннотация

Разработка методов анализа содержания углерода в конструкционных сталях является в настоящее время актуальной проблемой промышленности. В данной статье выполнен сравнительный анализ методик определения содержания углерода, их сущность и применение в производстве. На основании анализа устанавливается, что трудности определения углерода связаны с его малым радиусом атома и незначительным процентным содержанием, что оказывает затруднения при определении.

Ключевые слова

Определение углерода, кулонометрический метод, спектральный анализ, рентгеноспектральный способ, неразрушающий контроль, электрохимическая индентификация, интеркаляция литием.

Углерод является важнейшим компонентом, который определяет большой комплекс механических и физико-химических свойств сталей. Влияние этого элемента на свойства конструкционных сплавов в основном определяется свойствами цементита и связано с изменением соотношения между двумя основными структурными составляющими — феррита и цементита. С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. При этом снижаются вязкость и характеристики пластичности — относительное удлинение и относительное сужение. Повышение содержания углерода также ухудшает литейные свойства стали, поэтому хорошей свариваемостью и пластичностью отличаются низкоуглеродистые стали, а хорошими режущими свойствами обладают высокоуглеродистые сплавы. Таким образом, разработка методов анализа содержания углерода в конструкционных сталях является в настоящее время актуальной проблемой промышленности.

Существует кулонометрический метод определения углерода и метод инфракрасной спектроскопии в легированных и высоколегированных сталях. Первый метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода в присутствии плавня при температуре 1300 °С — 1400 °С, поглощении образовавшейся двуокиси углерода поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении (на установке для кулонометрического титрования) количества электричества, затраченного для восстановления исходного значения рН, которое пропорционально массовой доле углерода в навеске пробы. Второй метод осуществляется подобно первому, но при температуре 1700 °С и определении количества образовавшейся двуокиси углерода путем измерения поглощенной ею инфракрасной радиации [1]. Данные методы требуют больших финансовых затрат на оборудование.

Используются также приборы, принцип работы которых основан на методе термоэлектродвижущей силы (ТЭДС). Сущность метода заключается в измерении ТЭДС, возникающей в месте контакта нагретого электрода с используемым образцом. ТЭДС зависит от материала электрода и степени его нагрева, химического состава исследуемого образца и его агрегатного состояния (структуры, степени уплотнения, закалки и других свойств).

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-3/2016 ISSN 2410-700Х_

Разработана методика, применяющаяся в области литейного производства для определения содержания углерода по ходу плавки, сущность которой заключается в следующем: отливают технологическую пробу без выделений графита, подвергают ее графитизирующему обжигу при 940 — 1120 °С, измеряют величину удлинения пробы и по ней определяют содержание углерода в чугуне [2].

Для определения содержания углерода в сталях посредством рентгеноспектрального способа осуществляют облучение исследуемых образцов сталей первичным излучением рентгеновской трубки и измерение интенсивности вторичного спектра. При этом перед облучением дополнительно проводят монохроматизацию рентгеновского излучения трубки, а измерение интенсивности вторичного спектра осуществляют по отраженной линии монохроматического рентгеновского излучения на решетках карбидов железа, содержащихся в исследуемых образцах, и по зависимости, полученной на стандартных образцах, определяют содержание углерода в исследуемых образцах [3].

Изобретение [4] относится к спектральному анализу, а конкретно к анализу токопроводящих материалов путем определения их химических или физических свойств, и может быть использовано при разработке и назначении технологических процессов. Оно определяет массовую долю углерода в пробе по аналитическим парам линий по истечении 15-20 с с момента включения разряда.

Для неразрушающего контроля качества изделий, конструкций или их отдельных элементов, изготовленных из ферромагнитных материалов, применяют прибор магнитошумовой анализатор (МАША-1) [5]. Этот прибор актуален для инструментальных цехов, а также для производств и организаций, эксплуатирующих трубопроводы, мосты, энергетическое оборудование и др., на которых необходимо контролировать степень деградации металла.

Авторами работы [6] рассмотрен способ электрохимической идентификации вида и количественного содержания оксидных, сульфидных и углеродных включений в металлокомпозиционные системы, который заключается в том, что контролируемый образец включают в электрохимическую цепь с электролитом на основе органического растворителя с катионом щелочного металла, поляризуют импульсами катодного тока, измеряют потенциал в моменты окончания импульсов. Затем, находят коэффициенты полинома, аппроксимирующего зависимость отобранных значений потенциала от времени, по полученным коэффициентам находят коэффициенты полиномов, аппроксимирующих первую и вторую производные функции отобранных значений потенциала по времени, находят нули полинома, аппроксимирующего вторую производную, отбирают нули полинома, в которых первая производная отрицательна, рассчитывают разности отобранных нулей полинома, аппроксимирующего вторую производную, и значения потенциалов в нулях полинома, аппроксимирующего вторую производную. По полученным значениям потенциалов определяют вид включений, по разностям нулей с помощью калибровочных зависимостей находят массовую долю включений. Изобретение обеспечивает сокращение времени проведения анализа, повышение устойчивости к отклонениям в условиях анализа, исключение из процедуры определения дорогостоящего и прецизионного оборудования, расширение диапазона исследуемых объектов.

Была показана возможность интеркаляции литием углеродсодержащих фаз железоуглеродных сплавов из апротонных органических электролитов. Имеются два вида каналов интеркаляции — ферритного и цементитного типа. Ферритные фазы интеркалируются необратимо с образованием «солеподобных» интеркалатов, для которых состояние лития близко к ионному. Цементитные и графитовые фазы интеркалируются обратимо с образованием «металлоподобных» интеркалатов. Обратимая интеркаляционная емкость зависит от природы применяемой электролитной системы и величины потенциала интеркаляции. Количественное определение углерода возможно на основе калибровочных зависимостей, полученных по поляризационным кривым электрохимической интеркаляции, а также по катодным импульсным хронопотенциограммам. Феррит и цементит могут быть качественно и количественно идентифицированы по вольтамперометрическим и хронопотенциометрическим зависимостям процесса катодного внедрения лития из апротонного органического электролита. Преимуществами идентификации углеродсодержащих фаз обладает метод импульсной хронопотенциометрии как более экспрессный и дающий калибровочные зависимости в более широком

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-3/2016 ISSN 2410-700Х_

диапазоне потенциалов.

Список использованной литературы:

1. ГОСТ 12344-2003. Стали легированные и высоколегированные: Методы определения углерода. Офиц. изд. — М.: Изд-во стандартов, 2004. — Т. III, 12 с. (Межгос. стандарт).

2. Патент № 2027986: Лапин В.Л. Способ определения содержания углерода в чугунах. 1995. Рус.

3. Патент № 96112715: Кадыров М.У., Кадыров Б.М., Бикмухаметов Д.З., Маминов А.С., Скурлатова Л.В., Гайнуллин И.И. Способ количественного определения углерода в сталях. 1998. Рус.

4. Патент № 2011967: Твердохлебова С.В., Спиридонова И.М. Способ визуального количественного спектрального определения углерода в токопроводящих сплавах. 1994. Рус.

5. «Маша-1» прибор неразрушающего контроля // Контроль. Диагностика. 2000. № 10. С. 43.

6. Патент № 2315990: Липкин М.С., Шишка В.Г., Пожидаева С.А., Липкина Т.В. Способ электрохимической идентификации вида и количественного содержания оксидных, сульфидных и углеродных включений в металлокомпозиционные системы. 2008. Рус.

© Кучеренко С.В., Абраменко Ю.А., Иванина И.С., 2016

Углерод, определение в сталях тер








    Углерод присутствует в сплавах железа в трех формах связанный в твердом растворе (феррите), в карбидах и в виде графита Определение содержания различных видов углерода в сталях и чугунах основано на их различных физических и химических свойствах и их реакциях в растворах электролитов. [c.29]

    Экспресс-анализаторы для определения углерода АН-29 и АН-160. Экспресс-анализаторы предназначены для определения содержания углерода в сталях и сплавах и обладают высокой производительностью (например, для АН-160 — тысяча анализов в [c.183]

    Действие водорода на сталь проявляется не сразу, а после определенной выдержки в газе при повышенных температурах и давлениях. На первом этапе обезуглероживаются поверхность стали и приповерхностные локализованные объемы, но не наблюдается образования отдельных пустот по границам зерен нет также отвода продуктов коррозии. Затем, при продолжительном действии водорода на сталь, наблюдаются растрескивание по границам зерен, отвод продуктов коррозии и резкое снижение содержания углерода в стали. [c.252]

    Ю. А. Клячко, А. Г. Атласов и М. М. Шапиро. Анализ газов, неметаллических включений и карбидов в стали. Металлургиздат, 1953, (596 стр.). Руководство посвящено описанию определения газов в жидкой и твердой стали химическими методами и посредством вакуум-плавления, а также подробному рассмотрению техники работы при анализе газов. Книга содержит также описание химических и электрохимических методов исследования твердых неметаллических включений и их качественного и количественного определения. В последней части изложены методы анализа карбидов и методы фазового анализа углерода в сталях. [c. 490]

    Изучены особенности контактного плавления, смачивания поверхности графита, а также пропитки графита образовавшимся расплавом при контактно-реактивной пайке стали с графитом при разном исходном содержании углерода в стали. Описаны методики расчета и экспериментального определения скорости контактного плавления стали с графитом и скорости пропитки расплавом графитовой основы под давлением поджатия. [c.267]

