Способ определения количества свободного углерода в чугуне

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфез Сфаетскнх Сфцнавктнчеекнх Реслублнк(22) Заявлено 261179 (21) 2846718/22-02с присоединением заявим Нов(23) ПриоритетОпубликовано 301081. Бюллетень М 9 40Дата опубликования описания 30.1081 Р 1)м 1 3 С 01 й 27/72 Государственный комитет СССР ио илам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Институт физики им.Л.В.Киренского Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СВОБОДНОГО УГЛЕРОДА В ЧУГУНЕ Изобретение относится к физико- химическому анализу металлов и сплавов и может быть использовано для определения количества свободного уг" лерода в чугуне.Известен способ определения весового содержания свободного углерода ( графита ) в чугуне.В контролируемом образце чугуна высверливают стружку, взвешивают ее и растирают в возможно болеемелкий 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 3. 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 близким 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, охлаждЕ" нии с произвольной скоростью от 700 до 500 ОС, 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. По изменению магнитного потока судят о содержании углерода в стали 121.Относительное изменение магнитного потока соответствует процентному содержанию цементита в стали и не превышает 3-5, что определяет недостаточную чувствительность метода.Цель изобретения - увеличение чувствительности контроля и упрощениеспособа,Поставленная цель достигается тем,что контролируемое изделие намагничивают до насыщения переменным полеми из вторичной ЭДС, наведенной в искательной катушке, выделяют ее третью 60 гармонику, а о количестве свободногоуглерода судят по отношению амплитудтретьей гармоники вторичной ЭДС при250 и 20 С по формуле1 О2 ГоС =а+Ь -,свод Е о3где Е - амплитуда третьей гармони 2 боЭки при 250 С;о 152 ОЕ - амплитуда третьей гармоЭники при 20 оС;.С - количестВО сВОбОднОГО УГ-:лерода,0 и Ь - коэффициенты линии регрессии.физическая основа увеличения чувствительности при намагничиванииконтролируемого изделия переменнымполем состоит в том, что при намаг-р 5ничивании переменным полем границыобластей спонтанного намагничивания(доменов) в железной матрице чугуна(феррите) совершают колебатеЛьноедвижение, Подвижность их определяет величину амплитуды третьей гармоники. Включения немагнитного графита и слабомагнитного цементита яв-,ляются препятствиями на пути движения доменных границ и уменьшают ихподвижность. Причем включения графита играют значительно большую роль,чем включения цементита в силу ихбольшого (на порядок) размера и неп-равильной формы (цементит кристаллизуется в видд пластинок, включения 40аморфного графита имеют вид розеток).На поверхности как графитовых, таки цементитовых включений образуютсямагнитные заряды, причем в силу близкого расположения. обоих видов включений эти заряды взаимодействуют между собой. При прохождении через точку Кюри цементита его намагниченностьпадает до нуля и величина магнитныхзарядов на поверхности цементитовыхвключений повышается примерно втрое.Вследствие взаимодействия зарядовна границах включений обоих типовэто приводит К увеличению магнитныхзарядов и на границах графитовыхвключений, а значит и к увеличениюих тормозящего действия на движениедоменных границ. Поэтому амплитудатретьей гармоники уменьшается, причем ее изменение пропорционально количеству тормозящих центров, т,е.количеству свободного углерода (гра-,.фита),На фиг.1 показана схема реализации способа, на фиг.2 - зависимостьпоказаний измерителя от процентного я 5 содержания свободного углерод;. л 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 сСВсв2 ВОас) 0 285+0 206 Сс ф%Среднее квадратичное из отклонений экспериментальных точек от линии регрессии составляет 0,2% С всэ. Это определяет точность предлагаемого способа.Формула изобретенияСпособ определения количества СВОбодного уГлерода в чугуне, заклЮ- чающийся 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 щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и упрощения способа, контролируемое изделие намагничивают до насыщения переменным полем, из вторичной электро- движущей силы выделяют ее третью гармонИку, а количество свободного углерода определяют по отношению амплитуд третьей гармоники вторичнойо электродвижущей силы при 250 и 20 С по формуле2 ВОС 1Ссвоб =а+Ь250згде Е - амплитуда третьей гармоники при 250 С,амплитуда третьей гармоники3при 20 о С;количество свободного углеСИОБрода,а и Ь - коэффициенты линии регрессии.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГОСТ 22536,1-77.2. Авторское свидете.ьство СССРР 613234, кл. 801 К 27/72, 1976.