热分析技术在铸造材料分析中的应用

热分析技术在铸造材料分析中的应用热分析技术在铸造材料分析中的应用 热分析技术在铸造材 分析中的应用 吉 工业大学 崔东泱 提要 应用祷铁热分析法和氍分热分析法 可 在炉前快速 定碳 硅含 球 化率厦机械性能 相应酌测试仪器在国内已商品化 作者结台 舟司和国内一些厂家生产的实验室用热分析仪 介 绍了热分析植术在铸造材 分析申的应用情况 一一 一 一 一 一 关键词 热分析技术铸造材 检验 商品化 现结台 前 言 等公司和国内生产的实验室用热分析 仪 介绍热分析技术在铸造材 分析中的应用 铸造杜 包括鳢型材 合金及熔炼材 情况如下 及与设备有关的材 等 种类繁多 涉及面 广 随着铸造生产技术和科研向高层次迅速发 展 在 论研究和生产过程质 检验中 需要 对铸造材 的物化性能及其变化过程进 检验 分析 众所周知 应用铸铁热分析法和微分热分 热分析法 可以在炉前快速测定碳 硅含 球化率及机械性能 相应的测试议器在国内已 铸造 一 热分析仪器的种类 热分析仪器有热天平 分析微 天平 微分热重分析仪 差热分析仪 差示扫描 热分 析仪 微 热分析 义 差热一热重同时测 分析仪 或 形式 超高温热分析仪 高压热分析仪 热 仪 热机械分析仪 热应 拉伸分析仪 热电物 特性 测试仪 激光冈烁式热恒定测试仪 逸出气分析的热分析仪 等各种类型 这些仪器对 同材 可 在 同气氛 空气 氢气 氧气 氮气 氲气 或者在真空条件下进 测试 做气体分析时可 与四极质谱议联合 定 现代热分析仪均配有 微机程序控温系统和数据处 系统及其终 端 二 热天平和差热分析仪的 应用 热天平和差热分析议 仅能单独使用 而且也可以组台成 形式使用 用它 可测定物质在加热过程中发生分解 相变 熔 化 升华 脱水 挥发组分的逸出以及氧化 还原等热变化 以此鉴别物质 进而研究物质 在加热 或冷却 过程中各种变化机 用热天平 或 对 同成分的三 种耐热钢 在甲烷气氛中加热到 并保温 小时进 分析 从热重曲线的变化中得知 因增碳而增重 且兰种成分有明显的差别 对 碳钢 在煤气气氛中 恒温时 热重曲线 表明 在 时以前 其渗碳速度鞍快 而之 后渗碳速度变缓慢 如果把炉内气氛改变 成空气或者氧气 就可测定金属的高温氧化反 应过程 而换成氮气 则可测定金届的氮化赳 程 粉束冶金原 铁耪或者铜粉中 含有 氧化物杂质时 用热天平在氢气氛条件下可测 定其高温还原反应过程 铁粉在氢气条件下 在 之间还原这度比较慢 而在 之间还原速度比较故 用微分热重分析测定高分子化合物中炭黑 的含 时 先在氮气条件下加热副 使 炭黑以外的有机物质分解出去 然后 改变为 空气或者氧气气氛 并继续升温让炭黑燃烧 这样 在热重变化曲线上 由 以后的变 化可算如高分子亿合物中炭黑的含 例如 用 上述方法测得 聚氯乙烯中炭黑的含 为 在 氧气气氛中保温时 对聚乙烯塑 进 测试 钟期间氧化反应速度最 挟 在 氮气条件保温时 聚乙烯从第 分钟时开 始分解反应面减重 到第 分钟时减重率达 对新型牯结剂 一淀粉 在 空气中加热到 时 从热重眭线的变化来 看 淀粉中碳氢化台物的比率为 用同样方法对长春煤气焦进 分析 从 开始燃烧而减重 到 燃烧完毕 差热曲 线的放热蜂峰硬在 处 焦炭中可燃物总 为 为了鉴别膨润土的属性 我们用 法对九台牯土矿的表层土 和深层 土 进 分析 其结果如表 所示 由表 可知 表屡土在差热蚰线的第一吸热谷出现 明显的复谷 且第一吸热谷和第二吸热谷的起 始点比深甚士的高 根据分析得知 表良土属 钙基澜澎土 而深层土 属钠基膨涡士 寰 甩 法瓣定九台轱 的一性 征 第一吸热各 吸附承 第一吸热备 第二吸热各 结晶水 第二吸热各 种 参数 温度范围 的比率 吸热流 温度范围 的 产 哑热流 羹 鼬 轴 铸造 对含有 同稀土 的 台金 我们 用 法分析研究稀士元素对铝硅旨金 相变温度和结晶区间的影响 其结果见 由表乏数据证实 随着稀土含 的增高 固液 相变温度逐浙下降 且有结晶区间变小的趋 向 囊 秘 对 台盒熔化和耸昌区向曲影晌 为了衡 铸型涂 的热稳定性 我们用 法对某单位研究的铸型涂 