    Диаграмма состояния системы железо — углерод. В 1868 г. Д. К. Чернов впервые указал на существование определенных температур ( критических точек ), зависящих от содержания углерода в стали и характеризующих превращения одной микроструктуры стали в другую. Этим было положено начало изучению диаграммы состояния Ге—С, а 1868 г. стал годом возникновения металловедения — науки о строении и свойствах металлов и сплавов. Позже Ф. Осмонд уточнил значения критических точек и описал характер микроструктурных изменений, наблюдаемых при переходе через эти точки. Он дал названия важнейшим структурам железоуглеродистых сплавов эти названия употребляются до сих пор. [c.617]

    СПЕКТРАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА В СТАЛЯХ [c.291]

    Определение измерением объема газа. Навеску карбоната раз-.лагают кислотой, и выделяющийся газ переводят в бюретку для измерения объема газа. При определенных физических условиях количество СО можно определить непосредственно по увеличению общего объема газа в сосуде, соединенном с бюреткой. Аналогичный способ широко применяется для определения углерода в сталях. Для этого навеску металла сжигают в струе кислорода, и образующуюся смесь кислорода и двуокиси углерода собирают в специальный сосуд для измерения объема газов. Измеряют объем смеси газов (О и СО ), затем поглощают СО раствором щелочи и снова измеряют объем газа. По уменьшению объема легко вычислить содержание углерода в стали. [c.112]

    Так, например, для определения содержания угольной кислоты (связанной) в карбонатах поступают следующим образом. Навеску карбоната помещают в колбу рядом с пробиркой, содержащей кислоту (рис. 102). Колба соединена с бюреткой для измерения объема газа. Собрав прибор, выливают кислоту на анализируемый карбонат, причем выделяется углекислый газ. Изменение объема газов измеряется с помощью бюретки зная объем выделившейся СО , а также температуру и давление, можно вычислить содержание карбонатов в анализируемой пробе. Один из наиболее распространенных газообъемных методов, а именно определение углерода в стали, подробнее описан в 127. [c.445]

    Определение углерода в сталях и сплавах (от 0,03 до [c.328]

    Косвенная кондуктометрия заключается в определении одного компонента./В многокомпонентном растворе, при использовании для анализа, кроме кондуктометрии, еще второго метода физико-химического анализа (определения рефракции, вязкости, pH, плотности и т. п.). К косвенной кондуктометрии относится также определение концентрации различных газов, когда после реакции указанных газов в растворе с определенными веществами изменяется электропроводность раствора. Метод косвенной кондуктометрии используется например, для определения содержания углерода в стали. В результате сжигания пробы углерод превращается в СОг. После пропускания СО2 в раствор щелочи электропроводность раствора изменяется. По величине изменения электропроводности можно судить о количестве СО2, а следовательно, и о содержании углерода в стали. [c.89]








    Анализ стали. В стали, кроме железа, могут содержаться следуюш,ие элементы марганец, хром, никель, кобальт, ванадий, молибден, вольфрам, титан, цирконий, углерод, кремний, фосфор, сера и др. Обычно фосфор, серу и углерод в сталях не открывают, а проводят только количественное определение их. [c.454]

    Сравнение энергии активации для процесса обезуглероживания стали марки 20 (7200 кал/г -атом) с энергией активации процесса диффузии углерода (20000 кал/г—атом) показывает, что диффузия углерода в стали не может являться определяющим фактором при обезуглероживании стали. Проведенные расчеты показывают, что количество водорода, диффундирующее при определенных условиях, в несколько раз больше того количества, которое реагирует с углеродом стали. Энергия [c.167]

    Для определения углерода в титане и его сплавах углерод окисляют до двуокиси углерода, нагревая пробы при температуре приблизительно 1200 °С в атмосфере кислорода. В этом методе аппаратура аналогична используемой для определения углерода в стали, но анализ титансодержащих продуктов требует специальных мер предосторожности при окислении пробы в связи с высокой экзотермич-ностью реакции. [c.27]

    Термодатчик входит в состав серийно выпускаемого прибора ПИТ-2 аттестован как средство определения процентного содержания углерода в сталях может использоваться также для контроля других примесей и разбраковки материалов по маркам кроме того, позволяет осуществлять контроль как качества и структуры металлов и сплавов, так и толщины электропроводящих покрытий, при небольшой конструкторской доработке.[c.645]

    Магнитную восприимчивость образца можно также определить, наблюдая за изменением индукции, которое происходит при внесении его внутрь соленопринципе основано действие некоторых серийных приборов, предназначенных для контроля производственных процессов, например для определения углерода в стали пои использовании приборов для измерения магнитной проницаемости. [c.175]

    Предназначен для определения объемным методом процентного содержания углерода в стали, чугуне и других металлах путем сжигания металла в струе ки—с лоро да. [c.13]

    Предназначен для определения объемным методом углерода в стали, чугуне и других металлах путем сжигания металла в струе кислорода при температуре 1150—1400°С с автоматической прокачкой газовой смеси. [c.13]

    Сопротивляемость микроударному разрушению хромоникелевого аустенита увеличивается при повышенном содержании углерода в основном за счет образования значительного количества а-фазы мартенситного типа. В аустенитных сталях с низким содержанием углерода а-фаза имеет небольшую тетрагональность и по свойствам приближается к ферриту. Следовательно, высокая сопротивляемость микроударному разрушению аустенита обусловлена определенным содержанием углерода в стали, обеспечивающим образование упрочняющих фаз мартенситного типа. [c.113]

    Для повышения эрозионной стойкости стали необходимо соблюдать определенные условия легирования, определяемые природой легирующего элемента, его количеством и содержанием углерода в стали. При этом оптимальный эффект может быть получен только при определенных режимах термической обработки. Решение этой сложной задачи требует выполнения дальнейших исследований. [c.136]

    Когда этот прибор применяется для поглощения окислов серы при определении углерода в сталях прямым сжиганием в токе кислорода, его левую часть неплотно заполняют асбестом, а в правую часть наливают серную кислоту, насыщенную хромовым ангидридом.[c.849]

    А использовать этот газ можно для получения окиси углерода, который стал бы служить сырьем для получения смеси углеводородов — синтетической нефти . Синтез нефти — идея не новая. Еще в 1908 г. русский химик-технолог Е. И. Орлов установил, что из водяного газа (смесь окиси углерода и водорода) при определенных условиях можно синтезировать углеводороды, которые содержатся в нефти. Прошло совсем немного време- [c.125]

    Результаты определения углерода в сталях химическим (I) и спектральным (II) методами, % [c.292]

    При выборе условий возбуждения необходимо учитывать потенциал ионизации и энергии возбуждения спектральных линий определяемых элементов. Для определения трудновозбудимых элементов (например, неметаллических элементов) требуются высокие мощности источника излучения. Например, для определения углерода в стали по линии С III 2296,86 А с потенциалом возбуждения 53,5 В подходит только высоковольтная искра без дополнительной индуктивности.[c.198]

    Экспериментальные условия те же, что изложены в инструкции по определению содержания углерода в сталях при возбуждении на воздухе (табл. 9.4.10.1). [c.223]

    При определении углерода в сталях для уменьшения частичного окисления в качестве сильного восстановителя используют противоэлектрод из алюминия или магния [6]. Пары этих противоэлектродов, взаимодействуя с атмосферным кислородом, препятствуют окислению большей части испарившегося углерода. Таким образом, значения А К будут выше, угол наклона аналитической кривой возрастет и чувствительность анализа увеличится. Так, предел обнаружения при искровом возбуждении (при подходящих параметрах) составляет примерно 0,2% без применения упомянутых противоэлектродов и около 0,1% при использовании магниевого противоэлектрода. Однако много большего эффекта можно достичь в инертном или восстановительном защитном газе. Например, в водороде упомянутый предел обнаружения снижается до 0,001 % [7—9].[c.250]

    В 1868 г. Д. К. Чернов впервие указа.л на существование определенных температур ( критических точек ), зависящих от содержания углерода в стали и характеризующих пре-пращения одной микроструктуры стали в другую. Этим было положено начало изучению диаграммы состояния Ре—С, а 1868 г. стал годом возникновения металловедения — науки о строении и свойствах металлов и силавоп. [c.673]

    Большинство аппаратов нефтеперерабатывающих заводов изготовляют из хорошо свариваемой углеродистой стали с содержанием углерода не более 0,25%- Углеродистые стали обыкновенного и повышенного качества поставляются согласно ГОСТ, В соответствии с ним выпускают стали двух групп группы А, если важно, чтобы были выдержаны определенные механические свойства (стали Ст, 1, Ст, 2 и т, д.), и группы Б, если требуется вы-держ 1ть определенный химический состав (стали МСт 1, МСт. 3 и т. д.). В табл, П-3 приведены механические свойства углероди-сто11 стали обыкновенного качества и примерные области применения 1 нефтяном аппаратостроении.[c.22]

    Ввиду специфичности и некоторых других особенностей реакции выделения газообразных веществ имеют большое значение и в количественном анализе. Содержание воды в разнообразных продуктах обычно определяют путем удаления Н О в виде газообразной фазы. Количество воды рассчитывают на основании потери в весе иногда выделяющуюся воду поглоп ают каким-либо подходящим веществом, и количество воды определяют по увеличению веса этого вещества. Реакции образования газообразных продуктов применяют в анализе карбонатных пород, определении углерода в стали, определении аммиака в удобрениях, аминных групп в белковых веществах и в ряде других важных определений (см. 25). [c.31]

    Алексеева, Ушакова, Шварцмана [52-54], В этих исследованиях была поставлена задача выяснить связь между термодинамической активностью углерода в сталях и склонностью этих сталей к водородной коррозии.Эту связь авторы характеризуют определенными количественными соотношениями. При вьшолнении термодинамических расчетов авторы [ 52-54]. полагали, что метан обра ется при при взаимодействии с углеродом, находящимся в феррите на поверхности микрополостей, существующих в стали, по уравнению С-(- 2Н2Константа равновесия этой реакции определяется уравнением  [c.135]

