使用直读光谱仪测量灰口铸铁化学成分的方案

对于一般铸铁件样品来说，碳的存在状态有三种：

① 以石墨晶体单质形式单独存在

② 与铁形成二元或多元化合物以化合状态存在

③ 溶入α-Fe或γ-Fe中以固溶状态存在

由于在灰口铸铁中石墨晶体单质形式存在比例较大，而且其状态为游离态，也就是说碳在铸铁组织中分布是不均匀的。

而光电直读光谱法样品首要条件就是其各组分必须均匀，因此对于铸铁件样品不能直接在光电直读光谱法上分析，需要对样品进行白口化处理，以保证分析样品各元素组分比较均匀。

灰口铸铁经过白口化处理后，其碳元素以碳化物(Fe3C)形式存在于金相组织，无石墨碳，分布较均匀，无偏析现象，符合光电直读光谱法对样品的要求。

材料与设备

• QT450灰口铸铁样品

• 切割机

• 中频炉

• 模具

• 磨样机

• GNR S1直读光谱仪

方法与步骤

【切割】

使用切割机将待分析的铸铁材料切割成小块，以便于放入中频炉坩埚中进行下一步熔融过程。

切割时应注意剔除毛边、油污等杂质部分。

由于白口化铸铁是熔融铸铁快速冷却下的产物，所以要保证较高的熔融温度。熔融温度越高，其温度落差才越大，铸铁在高温下以石墨为核心的夹杂物才会越少。而铸铁在中频感应熔炼电炉中低温浇铸温度为1250℃，高温出铁水温度为1450℃，因此浇铸温度应该在1450℃左右。

【浇铸】

待铁水达到均一稳定的亮白色状态后，及时进行浇铸。

要保证浇注物快速冷却，可以将浇注试样放到水中快速冷却。为了白口化更彻底，还应该注意试样的厚度不能太厚，其模具可采用散热效果较好的铜模浇注。

打磨

将该样品在磨样机上进行磨制。磨制样品时，要求分析面在磨样机上磨出金属光泽，而且分析面最好是圆弧线的粗条纹，这样电流有着陆点(尖端放电的原理)，有利于样品被激发。

【类型校准】

这一步骤用于校正待分析样品和标准标样之间，由于组织结构不一致引起的分析结果的偏差。

由于本次待测样品是球墨铸铁QT450，故选择QT450铸铁标样作为类型控样。

测量结果

选择S1中预设的铸铁测试程序FE10 Cast Iron，进行铸铁样品的测试。

图12. 测样结果

由上图可以看出，C、Si、Mn、P、S五大元素的相对标准偏差和极差都很低。所以，使用本方法测得的数据有着不错的稳定性。

对比QT450的化学成分表可以看出，数据全部落在标准化学成分区间内，数据准确性同样完美满足用户的应用要求。