进 了 测试 该涂 在 以前发生失重并有轻微 的吸热谷 在 之间产生微弱的吸热 谷 而在 之间产生微弱的放热 峰 总之 该涂 在 以下投有激烈的物 化变亿 说明其热稳定性比较好 我们用 法测试某单位研制的烁 婀保护性炉渣 在 范围内有四个 放热峰 其中在 处出现最大放热蜂 这 对放热流 为 同时氧化 而热重曲线向增重方向偏移 这说明该炉渣可 自身放热与增进氧化 对防止钢水降温 增加 流动性 脱氧等方面有较好的效果 对某种白口铸铁用 击铡定帽变 区域 在 之问产生吸热谷 这是莱氏 体转变为奥 乇体 在 儿 处产生 第二吸热谷 这是该铸铁的圈渡蛔变温度范 围 用同佯方法对一种球墨铸铁进 在 嚣 产生匿液 变吸热谷 如果在降温过程中进 洲 得到演附转变 和共析转变的温度区域 为每单证 盂样 生的差热盘蛙散热倒的 面 铸造 船 三 差示扫描 热分析仪的 应用 用差示扫描置热分析法可测定材 的热焙 和比热 差示扫描置热分析仪可与热天平组合 成 形式进 测试 也可单独使用 由 于差示扫描 热分析法以 计 放热 或 吸热 因此用当时的加热速度 去除得 这样可计算出该材 的比热 用傲铸型涂 和流态砂的表面活性剂的十 二烷基磺酸钠 以 同配比在水中溶解时 采甩 法可测定 它表明表面活性 荆的溶解过程 谈材科在含水 时 附近 处产生小的吸热 谷拐点 对男一种 测试的结果 在 以前产生吸热谷 其吸热 为 在 之间产生放熟峰 放热 为 尼 又在 之间产生轻微的吸 热谷 此时吸热 为 而加热到 时总失重率为 这对 在 同温度 范围内产生物化变化提供了可靠的依据 在空气条件下 用 法飘 定 京 焦 粉状 的发热 和固定碳含 时 从 开始燃烧 到 时燃烧完 在 时产 生放热峰顶 它的发热 为 固定 碳含 逮 广泛应用于铸造业的环氧树脂 在配入固 化剂后硬化反应的温度和时间的选择 会髟响 机械强度和物 性能 为了确定合 的生产工 艺 采用 法硎试温度与反应速度 总反应 时间的相互关系 配 后在恒温 条件下测 得 开始的一分钟期间反应速度最大 到 分 钟时反应结束 在恒温 时 需 分钟反应 才能结束 在逐浙升温时 从 开始硬化 到 时硬化结束 其丽 处 现最大放热 峰 放热 为 巩 同加热速度与硬 化反应速度的关系来看 放热昨澎度 船热速 度之间有很好的线性关系 用 法测定纯铝的熔点和熔化热 其别 定结果熔点为 熔化热为 这 些测定值基率上接近 论值 用 法对含 的铝硅台金测定的结果 其固液相变厦 域在 之间 熔化热为 在 该合金中加入稀土元素后 熔化热明显增大 如含 时 熔化热为 用 法测定材 的比热时 以参比物和 试祥在同一条件下捌得的基线高度 以基准线 到该材 基线的纵向距离 比例来计算 由于 口一 参比物 的比热为已知参数 所 以试样的比热为 告 其中 一一试样的比热 参比物的比热 一参比物的重 试祥的重 试样基线高度 参比物基线高度 用此方法测得 硒在 范围内的比 热为 聚苯乙稀在 时的比热 为 四 热机械性能分析仪的应用 用热机械分析法 在压 或拉 作用下 作为温度的函数 可测定金属等材 的热澎胀 率 钟入和延伸率 断面收缩等 麓 通过测 试 可得到任意菏重 试洋只寸变化的实际数 据 确定材 的安垒截斯积 也玎 研究热处 条件与热嘭胀之间的关系 甩 法对直径 毫米的两种金属丝在 加热和冷却过程连续进 测试 发现 两者船 膨胀连续性均在 之间被破坏 这说 明该两种金属她在此温度范同内热膨胀性有突 变 用同样方法测试了直径为 毫米的自金 丝 在加热时的 之间和冷却时的 之间 均有热膨胀曲线的转移拐点 用针入式 法可测定 玻璃的牿性 系数与荷重 针入时间的关系 根据对该材 在 和 时的测试结 果 其 曲线具有良好的线性关 系 用该法测定某种玻璃在 时的粘性系 数为 帕 而在改变温度的条件下测 得 随着温度的升高 玻璃的牯性系数明显下 降 用该法在 克荷重条件下测得 长石的软 化点为 预计 在将来 法 仅在金属材 方面 而且在硅酸盐等材 方面 均会得到 广泛的应用 五 其他热分析仪的应用 用热置计 可测定轻柴 油 重油及焦炭等材 的发热 用 一 型 热