    К.— пока единственный физ.-хим. метод анализа, не использующий зависимость св-ва от концентрации определяе—мого в-ва, т. к. измеряется непосредственно число электронов, участвующих в электродной р-ции. Это обусловливает высокую чувствительность метода (ниж. предел определяе-мь1х концентраций 10″ —10″» М) и его прецизионность нри определении как больших кол-в в-ва, так и примесей. Разработаны микро- и ультрамикроварианты К. По своему инструментальному оформлению К. значительно проще др. методов анализа. Выпускаются спец. потенциостаты и гальваностаты, поддерживающие строго пост, значения Е и h, а также приборы спец. назначения (напр., для определения углерода в стали и чугунах). Рабочие электроды в К. изготовляют в осн. из платины и ртути, иногда из графита, стеклоуглерода и др. К. используют для анализа пленок, покрытий, микрообъектов, определения осн. компонентов в полупроводниках. С ее помощью изучают также кинетику хим. р-ций, каталитич. процессы, определяют число электро- [c.292]

    Создан магнитошумовой сигнализатор, предназначенный для контроля содержания углерода в сталях, степени поверхностного упрочнения, определения степени дисперсности структуры, а также содержания немагнитной фазы в ферромагнитных изделиях. [c.368]

    Большое значение приобрел сейчас радиоактивационний анализ , принцип которого состоит в следующем. Стабильный изотоп того или иного элемента переводят в радиоактивный, подвергая анализируемый образец облучению в атомном реакторе (или другим способом). Последующее измерение радиоактивности позволяет судить о количественном содержании элемента в исследуемом веществе. Например, атомы углерода при облучении протонами превращаются в радиоактивный изотоп азота N1 излучающий позитроны и имеющий достаточно большой период полураспада (9,93 мин). Это явление используют для радиометрического определения углерода в стали. Образец стали облучают протонами и измеряют интенсивность возникающего излучения, которая прямо пропорциональна содержанию углерода в стали. Радиоактивационным способом определяют сотые доли процента углерода в течение 5—10 мин. [c.334]

    При цементации твердым карбюризатором, например древесным углем, изделия закладываются в стальные коробки или ящики и засыпаются углем с добавлением углекислых солей щелочных металлов (ВаСОз, ЫагСОз), которые, разлагаясь при высокой температуре в присутствии твердого углерода, дают атомарный активный углерод. Ящики плотно закрываются и обмазываются глиной, после чего нагреваются в печи по определенному режиму. Диффузия (проникновение) атомов углерода в сталь происходит как в результате непосредственного контакта твердого углерода со сталью, так и в результате образования газовой фазы — окиси углерода. При содержании углерода в стали 0,1—0,2%, температура цементации находится в пределах 900—920° С при этом глубина цементации повышается с увеличением времени выдержки.[c.290]

    С развитием теории типов и затем теории Кекуле о четырех-валентности углерода структурная органическая химия развивалась в течение второй половины девятнадцатого ве а так успешно, что идея о постоянной валентности углерода быстро стала общепринятой догмой. В этот период практические исследования химиков-оргапиков были настолько плодотворны, что теоретическая возможность выделения какого-либо сложного радикала в его атомарной форме экспериментально не исследовалась. Однако упомянутый метод определения плот- [c.10]

    Для определения влияния углерода на образование новых фаз в процессе микроударного воздействия были проведены опыты с такими же но типу сталями, но с другим содержанием углерода. В стали типа 12Х18Н9 содержание углерода было увеличено до 0,3%, а в стали типа 25Х14Г12 уменьшено до 0,1%. Эти сплавы подвергали также рентгеноструктурному анализу. [c.112]

    Высокая эрозионная стойкость стали 25Х14Г8Т объясняется присутствием в ее составе определенного количества хрома, марганца и углерода. Ранее было показано, что в аустенитных сталях при содержании марганца 12—15% оптимальное содержание хрома смещается в сторону увеличения до 16—17% (см. рис. 99). Кроме того, при содержании хрома менее 12% стали, рекомендуемые для работы в условиях гидроэрозии, нестойки к электрохимической коррозии. Положительное влияние углерода наблюдается при увеличении его содержания до 0,25%. Дальнейшее увеличение содержания углерода в сталях этого типа приводит к стабилизации аустенита, в результате чего эрозионная стойкость снижается. Для аустенитных сталей, содержащих меньше 0,15% углерода, величина максимального наклепа при микроударном воздействии приблизительно в 2 раза меньше, чем для этих же сталей, содержащих 0,25% углерода (рис. 120). [c.211]

    И. Юранек и Б. Амброва [44] разработали газохроматографическую методику определения углерода и серы в техническом железе и его сплавах. Анализируемую пробу сжигали в токе кислорода, который одновременно использовали как газ-носитель. Образовавшиеся при сожжении газы (двуокись и окись углерода и двуокись серы) хроматографически разделяли на колонке с силикагелем. Содержание газов записывали при помощи фотоколори-метрической ячейки. Такой способ позволяет определить содержание углерода в стали на 10 % при навеске 1 г. Возможно применение и меньших навесок. [c.160]

    Для определения углерода в стали взята навеска 0,8752 е. По бюретке, калиброванной на объем при i=16° и Р=760 мм рт. ст., найден объем 5,52 мл при 17° и 756,8 мм рт. ст. Запорная жидкость—10%-ный раствор HgSO . Найти процентное содержание углерода. [c.342]


Как влияет содержание углерода на свойства сталей

Содержание углерода и легирующих элементов определяет свойства углеродистых сталей. Состав сплава содержит железо, углерод, магний, кремний, марганец, серу и фосфор. Количество одного компонента по отношению к общей массе определяет вязкость, пластичность, прочность и твердость металла. Углеродистые стали классифицируют по химическому составу, способу изготовления, назначению и степени раскисления. Металлопрокат производят из разных марок стали. Компания «Стальмет» продает металлопродукцию из углеродистых сталей, соответствующих ГОСТу 380-2005 и 1050-2005.

Состав стали с углеродом

Технология производства не полностью удаляет примеси из стали. Они занимают малую процентную долю, но присутствуют во всех углеродистых сталях. Содержание углерода разделяет сталь на углеродистую и легированную. Углерод добавляют намеренно, чтобы изменить технические характеристики и механические свойства сталей. Наличие примесей зависит от выбранной плавки сталей. Процентное содержание разных элементов в составе стали:

  • железо — до 99 %;
  • углерод — до 2,14 %;
  • кремний — до 1 %;
  • марганец — до 1 %;
  • фосфор — до 0,6 %;
  • сера — до 0,5 %.

Сталь содержит незначительное количество водорода, кислорода и азота.


Какие свойства у стали с разным содержанием углерода?

Механические свойства стали зависят от количества углерода. Увеличение или снижение содержания углерода, даже в сотых долях процента, предопределяет сферу применения металла. Структура углеродистой стали меняется от содержания цементита и феррита. Когда в сталь добавляют больше углерода, сплав становится твердым, прочным и упругим. Когда уменьшают, улучшают ее пластичность и сопротивление удару.

В зависимости от того, сколько углерода в составе сплава, различают несколько видов стали:

  • Низкоуглеродистые содержат меньше 0,25 % углерода. Пластичные, но легко деформируемые. Обрабатываются в холодном состоянии и под действием высокой температуры.
  • Среднеуглеродистые — 0,3-0,6 %. Пластичные, текучие и среднепрочные. Из них изготавливают детали и конструкции, которые будут использовать в нормальных условиях.
  • Высокоуглеродистые — 0,6-2 %. Износостойкие, прочные и дорогие углеродистые стали с низкой вязкостью. Плохо поддаются сварке без предварительного разогрева обрабатываемой зоны до +225оС.

Низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали обрабатывать и варить проще, чем высокоуглеродистые.

Виды углеродистой стали по степени раскисления

У углеродистой стали разная степень раскисления. Бывают спокойные, кипящие и полуспокойные сплавы. Названия связаны с содержанием вредных примесей — оксидом железа. Чем меньше кислорода в сплаве, тем стабильнее и долговечнее стали. После разливки сталь выделяет газы и затвердевает.

В спокойных сталях кислород удален почти полностью, поэтому у них однородная структура и равномерное распределение состава. Полуспокойные чаще содержат 0,15-0,3 % углерода. Таким сталям свойственна неравномерная структура из-за частичного раскисления сплава. Больше всего кислорода у кипящих сталей. Такое раскисление приводит к разному химическому составу. В кипящих сталях много примесей: углерода, азота, серы и фосфора.


Чем отличаются инструментальные и конструкционные стали?

Сфера применения и способ изготовления — главные отличия сталей. Конструкционные углеродистые стали выплавляют в конвертерах и мартеновских печах. Они бывают высокого и обыкновенного качества. Их разделяют на группы А, Б и В. Маркируют соответственно буквами и цифрами. В обозначении буква говорит о группе стали, а цифры указывают на содержание углерода, увеличенное в 100 раз. Чем больше значение, тем прочнее сталь. Стали обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца маркируются буквой «Г».

Сталь группы А поставляют по механическим свойствам, группы Б — по химическому составу, группы В — по механическим свойствам и химическому составу. Это означает, что сталь группы А обладает заявленными свойствами, а сталь группы Б отвечает нормативной документации.

