Способ определения легирующих примесных элементов и газов в сплавах

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к литейному про иззодствуз и позволяет с высокой vcr костью определять со зрханнй -;их, примесных элементов и газов в с::;;а L-C.X Цель - повышение точности ог;рг.дзлгкия содержания элементов. Для того одновременно с известным и не ... :- ег-ткым содержанием элементов про- f:f;i о :ла ;;дают ниже температуры конца .тхкггалдизаиии, по кривой охлаждения ;-1со.:::ят температуры эвтектического превращения и солидуса, которую опрецел. тт-ст по пику дифференциальной кри- ::. .ия и по отношению разнос ; ге псра ур эвтектического превоаценкя и солидуса к температуре солидуса . и по тарировочному графику находят содержание определяемого элемента . Высокая точность и возможность корректировки состава в процессе приготовления сплава позволяют предс-твг.л-титъ брак литья по химическому ::ост .-: У у, I ил.. 2 табл.

./я я 1 с т! ж p

РЕОГ1УЕ Л!/":.i,;,- с / 01 NI 33/20

<« лс/ .,ff g то/В, (;->,: .; 1;г

,, / 1

В ° - С- З С-./ Я- -,,- / р i 190727, кл °:„-- GI .Х,3:3/20,,; 8 -;.

ЩРРЦ;0@Д, Зп ;.!1Е ;0В И ГАЗОВ В С л. = . . (57) Изобре гение от": Осится к метал-. лургии, в частности к литейном проностьк /преляпп .. I; г; ".;;:;ар/ -*

Изобретение О",--,Оси;. я к I.;e, апЛУРГИИ И ЛитЕйНОМУ Про. / З ВОД гвл В час гности к способ 9 и Опг/одоления цержанкя элемен гов и г/IOOB В сплав / и может бы I; использовано IlpH произ—

Водстве сплавов и MeтяллОВ плавление и последуюшем и =:-I o . ОВ, . :енин ли гт-,;-и и— талек и-. Иих с цель ;: прггнози".-.,Ванин и обеспечения требуе. Ого уров:-:я физи. — .

I/o и е х а н и I e e I, H x c I. c /-I c .; R, О б у ело В.-, е н— ных х тмичяским. сост&?Оt! сплавoR

Цель, H,*Обретени;.I — повышение точ— -О/ т;1 < ПР ДЕЛ Енич О - ЕЛ/;.а -, .q Я Э П э.,/РВ—

:,::х, -:Оимесных элементов и газов в !, ль — повышение точности

О-;:-делания содержания элементов. Для

Од-.овременно с известным и не=.--.: †:ым содержанием элементов Ilpo

-:.ла;;;дают ниже температуры конца а;лизапии, по кривой охлаждения т ..-гмпературы эвтектического., e.-рс ения и солидуса, которую опрело пику дифференциальной кри..ия и по отношению разнос::сра" =p IITeKTH ecKOI o llpeIInaтания и солиду-са к температуре соли— дуса. и по тарировочному графику накоп-:-. содержание определяемого эле.»ен а. Высокая точность и Возможность коррсктирОВки сОстаВа В процессе приготовления сплава позволяют пре..- г=,--.т -.ь брак литья по химическому

- О-. .: —., ..: Пл., 2 табл.

Предложенный способ включает отбор п-.о-", с и"-.Rестным и неизвестным содеропределяемого элемента,, охлажд .---. О.. измерение и запись изменения

-eIIHepàTópû во времени, причем одноВре:".вино с указанными сплавами испытыВ/и:->г сплав. свободный от определяемо=:л мента, при этом пробы охлаждают .зо -.eмпературы ниже температуры пред-.Опагаемого конца КРисталлизации (Т к), HÿõoLJ T сначала температуру эвтекти.ческого ПРеВРащениЯ (тз т), затем тем" р;.-. уо ooëèJIóñà (Тсол) определяемую по пику кривой производной температу3 1636766 ° 4 ры по времени, и по величине критерия мени, 4 — расчетная температура Т конца кристаллизации, 5 -максимальная разность температур Д ©, 6 †. температура Т эвтектического превращения, 7 — температура Т „ неравновесного солидуса.

По положению площадки эвтектического превращения находили температуру T z а затем разность ОТ = Т

Т „ и величину безразмерного крите3Т рия —, Перечисленные операции по

5

10 разработанной программе выполнялись с помощью ЭВИ. Кроме того, в ЭВИ вводились данные химического анализа проб по определяемому элементу, после чего

ЭВИ рассчитывала и выполняла построение тарировочного графика в виде (3ZJ = fi — )

ЗТ Т „ для каждого определяемого элемента.

При отливке проб с неизвестным содержанием определяемого компонента была осуществлена проверка соответствия определения содержания определяемого компонента по величине критерия

Т

), которая показала возможность

TMh

ЗО

Щ

Т„„- Т„. ()е пользуясь тарировочным

Т сал графиком, находят содержание определяемого элемента.

