Способ определения количества свободного углерода в чугуне

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сфез Сеаатскнх

Соцналнетнчеакнх

Реслублнк

{nI877416

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу (22) Заявлено 261179 (21) 2846718/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 301081. Бюллетень Н9 40

Дата опубликования описания 30.1081

Р1)М. К,.

G N 27/72

Государственный комитет

СССР яо аелам изобретений и открытий (5З) ПЖ536. 42 (088. 8) t

A.ß.Áåòåíüêoâà, P.Е.Ершов и T.Ã,Èâàíåíêî (72) Авторы изобретения

Институт физики им.Л.В.Киренского Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СВОБОДНОГО

УГЛЕРОДА В ЧУГУНЕ

Изобретение относится к физикохимическому анализу металлов и спла- вов и может быть использовано для определения количества свободного углерода в чугуне.

Известен способ определения весового содержания свободного углерода

O (графита ) в чугуне.

В контролируемом образце чугуна высверливают стружку, взвешивают ее и растирают в возможно более мелкий порошок, стараясь избежать потерь.

Полученный порошок растворяют в азотной кислоте и раствор пропускают через асбестовый фильтр, на котором оседает графит, не растворившийся в азотной кислоте. В специальном аппарате поджигают фильтр с осадившимся на нем графитом, а полученный при сгорании графита углекислый газ поглощают едким натром. По увеличению веса едкого натра судят о количестве углекислого газа, а значит и о количестве свободного углерода по взятой навеске чугуна.

Согласно известному способу результаты трех последовательных измерений не должны отличаться более чем. на 0,1% при содержании свободного углерода оТ 2,5 до ЗЪ. Таким образом, способ .нормирует лишь случайную ошибку (1) .

Недостатком этого способа определения содержания свободного углерода в чугуне является его большая трудоемкость. На анализ одного образца требуется около четырех часов.

Наиболее бщ эким к предлагаемому является способ.контроля содержания углерода в стали, основанный на изменении объема магнитной фазы при прохождении через точку Кюри цементита и вытекающем отсюда изменении магнитного потока через контролируемый образец. Он заключается в отливке пробного образца в кокиль, охлаждЕнии с произвольной скоростью от 700 до 500ОС, охлаждении в изотермичес.кой ванне до 230-330 С, намагничивании образца постоянным полем до насыщения и измерении приращения магнитного потока при охлаждении образца от 230-330 С до 40 С. IIa изменению магнитного потока судят о содержании углерода в стали (2).

Относительное изменение магнитного потока соответствует процентному содержанию цементита в стали и не превышает 3-5%, что определяет недостаточную чувствительность метода.

877416

Цель изобретения — увеличение чувствительности контроля и упрощение способа, Поставленная цель достигается тем, что контролируемое изделие намагничивают до насыщения переменным полем и из вторичной ЭДС, наведенной в искательной катушке, выделяют ее третью гармонику, а о количестве свободного углерода судят по отношению амплитуд третьей гармоники вторичной ЭДС при

250 и 20 С по формуле

Юо

С =а+Ь----, з свод Е о з где Š— амплитуда третьей гармони25о ки при 250 С; о

2о

F > — амплитуда третьей гармоники при 20сС; .С вЂ” количество свободного уг-: лерода, 0 и Π— коэффициенты линии perpecсии.

Физическая основа увеличения чувствительности при намагничивании контролируемого изделия переменным полем состоит в том, что при намагничивании переменным полем границы областей спонтанного намагничивания (доменов) в железной матрице чугуна (феррите) совершают колебатеЛьное движение. Подвижность их определяет величину амплитуды третьей гармоники. Включения немагнитного графита и слабомагнитного цементита яв-, ляются препятствиями на пути движения доменных границ и уменьшают их подвижность. Причем включения графита играют значительно большую роль, чем включения цементита в силу их большого (на порядок) размера и неп- равильной формы (цементит кристаллизуется в видй пластинок, включения аморфного графита имеют вид розеток).

На поверхности как графитовых, так и цементитовых включений образуются магнитные заряды, причем в силу близкого расположения. обоих видов включений эти заряды взаимодействуют между собой. При прохождении через точку Кюри цементита его намагниченность падает до нуля и величина магнитных зарядов на поверхности цементитовых включений повышается примерно втрое.

Вследствие взаимодействия зарядов на границах включений обоих типов ! это приводит К увеличению магнитных зарядов и на границах графитовых включений, а значит и к увеличению их тормозящего действия на движение доменных границ. Поэтому амплитуда третьей гармоники уменьшается, причем ее изменение пропорционально количеству тормозящих центров, т.е. количеству свободного углерода (графита).

На фиг.1 показана схема реализации способа, на фиг.2 — зависимость показаний измерителя от процентного

45 содержания свободного углерод . намагничиваемом чугунном образце, определенном в соответствии с ГОСТ.

Контролируемое изделие 1 намагничивают поочередно. до насыщения пере:менным магнитным полем с помощью обмоток 2 (при комнатной температуре) и 3 (при 250 С). Обмотки 2 и 3 соединены последовательно с батареей 4 конденсаторов, служащей для увеличения силы намагничивающего тока и уменьшения коэффициента нелинейных искажений при настройке контура в резонанс (с частотой тока). Из ЭДС, возникающей в искательных катушках 5 и 6 с помощью избирательных фильтров

7 и 8, выделяют третью гармонику и подают на два входа измерителя 9 отношения амплитуд, который показывает отношение амплитуд третьей гармоники при 250 С и при комнатной температуре.

Методом наименьших квадратов получена формула, связывающая С с

eeoc

2so

- Е уд - = О, 2 8 5+0, 20 6С с во, % з

Среднее квадратичное из отклонений экспериментальных точек от линии регрессии составляет 0,2% С Вс . Это определяет точность предлагаемого способа.

Формула изобретения

Способ определения количества свободного углерода в чугуне, заключающийся в том, что контролируемое изедлие намагничивают, нагревают до

250 С и определяют его магнитные хао рактеристики при 250 и 20 С, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и упрощения способа, контролируемое изделие намагничивают до насыщения переменным полем, из вторичной электродвижущей силы выделяют ее третью гармонИКу, а количество свободного углерода определяют по отношению амплитуд третьей гармоники вторичной ь электродвижущей силы при 250 и 20 С по формуле

С

Ссао6 =а+Ь

25 о з где E — амплитуда третьей гармони3 ки при 250 С, о

Š— амплитуда третьей гармоники

3 при 20о С; количество свободного углесэоэ рода, а и Ь вЂ” коэффициенты линии регрессии.

Источники информации .принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 22536.1-77.

2. Авторское свидете. ьство СССР Р 613234, кл. 001 N 27/72, 1976.

877416

Физ.1

Сэр, «/ г, o,w

o,s

Составитель A.Aáðîñèìîâ

Техред А.АЧ корректор С.Шекмар

Редактор Е.Дичинская

Заказ 9604/67 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

OE 07

sue. Z

Филиал ППП ."Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ою гама с

Еу 20 С