Углеродистую инструментальную сталь выплавляют в мартеновской или электрической печи. Она бывает спокойной, полуспокойной и кипящей. Ее разделяют на качественную и высококачественную сталь. Доля примесей в качественной инструментальной стали регламентирована: серы должно быть не более 0,4 %, фосфора — не больше 0,6 %. Цифра в маркировке говорит о содержании углерода в сотых долях. Также она обозначает условный номер марки материала.


Сферы применения углеродистых сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества используют для изготовления двутавра, уголка, швеллера, прута, листа и другого проката. В производстве инструментов и деталей для разных областей машиностроения применяют углеродистую сталь высокого качества.

2.4. Определение содержания углерода и марки стали по её структуре

Количественное
соотношение феррита и перлита в структуре
сталей зависит от содержания углерода.
С увеличением содержания углерода в
структуре увеличивается доля перлита,
соответственно уменьшается доля феррита.

В доэвтектоидных
сталях массовая доля углерода определяется
по формуле:

(8.1)

где
Fп
– площадь, занятая в структуре перлитом,
%;
0,8 – процентное содержание углерода
в перлите.

При определении
содержания углерода в заэвтектоидной
стали необходимо учитывать содержание
углерода не только в перлите, но и в
цементите. Содержание углерода в
заэвтектоидной стали определяется по
формуле:

(8.2)

где
(100–Fп)
– площадь, занятая цементитом, %.

Рассчитав массовую
долю углерода по формулам (8.1) и (8.2), можно
установить марку доэвтектоидной стали.
Для
ориентировоч-ного определения содержания
углерода доля этих площадей могут
оцениваться визуально.

2.5. Влияние содержания углерода на свойства стали

С
увеличением содержания углерода в
структуре стали возрастает количество
твёрдого и хрупкого цементита, а
количество мягкого, пластичного феррита
уменьшается. Твёрдые частицы цементита
приводят к увеличению прочности
σв,
твёрдости НВ
(рис.8.6),
и одновременному снижению пластичности
(δ, ψ) и
ударной вязкости (КСV).
В случае заэвтектоидных сталей грубые
выделения цементита вокруг зерен перлита
в виде непрерывной сетки (см.
рис. 8.5) приводят
к снижению прочности и к ещё большему
снижению пластичности стали. Низко- и
средне углеродистые стали имеют
оптимальное сочетание прочности,
твёрдости, пластичности и ударной
вязкости. Они широко применяются для
изготовления деталей машин, используются
в различных конструкциях и такие стали
получили название конструкционных.
Они содержат ≤ 0,7 % С и широко применяются
для изготовления деталей машин благодаря
дешевизне и удовлетворительных
механических свойств.

Рис.
8.6. Зависи-мость механи-ческих свойств
стали от содер-жания углерода:

НВ
– твёрдость;

σв–предел
проч-ности;

δ–относительное
удлинение;

ψ–относитель-ное
сужение;

КСV
– ударная вязкость

По
качеству

они делятся на стали: 1) обыкновенного
качества с содержанием не более 0,05 % S
и не более 0,04 % P;
2) качественные с содержанием не более
0,04 % S
и не более 0,035 % P.

Стали конструкционные
углеродистые

обыкновенного
качества маркируются

сочетанием букв Ст, цифрами от 0 до 6,
показывающей номер марки, и индексами,
указывающими степень раскисленности
стали (кп, пс, сп).

Содержание углерода
в них изменяется от 0,1 % до 0,5 %. Это наиболее
дешевые стали, изготавливаемые в виде
проката (прутки, листы, швеллеры, трубы
и др.) и поковок.
Предназначены
для изготовления различных
металлоконструкций, а также слабонагруженных
деталей машин и приборов. Состав и
свойства сталей определяются ГОСТ
380-94.

Качественные
конструкционные
стали марок
с
таль 08,
10, 15, 20, 25,…, 60
по
ГОСТ 1050-88 используются для изготовления
деталей ответственного назначения.
Цифры показывают содержание углерода
в сталях в сотых долях процента. По
содержанию
углерода

качественные углеродистые стали
подразделяются на низкоугле-родистые
(до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3…0,5 %
С) и высокоуглеродистые конструкционные
(0,5…0,65 % С)

Заказать Анализ на содержание углерода в металлах в Украине | Лучшая Цена

Анализ на содержание углерода в материалах, сталях, сплавах и чугунах является важное и востребованное испытание, позволяющее максимально точно определить или подтвердить заявленную марку.

Аттестованная независимая экспресс лаборатория СЕНДЛАБ выполняет анализ на содержание углерода в металлах, сплавах, чугунах. Определение углерода в аналитической лаборатории SendLab проводится на откалиброванном оборудовании экспресс анализаторе АН7529. Подобное оборудование позволяет определить концентрацию углерода в металлах и сплавах в диапазоне от 0,03% до 9,999%. Именно такой метод определение содержания углерода является наиболее информативный и считается арбитражным, и может использоваться для определения массовой доли углерода в сталях, чугунах и других материалах.

Все исследования проводится согласно нормативному документу ДСТУ 7550:2015.

Определение содержания углерода в металле- как заказать анализ

Экспресс лаборатория анализа металлов и сплавов Sendlab выполняет исследования на определения углерода в стали для физических и юридических лиц. Наша лаборатория Sendlab выполняет экспресс анализ на содержание углерода в Днепре, если Вы находитесь, например, в другом городе Харьков, Кривой Рог, Одесса, Запорожье, Львов или другом городе Украины, то связавшись с нами по телефону или заполнив форму прямо на сайте, Вы может отправить нам Ваш образец для определения содержания углерода. Анализ выполняется в течение одного рабочего дня после получения образца, а результаты оформляются в виде протокола или отправляются электронным сообщением или Viber. Мы работаем по 100% предоплате и у клиента есть возможности оплатить любым удобным способом – наложенным платежом, наличными или безналичным расчетом

Требования к образцам

Для проведения анализа на определения количества углерода в стали, необходимо предоставить образец который соответствует следующим требованиям:

  • монолитный образец размером 40х40 мм.,
  • стружка или порошок весом не менее 5 г.

Методы определения содержания углерода – как проводиться анализ

Углерод в сплаве сильно влияет на такие физические и химические свойства стали, как тугоплавкость, пластичность, износостойкость, поэтому анализ углеродистых сталей является важным процессом в металлургии.

Для анализа количества углерода в металле, стружку исследуемого металла помещают в анализатор АН7529:

  • Материал подвергается воздействию потока кислорода, разогретого до 1100 – 1400 °С, температура зависит от марки исследуемого сплава.
  • Образовавшийся в результате сжигания углекислый газ окисляется в растворе, после чего рН-метр пересчитывает полученную информацию в процентное содержание вещества в сплаве.
  • В случае, если температуру горения нужно понизить, к исходному образцу добавляют плавни, чаще всего для этого используются различные металлы.
  • Кроме этого, дополнительный анализ углерода методом сжигания позволяет дать точные данные при определении марки черных металлов с помощью спектрального анализа.
  • Измеряемая концентрация углерода колеблется в диапазоне от 0,03% до 9,999%, время проведения анализа – от 1 до 3 мин.

Сеть лабораторий СендЛаб производит сертифицированное определение углерода в сплавах. Для заказа анализа Вам необходимо отправить нам образец почтой и оплатить услугу через интернет.

Анализатор металлов и сплавов | SciAps

Бюджетные варианты XRF анализаторов

Цена/Производительность/Форм Фактор. Критерии выбора.

Рентгено-флуоресцентные (XRF) анализаторы SciAps новейшего поколения X-550 и X-505  X-550 and X-505  оптимизированы под задачи, современно спроектированы и обеспечивают как скорость, так и точность для самых требовательных применений по анализу сплавов. Они также являются самыми легкими, сбалансированными и эргономичными рентгеновскими «пистолетами», из всех, когда-либо созданных в мире.

 

Тем не менее, многие пользователи отдают предпочтение цене, а не дизайну и эргономике, и поэтому предпочитают более дешевый рентгеновский «пистолет». Для этих операторов мы с радостью предлагаем недавно модернизированные модели X-200 и X-50. X-200 широко используется как в НЕРАЗРУШАЮЩЕМ входном и ремонтном контроле (NDT/PMI), так и для сортировки лома scrap sorting. Он соответствует скорости и точности X-550 для большинства применений. Исключение составляют такие задачи, как сульфидная коррозия (X 200 определит 0,1% Si за 10 сек вместо 5 сек, для X 550) и Mg в алюминиевых сплавах (0,3% Mg за 8 сек вместо 2 сек). X-200 по-прежнему отлично сбалансирован и легок, имеет вес-1,5 кг, Х-550 1.27 кг. Форм-фактор X 200 менее идеален для некоторых применений неразрушающего контроля из-за несколько “курносого” дизайна. Однако пользователи, желающие принять эти компромиссы, могут использовать X-200 по более низкой цене по сравнению с X-550.

X-50 предлагает еще более экономичный вариант. Используя технологию полупроводникового PIN детектора, которую начали применять в рентгено-флуоресцентных анализаторах более 10 лет назад, X-50 обеспечивает отличные результаты на большинстве распространенных сплавов. Нержавеющие (без углерода), Cr/Mo стали, низколегированные стали, жаропрочные сплавы (никель, кобальт, титан и др.), а также латуни, бронзы все это легко и быстро определяется. X-50 не может измерять напрямую, легкие элементы: Mg, Al, Si, P или S, поэтому сплавы, требующие определения этих элементов, не подходят для платформы X-50.

Четыре метода анализа углерода в стали: какой из них лучше?

