CN114636690A - 一种球墨铸铁球化质量的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁球化质量的评价方法，通过常规分析方法测得残留镁含量，以重铬酸钾溶液浸出铁水中氧化镁，分离浸出液，测定浸出液内氧化镁中镁元素的含量；测定铁水中硫含量，获得硫化镁中镁含量；以常规成分分析得到的残留镁量减去氧化镁与硫化镁中镁含量得到游离镁含量，以游离镁为指标衡量球墨铸铁球化质量，可精准反应球化率。本发明的方法工艺简单，操作方便，容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备技术领域，更具体的说是涉及一种球墨铸铁球化质量的评价方法。
背景技术
为了使铸铁中的石墨达到稳定的球化，必须将铁水中的氧和硫的反球化作用降低到最低程度，为此需要在铁水中保持一定的球化元素平衡含量，即球化元素要有适宜的残留量。当镁作球化剂时，一般情况下将镁的残留量控制在0.03～0.065％范围内。如果残留镁量不足，则球化难以保证，如果残留镁量过高，石墨形状容易发生畸变、白口倾向增大、镁的氧化物与硫化物数量增多导致形成铸造缺陷。
现有技术中常规成分分析测得的球墨铸铁中的残留镁包括游离镁(溶入铁水的镁原子)、氧化镁和硫化镁中的镁。然而残留镁中只有游离镁才能真正起到球化元素平衡的作用，氧化镁和硫化镁为夹杂物，对球化元素平衡无任何作用。因此，以常规成分分析测得残留镁的含量来控制石墨的球化效果不够精确严谨。如果残留镁中氧化镁和硫化镁的镁占比多，游离镁数量不足，会导致残留镁虽然在控制范围内，单球化效果依然较差且容易衰退。如果残留镁中氧化镁和硫化镁的镁占比少，游离镁数量多，虽然能够确保石墨的球化质量，但因游离镁数量过多，容易导致铸件形成皮下气孔等铸造缺陷。
针对上述问题，如何提供一种更加精确地球墨铸铁球化质量的评价方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种球墨铸铁球化质量的评价方法，以铁水中游离镁为指标衡量球墨铸铁球化质量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种球墨铸铁球化质量的评价方法，包括以下步骤：
(1)用重铬酸钾溶液浸出铁水中氧化镁，分离浸出液，测定浸出液内氧化镁中镁元素的含量；
具体操作和计算如下：
试样用40g/L的重铬酸钾溶液浸取，在振荡器上以145r/min的速度振荡35min，分离浸出液，在10％稀盐酸介质中，采用电感耦合等离子体发射光谱法，在波长279.553nm处，测定浸出液内氧化镁中镁元素的含量；
其中，检测过程中氧化镁中镁质量分数(％)计算公式:
式中：
W2(Mg)—氧化镁中镁的质量分数％；
ρ2—自工作曲线上查得试料溶液氧化镁中镁的质量浓度，单位为微克每升(ug/ml)；
ρ1—自工作曲线上查得空白溶液氧化镁中镁的质量浓度，单位为微克每升(ug/ml)；
V0—试液总体积，单位为毫升(ml)；
V2—被测试液体积，单位为毫升(ml)；
m—试料的质量，单位为克(g)；
V1—试液分取体积，单位为毫升(ml)。
(2)测定铁水中硫含量，获得硫化镁中镁含量；
具体测定和计算如下：
用红外碳硫仪根据标准方法GB/T20123-2006检测出硫结果，假定检测出的硫全部与镁结合成了硫化镁，(注：硫化镁结果应该是稍偏高的)，根据检测出的硫结果换算成硫化镁中所含镁的含量。
检测过程中硫化镁中镁的质量分数(％)计算公式：
W3(Mg)＝WS×0.7583
式中：
W3(Mg)-硫化镁中镁的质量分数(％)；
Ws-样品中硫的质量分数(％)；
0.7583-硫与镁的转化系数。
(3)依据步骤(1)和步骤(2)中获得的数据去除常规成分分析得到的残留镁量中氧化镁与硫化镁中镁含量得到游离镁含量；
具体分析及计算过程如下：
球墨铸铁中Mg残含量用GB/T 24520-2009铸铁和低合金钢镧、铈和镁含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法测定残留镁量；
检测过程中镁残的质量分数(％)计算公式：
式中：
W1(Mg残)—样品中全部的镁的质量分数％；
ρM-试液中镁浓度的数值，单位为微克每毫升(ug/ml)；
V-被测试液体积的数值，单位为毫升(ml)；
m-试料质量的数值，单位为克(g)。
游离镁质量分数(％)计算公式：
W(Mg游离)＝W1(Mg残)-W2(Mg)-W3(Mg)
式中：
W(Mg游离)-游离镁的质量分数％；
W1(Mg残)-样品中全部的镁的质量分数％；
W2(Mg)-氧化镁中镁的质量分数％；
W3(Mg)-硫化镁中镁的质量分数(％)。
(4)依据步骤(3)获得的游离镁含量评价球墨铸铁球化质量。
优选的，步骤(4)中所述的评价标准为：
游离镁含量＞0.035％，球化率≥80％；
游离镁含量＞0.04％，球化率≥90％。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种球墨铸铁球化质量的评价方法，具有如下有益效果：
以铁水中游离镁为指标衡量球墨铸铁球化质量，工艺简单，操作方便，容易实现，可有效精确衡量球墨铸铁的球化质量。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0385％，球化率达到87％。
实施例2
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.037％，球化率达到85％。
实施例3
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0273％，球化率达到77％。
实施例4
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.042％，球化率达到93％。
实施例5
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0414％，球化率达到91％。
实施例6
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0395％，球化率达到89％。
实施例7
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0401％，球化率达到90％。
实施例8
成分为C3.5～3.9％，Si1.9～2.0％，Mn≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.02％，余量为Fe的球墨铸铁。
(1)用重铬酸钾溶液浸出试样中的氧化镁，用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量；用硫的测试结果换算出硫化镁中没的含量；用常规成分分析得到的残留镁减掉氧化镁与硫化镁中镁的含量得到游离镁含量。
(2)铁水中游离镁含量0.0435％，球化率达到92％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种球墨铸铁球化质量的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用重铬酸钾溶液浸出铁水中氧化镁，分离浸出液，测定浸出液内氧化镁中镁元素的含量；
(2)测定铁水中硫含量，获得硫化镁中镁含量；
(3)依据步骤(1)和步骤(2)中获得的数据去除常规成分分析得到的残留镁量中氧化镁与硫化镁中镁含量得到游离镁含量；
(4)依据步骤(3)获得的游离镁含量评价球墨铸铁球化质量。
2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁球化质量的评价方法，其特征在于，步骤(1)中采用等离子体原子发射光谱法测定氧化镁中镁元素含量。
3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁球化质量的评价方法，其特征在于，步骤(4)中所述的评价标准为：
游离镁含量＞0.035％，球化率≥80％；
游离镁含量＞0.04％，球化率≥90％。
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