Пример. Проводили плавку сплава AK9N2, имеющего содержанйе легирующих элементов на нижнем уровне. Затем разливали сплав (по отдельным тиглям и вели дошихтовку сплава определяемыми элементами (например, медью, магнием; цииком и др.). В тигли вводили последовательно увеличивающиеся добавки определяемого элемента, затем проводили распределение добавок последовательным нагреванием каждого тигля.

Готовые сплавы использовали для одновременной записи кривых затвердевания, изготавливая пробы с помещенными в них термопарами. Термопары подключали к специальной установке для измерения и записи кривых температура-время и первой производнои температуры по времени. Определяли химическим и спектральным способом содержание определяемого, элемента в каждой пробе. Содержание водорода устанавливали с помощью газоанализатора ITHAC-2002. установка для одновременного термического анализа нескольких проб сплава включала в себя следующие приборы (фирма "Хьюлет Паккард" ): цифровой вольтметр PH 3421A; калькулятор

HP 41Сх; печатающее устройство HP

82162А; магнирный диск НР 9114, Одновременно с записью велась обработка данных цо специальной программе, составленной на языке "BASIC

20, 40" с помощью блока из мини-ЭВИ

HP 9845В и мини-ЭВИ 226(9000), печатающего устройства 82906А, магнитного диска "Винчестер" HP 9133 и магнитных носителей 92192А, Окончание затвердевания проб во времени и температуру (Т д ) определяли по пику первой производной температуры по времени.

На чертеже представлены кривые температура-время.

На чертеже использованы обозначения: 1 — кривая и изменения температуры Т; = Т©а,„,(-М ;), где Т; — температура в i-й момент времени (, ); коэффициент угла наклона кривой, 2 экспериментальная кривая изменения температуры (Т) во времени (c) T = f(Ф), 3 - экспериментальная кривая первой производной температуры по вреиспользования предлагаемого способа на примере сплава АК9И2. Тарировочные графики в этом случае описываются с

95%-ной достоверностью регрессионными уравнениями, приведенными в табл,l, где r — вычисленное значение коэффициента корреляции; r — его минимально допустимое значение для

95X/-ной достоверности. Сравнительные данные предлагаемого и известного способов приведены в табл.2.

Использование предлагаемого способа определения содержания легирующих примесных элементов и газов обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: возможность одновременного контроля нескольких элементов, содержание которых лимитируется требованиями производства; возможность проведения операций модифицирования, дегазации рафинирования расшихтовки и других при неудовлетворительных результатах анализа готового расплава по нескольким элементам и предотвращения брака литья при несоответствии химического состава техническим условиям;

5 1636766 более высокую точность определения содержания элементов, имеющихся в расплаве. личающийся тем, что, с целью повышения точности определения, охлаждение проводят до температуры ниже конца кристаллизации сплавов, по кривой охлаждения .находят температуры эвтектического превращения и солидуса, которую определяют по пику дифференциальной кривой охлаждения, и по отношению разности температур эвтектического превращения и солидуса к температуре солидуса по тарировочному графику находят содержание определяемого элемента, Т а б л и ц а 1

Уравнение

Вид уравнения

Y = 16,11Х вЂ” 0,80

5,91 Х -0,65

3,39Х вЂ” 0,37

6Х вЂ” 0,57

0,53Х вЂ” О,ll

Г

I 14g + Znj, % (НД, см / 100 г Ме

Таблица 2

Параметр

1 I

ТЗет - С

Т„„., С

О Т, град Тсол

560 568

460 480

100 88

0,22. 0,18

570

556

440

510

116

0,12

0,25

1,30

2,20

2,50

2,45

2,45 2,45

2,45 известному предложенному

2,10

2,44

1,13

3,38

88,5

2,0

29,0

11,4 известному предлагаемому

4,55

2,4

2,0

13,1

0,23

0,57 0,35

0 65

Формула изобретения

Способ определения легирующих примесных элементов и газов в сплавах с помощью тарировочных графиков, включающий отбор проб с известным содер жанием определяемого элемента, осаждение, измерение и запись изменения температуры пробы во времени, о т—

Фактическое содержание меди в пробах,мас.

Расчет содержания меди по способу, мас.%:

Относительная погрешность расчета содержание меди по способу, мас.%:

Фактическое содержание магния в пробах, мас.%

0,996 0,950

0,655 0,632

0 981 0 950

0,879 0,811

0,476 0,468

Пробы с ДТ„щк = 170 град

1636766

0,45 известному

0,45 0,45

0,45 предлагаемому

0,83

0,65

0,41

0,06

2i,1

30,8

26,6

95,7

27,7

14,0

17,1

73,9

0,35

0„13

0,25

0,25

0,25

0,23

28,6

4,2 известному

31,6 предлагаемому

4,0

4,2

10,5

Расчет содержания магния по способу, мас,X:

Относительная погрешность расчета содержания магния по способу, мас.X: известному предлагаемому

Фактическое содержание водорода в пробах, см /100 где

Расчет содержания водорода, по способу, ем /100 г Ме: известному предлагаемому

Относительная погрешность расчета содержания водорода по способу, Ж: а (з

0,25

0,24

Продолжение табл.2

92,3

23,5