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFmr Югославская Республика МакедонияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГвинеяГвинея-БисауГайанаГаити Херд и Макдональд IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Киттс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская АравияСенегалСейшельские островаСьерра-ЛеонеСингапурСловацкий iaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабских EmiratesUnited KingdomUruguayUS Minor Отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара ЙеменЮгославия Замбия Зимбабве

7 Методы определения содержания углерода в стали

Разработка и применение металлов и их композитов часто требует эффективного контроля и точного определения содержания в них углерода и серы.

Углерод в металлических материалах в основном представлен в форме свободного углерода, растворимого углерода и синтетического углерода, а также в виде газообразного углерода и органического углерода для защиты поверхности, науглероженного и покрытого оболочкой.

Текущие методы анализа содержания углерода в металлах включают сжигание, эмиссионную спектроскопию, метод объема газа, титрование неводным раствором, хроматографию методом поглощения инфракрасного излучения и т. Д.

Поскольку каждый метод имеет определенную область применения и результаты измерений на них влияют многие факторы, такие как наличие формы углерода, возможность полного высвобождения углерода во время окисления, холостойкость и т. д., поэтому точность одного и того же метода в разных случаях имеет некоторые различия.

В этой статье собраны современные методы анализа углерода в металлах, обработка проб, используемые инструменты и приложения.

1. Метод инфракрасного поглощения

Метод инфракрасного поглощения, разработанный на основе метода инфракрасного поглощения, представляет собой специальный метод количественного анализа углерода (и серы).

Принцип заключается в том, что образец сжигается в потоке кислорода с образованием CO 2 .

При определенном давлении энергия CO 2 , поглощающего инфракрасный свет, пропорциональна его концентрации, поэтому измеряется изменение энергии до и после прохождения газа CO2 через поглотитель инфракрасного излучения и можно рассчитать содержание углерода.

Принцип горения — инфракрасное поглощение

В последние годы технология инфракрасного анализа газов быстро развивалась, и также быстро появилось множество аналитических приборов, использующих принцип высокочастотного индукционного нагрева и инфракрасного спектрального поглощения.

Для определения углерода и серы методом высокочастотного сжигания в инфракрасном диапазоне необходимо учитывать следующие факторы в целом: сухость образца, электромагнитная индуктивность, геометрия, объем образца, тип потока, пропорция, порядок добавление и количество добавления, установка пустого значения и т. д.

Преимущество этого метода заключается в количественной точности и меньшем количестве мешающих элементов.

Подходит для пользователей с высокими требованиями к точности углерода и достаточным временем для производственных испытаний.

2. Эмиссионная спектроскопия

Элементы переходят из основного состояния в возбужденное состояние при возбуждении теплом или электричеством, а возбужденное состояние самопроизвольно возвращается в основное состояние.

В процессе возврата из возбужденного состояния в базовое состояние линия подписи каждого элемента освобождается, и ее содержимое может быть определено на основе силы линии подписи.

Принцип эмиссионного спектрометра

В металлургической промышленности из-за срочности производства необходимо анализировать содержание всех основных элементов в топочной воде, а не только содержание углерода, за очень короткий период времени. .

Спектрометры прямого считывания Spark стали лучшим выбором в отрасли благодаря их способности быстро получать стабильные результаты.

Однако метод предъявляет особые требования к пробоподготовке.

Например, искровая спектроскопия для анализа образцов чугуна требует, чтобы углерод на аналитической поверхности был полностью в форме карбида и не мог содержать свободного графита, иначе это повлияет на результаты.

Некоторые пользователи используют характеристики быстрого охлаждения тонких срезов образцов, которые подходят для белого рта, для определения содержания углерода в чугуне с помощью искровой спектроскопии после того, как образцы превращаются в тонкие срезы.

При анализе образцов проволоки из углеродистой стали с помощью искровой спектроскопии образцы должны обрабатываться строго и помещаться «вертикально» или «плоско» на искровой стол для анализа с использованием небольшого приспособления для анализа образцов, чтобы повысить точность анализа.

3. Рентгеновский метод с волновой дисперсией

Рентгеновские анализаторы с волновой дисперсией позволяют быстро определять одновременно несколько элементов.

Принцип рентгеновского флуоресцентного спектрометра с дисперсией по длине волны

При возбуждении рентгеновскими лучами вторичные рентгеновские лучи (т. Е. Рентгеновская флуоресценция) испускаются внутренними электронами атомов исследуемого элемента в результате сдвиг уровня энергии.

Рентгеновская флуоресцентная спектроскопия с дисперсией по длине волны (WDXRF) — это использование кристаллической спектроскопии и прием дифрагированных характеристических рентгеновских сигналов детектором.

Длины волн характеристических рентгеновских лучей, создаваемых элементами в образце, и интенсивность рентгеновских лучей на каждой длине волны могут быть получены, если спектроскопические кристаллы и контроллер движутся синхронно, а угол дифракции постоянно изменяется. , может быть проведен качественный и количественный анализ.

Этот прибор был разработан в 1950-х годах и привлек внимание своей способностью выполнять одновременные многокомпонентные определения сложных систем, особенно в геологическом секторе, где его конфигурация сыграла важную роль в значительном увеличении скорости анализа.

Однако легкий элементарный углерод имеет низкий выход флуоресценции из-за большой длины волны характеристического излучения.

В тяжелых матричных материалах, таких как сталь, матрица оказывает большое влияние на ослабление поглощения характеристического излучения углерода, что часто вызывает определенные трудности при рентгенофлуоресцентном анализе углерода.

Кроме того, при измерении углерода в стали с помощью рентгеновского флуорометра, если поверхность земли измеряется 10 раз подряд, можно обнаружить, что значение содержания углерода увеличивается.

Поэтому применение этого метода не так распространено, как первые два.

4. Неводное титрование

Неводное титрование — это метод титрования в неводном растворителе. Этот метод можно использовать для титрования некоторых слабых кислот и оснований, которые невозможно титровать в водном растворе.

После выбора подходящего растворителя для повышения его кислотности и щелочности его можно титровать.

Углекислота, образующаяся при CO2 в водном растворе, менее кислая, и ее можно точно титровать путем выбора различных органических реагентов.

Ниже приводится распространенный метод неводного титрования.

① Образец обжигают при высокой температуре в дуговой электропечи, оборудованной анализатором углерода и серы.

Газообразный диоксид углерода, выделяющийся при сгорании, поглощается раствором этанол-этаноламин, и диоксид углерода реагирует с этаноламином с образованием относительно стабильной 2-гидроксиэтиламинкарбоновой кислоты.

③ Титрование неводного раствора с использованием КОН.

Реагенты, используемые в этом методе, токсичны, и их длительное воздействие повлияет на здоровье человека, и с ним трудно работать, особенно при высоком содержании углерода, раствор должен быть предварительно настроен, и небольшая небрежность будет работать от углерода, что приводит к низким результатам.

Реагенты, используемые в методе титрования неводным раствором, в основном легковоспламеняющиеся, и эксперимент включает операцию высокотемпературного нагрева, и оператор должен иметь достаточную осведомленность о безопасности.

5. Хроматография

Детектор пламенного распыления используется в сочетании с газовой хроматографией для нагрева образца в водороде, а затем газовая хроматография газового детектора пламенного распыления используется для обнаружения выделяющихся газов (таких как Ch5 и CO).

Некоторые пользователи используют этот метод для определения следовых количеств углерода в высокочистом железе, его содержание составляет 4 мкг / г, а время анализа составляет 50 минут.

Этот метод подходит для пользователей с чрезвычайно низким содержанием углерода и высокими требованиями к результатам испытаний.

6. Электрохимический метод

Пользователь описал определение низкого содержания углерода в сплавах с помощью анализа потенциала.

После окисления образца железа в индукционной печи газообразные продукты были определены с помощью электрохимического дифференциального анализа ячеек, состоящего из твердого электролита карбоната калия, для определения концентрации углерода.

Этот метод особенно подходит для определения очень низких концентраций углерода и позволяет контролировать точность и чувствительность анализа путем изменения состава эталонного газа и скорости окисления образца.

Метод имел меньшее практическое применение и оставался в основном на стадии экспериментальных исследований.

7. Метод онлайн-анализа

При рафинировании стали часто необходимо контролировать содержание углерода в расплавленной стали в вакуумной печи в режиме реального времени, и есть примеры ученых из металлургической отрасли, которые описали использование информации о выхлопных газах для оценки концентрации углерода.

Количество углерода в жидкой стали оценивалось с использованием расхода, концентрации и расхода кислорода и аргона в вакуумном сосуде во время процесса вакуумного обезуглероживания.

Разработанный пользователем метод быстрого определения следов углерода в жидкой стали и сопутствующем оборудовании.

Газ-носитель вбивается в жидкую сталь, и содержание углерода в жидкой стали оценивается по количеству углерода, который был окислен в газе-носителе.

Подобные методы онлайн-анализа применимы к управлению качеством и производительностью в процессе производства стали.

Проверить эти

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Углеродистая сталь

: свойства, примеры и применение

Углеродистая сталь — это железоуглеродистый сплав, содержащий до 2,1 мас.% Углерода. Для углеродистых сталей не существует минимального указанного содержания других легирующих элементов, однако они часто содержат марганец. Максимальное содержание марганца, кремния и меди должно быть менее 1,65 мас.%, 0,6 мас.% И 0,6 мас.% Соответственно.

Виды углеродистой стали и их свойства

Углеродистую сталь

можно разделить на три категории в зависимости от содержания углерода: низкоуглеродистая сталь (или низкоуглеродистая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь [1].Их содержание углерода, микроструктура и свойства сравниваются следующим образом:

Содержание углерода (мас.%)

Микроструктура

Недвижимость

Примеры

Низкоуглеродистая Сталь

<0,25

Феррит, перлит

Низкая твердость и стоимость.Высокая пластичность, вязкость, обрабатываемость и свариваемость

AISI 304, ASTM A815, AISI 316L

Среднеуглеродистая Сталь

0,25 — 0,60

Мартенсит

Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и вязкость

AISI 409, ASTM A29, SCM435

Высокоуглеродистая Сталь

0.60 — 1,25

Перлит

Высокая твердость, прочность, низкая пластичность

AISI 440C, EN 10088-3

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь — наиболее широко используемая разновидность углеродистой стали. Эти стали обычно имеют содержание углерода менее 0,25 мас.%. Их нельзя закалить термической обработкой (с образованием мартенсита), поэтому обычно это достигается холодной обработкой.

Углеродистые стали обычно относительно мягкие и имеют низкую прочность.Однако они обладают высокой пластичностью, что делает их идеальными для обработки, сварки и низкой стоимостью.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) также часто классифицируются как низкоуглеродистые стали, однако также содержат другие элементы, такие как медь, никель, ванадий и молибден. В совокупности они составляют до 10 мас.% От содержания стали. Высокопрочные низколегированные стали, как следует из названия, обладают более высокой прочностью, что достигается термической обработкой. Они также сохраняют пластичность, благодаря чему их легко формовать и обрабатывать.HSLA более устойчивы к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали.

Сталь среднеуглеродистая

Среднеуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,25–0,60 мас.% И марганца 0,60–1,65 мас.%. Механические свойства этой стали улучшаются за счет термообработки, включающей аутентификацию с последующей закалкой и отпуском, что придает им мартенситную микроструктуру.

Термическая обработка может выполняться только на очень тонких сечениях, однако могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель, чтобы улучшить способность стали подвергаться термообработке и, следовательно, закалке.

Закаленные среднеуглеродистые стали обладают большей прочностью, чем низкоуглеродистые стали, однако это происходит за счет пластичности и вязкости.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь содержит 0,60–1,25 мас.% Углерода и 0,30–0,90 мас.% Марганца. Он имеет самую высокую твердость и ударную вязкость среди углеродистых сталей и самую низкую пластичность. Высокоуглеродистые стали очень износостойкие благодаря тому, что они почти всегда подвергаются закалке и отпуску.

Инструментальные стали и штамповые стали — это виды высокоуглеродистых сталей, которые содержат дополнительные легирующие элементы, включая хром, ванадий, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению очень твердой износостойкой стали, что является результатом образования карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC).

Производство и обработка

Углеродистая сталь

может быть произведена из переработанной стали, первичной стали или их комбинации.

Чистая сталь производится путем объединения железной руды, кокса (полученного путем нагревания угля в отсутствие воздуха) и извести в доменной печи при температуре около 1650 ° C.Расплавленное железо, извлеченное из железной руды, обогащается углеродом из горящего кокса. Оставшиеся примеси соединяются с известью, образуя шлак, который плавает поверх расплавленного металла, откуда его можно извлечь.

Полученная жидкая сталь содержит примерно 4 мас.% Углерода. Затем это содержание углерода снижается до желаемого количества в процессе, называемом обезуглероживанием. Это достигается за счет пропускания кислорода через расплав, который окисляет углерод в стали, образуя монооксид углерода и диоксид углерода.

Примеры и применение

Сталь низкоуглеродистая

Низкоуглеродистая сталь часто используется в деталях кузова автомобилей, конструктивных формах (двутавровые балки, швеллер и уголки), трубах, конструктивных элементах и ​​элементах мостов, а также пищевых банках.

Сталь среднеуглеродистая

Благодаря своей высокой прочности, износостойкости и вязкости среднеуглеродистые стали часто используются для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, коленчатых валов, зубчатых колес и деталей машин, требующих такого сочетания свойств.

Высокоуглеродистая сталь

Из-за высокой износостойкости и твердости высокоуглеродистые стали используются в режущих инструментах, пружинах, проволоке высокой прочности и штампах.

Сравнение свойств и областей применения различных марок

Примеры, свойства и области применения различных углеродистых сталей сравниваются в следующей таблице.

Тип

Название AISI / ASTM

Содержание углерода (мас.%)

Предел прочности на разрыв (МПа)

Предел текучести (МПа)

Пластичность (% удлинения на 50 мм)

Приложения

Низкая

1010

0,10

325

180

28

Автомобильные панели, гвозди, проволока

Низкая

1020

0.20

380

205

25

Трубы, конструкционная сталь, листовая сталь

Низкая

A36

0,29

400

220

23

Строительный

Низкая

A516 Класс 70

0.31

485

260

21

Сосуды под давлением низкотемпературные

Средний

1030

0,27 — 0,34

460

325

12

Детали машин, шестерни, переключатели, оси, болты

Средний

1040

0.37 — 0,44

620

415

25

Коленчатые валы, муфты, холодноголовые детали.

Высокая

1080

0,75 — 0,88

924

440

12

Музыкальный провод

Высокая

1095

0.90–1,04

665

380

10

Пружины, режущие инструменты

Метод определения содержания углерода в стали — китайский поставщик трубопроводных решений

«Углерод» находится в четвертой группе второго цикла периодической таблицы элементов. Это один из самых распространенных элементов в природе. В земной коре, атмосфере и биологии он в основном существует в форме простых веществ и соединений.Наряду с переработкой полезных ископаемых, плавкой минералов, производством материалов и другими процессами он неизбежно будет внедрен в металлические материалы. Углерод оказывает важное влияние на механические свойства, микроструктуру и технологию металлических материалов. Таким образом, точное определение содержания углерода в металлических материалах и связанном с ними сырье имеет важное значение для процесса плавки и производства.

Определение содержания углерода

В соответствии с взаимосвязью между химическими свойствами и морфологическим преобразованием углерода методы определения содержания углерода в металлических материалах можно разделить на химический метод, физический метод и физико-химический метод;

Химические и физико-химические методы

Это относится к специальному методу количественного анализа углерода, который использует метод высокотемпературного сжигания для преобразования углерода в пробе в СО2, отделения его от пробы и последующего определения количества СО2 с помощью соответствующего метода, который состоит из высокотемпературная система сгорания и система обнаружения.
Этот метод подходит для металлических сплавов, минералов горных пород и неорганических неметаллических материалов, которые можно перерабатывать в стружку, гранулы и порошок. Среди них метод высокочастотного сжигания инфракрасного излучения широко и давно используется при анализе содержания углерода в металлических сплавах, таких как сталь, ферросплав, обычные цветные металлы, сплавы на основе никеля, тугоплавкие металлы, твердые карбиды, редкоземельные металлы и т.д. В настоящее время принцип измерения и диапазон применения двух распространенных методов высокотемпературного горения при испытании содержания углерода в металлических материалах следующие:

Объемный метод высокотемпературного горючего газа

Принцип определения показан на рис.1: образец нагревается в высокотемпературной печи и сжигается кислородом, так что углерод в образце количественно окисляется до CO2. Смешанный газ собирается в измерительной трубе после удаления серы агента, и измеряется объем. Затем смешанный газ проходит через абсорбер с раствором гидроксида калия для поглощения CO2, а оставшийся кислород возвращается в газоизмерительную трубку. Это объем образовавшегося CO2, и рассчитывается содержание углерода.
Метод имеет преимущества быстрой работы, низкой стоимости, простой процедуры и высокой точности.Он подходит для определения содержания углерода более 0,10%. Усовершенствованный газовый волюметрический метод используется для измерения высокого содержания углерода. Диапазон измерения составляет 5% — 21%, а точность измерения составляет около 0,03%, что может соответствовать требованиям точности измерения углерода в цементированном карбиде.

Фигура 1

Метод высокочастотного горения с инфракрасным поглощением

Принцип измерения этого метода заключается в том, что в присутствии флюса кислород вводится в высокочастотную индукционную печь.Высокочастотная печь заставляет образец быстро нагреваться и плавиться, а газ CO2, генерируемый печью, попадает в инфракрасную абсорбционную ячейку. После того, как инфракрасный свет поглощается газом CO2 в абсорбционной ячейке, он падает на детектор. Интенсивность света, соответствующая концентрации газообразного CO2, измеряется детектором, который преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоэлектрического детектора в компьютере. После нормализации была получена массовая доля углерода.
Температура нагрева может достигать 1700-2000 ℃, что способствует определению огнеупорных образцов с низким содержанием углерода и подходит для определения содержания углерода 0,001-10%.

Физический метод

В зависимости от интенсивности спектральной линии, излучаемой образцом при высокотемпературном возбуждении, можно напрямую измерить содержание углерода, что относится к методу многоэлементного и многоканального одновременного экспресс-анализа. По разным принципам обнаружения его можно разделить на эмиссионную спектрометрию и другие методы.
Применение этого метода в основном сосредоточено на материалах из чугуна и стали. Из-за особых требований к форме и размеру образцов или невозможности проведения точного количественного анализа область его применения ограничена.

Использовалась эмиссионная спектрометрия

Качественный и количественный анализ осуществляется с использованием характеристических спектров и интенсивностей атомов и элементов. По различию источников возбуждающего света его можно разделить на эмиссионную спектрометрию искрового источника (Spark-OES), эмиссионную спектрометрию тлеющего разряда (GD-OES) и лазерно-индуцированную эмиссионную спектрометрию (LIBS).Спектрометрия излучения источника искры подходит для быстрого анализа объемных металлических сплавов и может выполнять автоматический интеллектуальный анализ производства стали. Эмиссионная спектрометрия тлеющего разряда (Gdes) подходит для контроля поверхности и анализа глубины металлических материалов. Он использовался для определения углерода в некоторых материалах из чугуна и стали. Спектрометрия с лазерным излучением подходит для неразрушающего (минимально инвазивного) анализа точечной коррозии на месте и подходит для анализа состава стали.

Другие методы

Помимо спектральных методов, существуют рентгеновская флуоресцентная спектрометрия (XRF), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), масс-спектрометрия тлеющего разряда (GD-MS) и так далее. XRF подходит для инспекции на месте и лабораторного количественного анализа металлических сплавов, геологических образцов и неметаллических материалов; XPS подходит для полуколичественного анализа состава поверхности и анализа валентного состояния элементов порошковых образцов; GD-MS подходит для анализа микроэлементов и ультра-микроэлементов в материалах высокой чистоты и металлических сплавах, что незначительно упоминается при определении содержания углерода в низколегированной стали и жаропрочных сплавах.

Семь методов определения содержания углерода в стали

В настоящее время к основным методам анализа содержания углерода в металлах относятся метод сжигания, метод эмиссионной спектрометрии, газовый волюметрический метод, метод титрования неводных растворов, метод инфракрасного поглощения и метод хроматографии. Поскольку каждый метод имеет определенную область применения, и на результаты влияют многие факторы, такие как форма углерода, возможность полного высвобождения углерода во время окисления, пустое значение и т. Д., точность одного и того же метода различается в разных случаях. В этой статье кратко описаны методы анализа углерода в металлах, обработка проб, инструменты и области применения.

Метод инфракрасного поглощения

Метод инфракрасной абсорбции сжиганием, основанный на методе инфракрасной абсорбции, представляет собой специальный метод количественного анализа углерода (и серы).
Принцип заключается в том, что образец сжигается в потоке кислорода для образования CO2. Под определенным давлением энергия, поглощаемая СО2, прямо пропорциональна его концентрации.Следовательно, содержание углерода можно рассчитать путем измерения изменения энергии до и после прохождения газа CO2 через поглотитель инфракрасного излучения.
В последние годы технология инфракрасного газового анализа быстро развивалась, и также быстро появляются различные аналитические инструменты, основанные на принципе высокочастотного индукционного нагрева и поглощения инфракрасного спектра. Для определения углерода и серы методом высокочастотного сжигания в инфракрасном диапазоне необходимо учитывать следующие факторы: сухость, электромагнитная индукция, геометрический размер, количество образца, тип потока, соотношение, последовательность и количество добавления, а также установка пустого значения.
Этот метод имеет преимущества точного количественного определения и меньшего количества помех. Он подходит для пользователей, которые предъявляют высокие требования к точности определения содержания углерода и имеют достаточно времени для обнаружения в процессе производства.

Эмиссионная спектрометрия

Когда элемент термически или электрически возбужден, он переходит из основного состояния в возбужденное состояние, а возбужденное состояние самопроизвольно возвращается в основное состояние. В процессе возврата из возбужденного состояния в основное состояние характеристическая спектральная линия каждого элемента будет освобождена, и его содержание может быть определено в соответствии с интенсивностью характеристической спектральной линии.
В металлургической промышленности из-за срочности производства необходимо в короткие сроки анализировать содержание всех основных элементов в топочной воде, а не только содержание углерода. Эмиссионный спектрометр Spark с прямым считыванием данных стал лучшим выбором в отрасли благодаря быстрым и стабильным результатам. Однако у этого метода есть особые требования к пробоподготовке.
Например, при анализе образцов чугуна с помощью искровой спектрометрии углерод на анализируемой поверхности должен быть в форме карбидов, а свободный графит не допускается, в противном случае это повлияет на результаты анализа.Содержание углерода в чугуне определяли с помощью искровой спектрометрии после превращения образца в чешуйки с использованием характеристик быстрого охлаждения и хорошего белого литья.
При анализе образцов линейной углеродистой стали с помощью искровой спектрометрии необходимо строго обрабатывать образцы и помещать образцы «вертикально» или «лежа» на искровой стол с использованием небольшого приспособления для анализа образцов, чтобы повысить точность анализа.

Рентгеновский метод с волновой дисперсией

Рентгеновский анализатор с дисперсией по длине волны может использоваться для быстрого одновременного определения нескольких элементов.
При возбуждении рентгеновскими лучами электроны внутреннего слоя атома тестируемого элемента претерпевают переход на энергетический уровень и испускают вторичное рентгеновское излучение (то есть рентгеновскую флуоресценцию). Спектрометр рентгеновской флуоресценции с дисперсией по длине волны (WDXRF) использует кристалл для разделения света, а затем детектор получает сигнал рентгеновского излучения с дифракционной характеристикой. Если кристалл и детектор движутся синхронно и угол дифракции постоянно изменяется, можно получить длину волны и интенсивность характеристического рентгеновского излучения, создаваемого различными элементами в образце, которые можно использовать для качественного и количественного анализа.Этот инструмент был выпущен в 1950-х годах. Он привлек большое внимание, поскольку может одновременно определять многокомпонентность сложной системы. Этот инструмент был настроен последовательно, особенно в геологическом отделе, что значительно повысило скорость анализа и сыграло важную роль.
Однако характерная длина волны излучения легкого элемента углерода большая, выход флуоресценции низкий, а поглощение и ослабление характеристического излучения углерода матрицей в тяжелых матричных материалах, таких как сталь, часто трудно анализировать с помощью XRF.Кроме того, когда углерод в стали измеряется рентгеновским флуоресцентным спектрометром, если поверхность шлифованного образца непрерывно измеряется 10 раз, можно обнаружить, что содержание углерода увеличивается. Поэтому применение этого метода не так широко, как первых двух.

Титрование безводным раствором

Титрование неводным раствором — это метод титрования в неводном растворителе. Этот метод можно использовать для титрования некоторых слабых кислот и слабых оснований, которые нельзя титровать в водном растворе, путем выбора подходящих растворителей и повышения их кислотности и основности.Угольная кислота, образующаяся из раствора CO2 в воде, имеет слабую кислотность, которую можно точно титровать, выбирая различные органические реагенты.
Ниже приводится широко используемый метод неводного титрования:

  • ① Образцы обжигались при высокой температуре в дуговой печи, оборудованной анализатором содержания серы в углероде.
  • ② Газообразный диоксид углерода, выделяющийся при сгорании, абсорбируется раствором этанола и этаноламина, а диоксид углерода вступает в реакцию с этаноламином с образованием стабильной 2-гидроксиэтиламинкарбоновой кислоты.
  • ③ Koh использовался для титрования неводных растворов.

Реагент, используемый в этом методе, токсичен, длительный контакт повлияет на здоровье человека, и с ним трудно работать, особенно при высоком содержании углерода, раствор необходимо предварительно настроить, и если на содержание углерода не обращают внимания до, результат будет низким. Реагенты, используемые при титровании неводных растворов, в основном легковоспламеняющиеся, и в эксперименте участвует операция высокотемпературного нагрева, поэтому операторы должны иметь достаточную осведомленность о безопасности.

Хроматография

Детектор пламенного распыления сочетается с газовой хроматографией для нагрева образца в водороде, а затем выделяемые газы (такие как Ch5 и CO) обнаруживаются газовой хроматографией на пламенном детекторе распыления. Некоторые пользователи использовали этот метод для определения следов углерода в железе высокой чистоты, его содержание составляет 4 мкг / г, а время анализа составляет 50 мин.
Метод подходит для пользователей с очень низким содержанием углерода и высокими требованиями к результатам обнаружения.

Электрохимический метод

Некоторые пользователи ввели использование потенциометрического анализа для определения содержания низкоуглеродистого сплава в сплаве: после окисления образца железа в индукционной печи газообразные продукты анализируются и определяются ячейкой электрохимического концентрирования, состоящей из твердого электролита карбоната калия. чтобы определить концентрацию углерода. Этот метод особенно подходит для определения углерода с очень низкой концентрацией.Точность анализа можно контролировать, изменяя состав эталонного газа и скорость окисления образца и чувствительность.
Практическое применение этого метода меньше, большинство из них находится в стадии экспериментальных исследований.

Оперативный анализ

При рафинировании стали часто необходимо контролировать содержание углерода в жидкой стали в вакуумной печи в режиме реального времени. Некоторые ученые в металлургической промышленности представили пример оценки концентрации углерода с использованием информации об отходящем газе: содержание углерода в расплавленной стали оценивается с использованием потребления и концентрации кислорода в вакуумном сосуде и скорости потока кислорода и аргона во время вакуума. обезуглероживание..
Кроме того, пользователи разработали экспресс-метод и связанные с ним инструменты для определения следов углерода в расплавленной стали: газ-носитель вдувается в расплавленную сталь, а содержание углерода в расплавленной стали оценивается по окисленному углероду в носителе. газ.
Аналогичный метод оперативного анализа подходит для управления качеством и производительностью в сталеплавильном процессе.

Резюме

После десятилетий развития аналитический метод углерода в металлических материалах постепенно сформировал аналитический метод, основанный на методе поглощения высокочастотного инфракрасного излучения.Стандарты, установленные традиционными методами анализа, такими как газовый волюметрический метод, постепенно заменяются стандартами метода поглощения высокочастотного инфракрасного излучения. Однако из-за особых требований к спектрометрии материалов и искровой эмиссии применение этого метода ограничено.
В настоящее время тенденция развития методов обнаружения углерода заключается в постоянном расширении области применения и диапазона измерения метода инфракрасного поглощения высокочастотного индукционного сгорания, чтобы стандартизировать методы обнаружения многих материалов; постоянно повышать точность и точность методов многоэлементного твердотельного анализа, представленных спектральным анализом; в то же время необходимо разрабатывать и производить больше стандартных образцов с различными типами материалов и разными градиентами содержания углерода, чтобы лучше служить металлургии, переработке полезных ископаемых, материалам и другим областям исследований.

Источник: Network Arrangement — Китайский производитель нержавеющих фланцев — Yaang Pipe Industry (www.epowermetals.com)

(Yaang Pipe Industry — ведущий производитель и поставщик изделий из никелевых сплавов и нержавеющей стали, включая фланцы из супердуплексной нержавеющей стали, фланцы из нержавеющей стали, фитинги из нержавеющей стали, трубы из нержавеющей стали. Продукция Yaang широко используется в судостроении, атомной энергетике, судостроении. машиностроение, нефтяная, химическая, горнодобывающая промышленность, очистка сточных вод, резервуары для природного газа и высокого давления и другие отрасли.)

Если вы хотите получить дополнительную информацию о статье или поделиться с нами своим мнением, свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Содержание углерода — обзор

1.6.5 Обезуглероживание

Содержание углерода в конвертерном конвертере не может быть очень низким, несмотря на донное перемешивание, поскольку окисление железа начинает сильно возрастать, когда [C] достигает 0,03% (см. Главу 1.4). Сверхнизкоуглеродистые марки (стали ULC) разработаны и производятся в больших тоннажах, например.г., для листов глубокой вытяжки. Максимальные требования к углероду снизились со 100 ppm (0,01%) до макс. 30 или даже 20 промилле. Поскольку невозможно полностью избежать загрязнения углеродом (улавливания), целевое значение после вакуумной обработки должно составлять 10–20 частей на миллион. Этого можно добиться за счет вакуумного обезуглероживания. Основная реакция обезуглероживания:

(1.6.44) C + O = COg

(1.6.45) K44 = pCOaC⋅aO

В таблице 1.6.1 произведение растворимости a C a O было присвоено значение 2.386 × 10 — 3 [1]. Сообщалось как о более низких, так и о более высоких значениях, например, 2,02 × 10 — 3 [37]. В области с низким содержанием углерода и высоким содержанием кислорода также имеет место другая реакция:

(1.6.46) CO + O = CO2g

Образование CO 2 , таким образом, снижает содержание растворимого кислорода в небольшом количестве. При высоком содержании углерода взаимодействие углерода с кислородом начинает влиять, так что кривая концентрации для раскисления имеет тенденцию к изгибу (см. «Диаграмма раскисления», рис. 1.6.2 ранее). Термодинамическая основа вакуумного обезуглероживания была изучена путем расчета равновесия [C] — [O] при 1600 ° C при различных давлениях от 1 до 0,001 бар (= 1 мбар) на рисунке 1.6.18. Изображение ограничено макс. 0,05% C, что представляет интерес для производства сталей ULC. Также проведена стехиометрическая линия углерод-кислородной реакции. Чтобы реакция «самообезуглероживания» протекала должным образом, соотношение кислород: углерод должно быть выше линии, когда начинается вакуумная обработка.В области 1 схематично показаны такие условия после конвертерного процесса с комбинированной продувкой инертным газом, когда содержание [O] немного ниже линии равновесия при давлении 1 бар. Если используется чистая продувка сверху, значения будут выше линии из-за перенасыщения кислородом. Начиная с участка 1, вакуумное обезуглероживание происходит согласно пунктирной стрелке и, наконец, переходит в левый нижний угол из-за образования CO 2 . В принципе, процесс должен происходить и по стехиометрической линии, но там движущая сила (химическая разность потенциалов) меньше, и реакция протекает очень медленно при самом низком содержании [C].

Рисунок 1.6.18. Углеродно-кислородные равновесия при различных парциальных давлениях CO при 1600 ° C. Также показаны стехиометрическая линия [C] — [O] и возможные пути обезуглероживания в вакууме.

В некоторых процессах можно продувать кислород под вакуумом. Тогда нет необходимости иметь сверхстехиометрическую начальную точку для процесса, но он может быть запущен в области 2 или даже справа от нее. Подача кислорода может быть запущена в начале (верхний маршрут) или при приближении к критически низким значениям (нижний маршрут).Такими процессами являются, например, VOD и RH-OB (процесс циркуляции Ruhrstahl – Heraeus с продувкой кислородом). Как показывает термодинамическое объяснение на рисунке, любая реакция в глубине стальной ванны маловероятна; углерод-кислородная реакция возможна только на границах раздела сталь / газ или в непосредственной близости от них. Самообезуглероживание может происходить в пузырьках аргона внутри расплава, в то время как реакция при надувании сверху O 2 может происходить, главным образом, вблизи зоны воздействия струи. Во всяком случае, очевидно, что фактором, регулирующим скорость, является массоперенос реагентов.В этом случае главный вопрос заключается в том, как подвести [C] к месту реакции, где имеется кислород, в результате продувки O 2 . Барботаж газа вызывает эффект «гигантского насоса», который заставляет расплав течь вверх в центре ковша (при условии, что сопла расположены по центру) и вниз по стенкам. Поднимающиеся пузырьки газа образуют «купол» на верхней поверхности, пузырьки лопаются, и газы выпускаются в вакуумное пространство (фактически газовая фаза низкого давления с Ar, CO, H 2 , N 2 ).Жидкая сталь продолжает эксцентрично течь по стенкам, а затем вниз.

Кинетика обезуглероживания очень похожа на процесс удаления водорода и может быть описана соответствующими уравнениями. Как обсуждалось, термодинамическая движущая сила зависит от давления и, таким образом, регулируется в пределах ограничений оборудования. Константа скорости зависит от эффективности перемешивания (своего рода «скорость обновления поверхности») и, таким образом, сильно зависит от количества перемешиваемого газа, перепада давления, конструкции реактора, характера потока и т. Д.Время обработки в вакууме во многом зависит от целевого содержания углерода, начальных условий, а также имеющихся технологий и оборудования. Для сверхнизкоуглеродистой стали и стали IF минимальные максимальные значения могут быть 20 ppm или даже ниже. Типичное время лечения находится в диапазоне 15–40 мин.

Обеспечение абсолютной надежности при измерении содержания углерода в стали

Неправильный анализ содержания углерода в стали может привести к множеству проблем, что делает точный и надежный анализ углерода критически важным.Наш эксперт по OES Вилли Сандерс выясняет, почему…

Углеродистая сталь используется уже почти 2000 лет, но приобрела известность в конце промышленной революции, когда производители стали действительно начали использовать свойства, которые небольшое количество углерода может придать изделиям из железа. Углеродистая сталь тверже и прочнее, чем сырое железо, что делает ее идеальной для строительства и для целого ряда производственных условий. Углеродистая сталь делает нашу жизнь лучше, от зданий до кастрюль и транспортных средств.

Однако для правильного применения необходимо знать точное содержание углерода в стали или нержавеющей стали. Несмотря на всю прочность углерода, присущего данной марке стали, его присутствие влияет на хрупкость, температуру плавления и обрабатываемость вещества. Большая часть углеродистой стали имеет содержание углерода от 0,15 до 2%. В сплавах, таких как группа аустенитных нержавеющих сталей марки L, содержание углерода должно быть ниже 0,03%, и такие небольшие количества, как этот, представляют проблему для надежного обеспечения правильных пропорций.

Вы бы рискнули?

Неправильный анализ углеродистой и нержавеющей стали марки L может привести к разного рода трудностям. Содержание углерода в веществе не только определяет его прочность и хрупкость при применении, но и влияет на то, как металл может обрабатываться. Если кусок стали был неправильно классифицирован и впоследствии превратился в деталь, его поломка из-за слишком тонкой или слишком хрупкой стали приведет к механическому повреждению. Это может привести к дорогостоящему отзыву продукции, судебным искам и потере репутации.Поэтому надежный контроль качества жизненно важен.

Неправильно отсортированный кусок углеродистой или нержавеющей стали класса L также может быть обработан при неправильной температуре или с использованием процесса, для которого он не подходит. В конечном итоге это может привести к разрушению материала, увеличению количества отходов и дополнительным затратам на замену.

Некоторые из наиболее распространенных проблем, возникающих в результате неправильного анализа или ложной штамповки углеродистой и нержавеющей стали, обнаруживаются после их сварки. Использование методов сварки и температур, не подходящих для конкретного металла, приводит к обесцвечиванию, коррозии и даже поломке.Например, можно потерять десятилетия срока службы теплообменника из сплава, если он будет установлен на фланец, сделанный из неправильно указанного металла.

От литейных цехов до фабрик и лабораторий правильное содержание углерода является важной задачей во всех отраслях промышленности.

Положительная идентификация

Производители и все участники цепочки поставок углеродистой стали нуждаются в сверхнадежном способе анализа образцов стали на содержание углерода перед его использованием. Искровая оптическая эмиссионная спектроскопия (OES) — это технология, которой доверяют тысячи производителей стали за ее быстрые, точные и надежные результаты анализа углерода.OES обеспечивает быструю и надежную идентификацию всех соответствующих элементов в стали — углерода, кремния, марганца, фосфора, серы, хрома, никеля, бора, азота и других — без затрат или неудобств, связанных с отправкой образцов для влажного анализа в лаборатории. OES также является рекомендуемым методом для обеспечения соответствия API 5L, а также другим мировым отраслевым стандартам.

Надежное решение

Доступны как лабораторные, так и мобильные решения OES, обеспечивающие быструю и точную проверку марок углеродистой и нержавеющей стали.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *