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碳硅炉前分析仪测铁水的化验原理
碳硅炉前分析仪测铁水的化验原理
用碳硅炉前分析仪对铁水进行热分析时，取铁水倒入浇样杯中，样杯在特定的散热条件下，碳硅分析仪会记录下样杯内铁水的凝固温度曲线过程
通过对这个凝固温度曲线的分析，可以找出铁水凝固过程的各种相变特征参数。将相变特征参数值带入与凝固组织建立的数学模型后，即可以计算出决定铁水凝固组织的重要控制参数。
现在我们以白口化铁水的凝固过程(如上图中的红色曲线)为例子，来说明凝固温度曲线与相图的对应关系：取原铁水浇入加入到华欣公司生产的浇样杯。热分析仪就会记录样杯内白口化铁水的凝固温度曲线，如下图所示：
凝固温度曲线的第一个平台是铁水降温到液相线的时候，生成的固体相释放结晶潜热，维持样杯散热产生的恒温平台。我们将这个平台温度称做：初晶温度(TL)。随后会铁水进行的是选择结晶过程，选择结晶中释放的结晶潜热不足以维持样杯的散热，温度曲线呈缓慢下降趋势。选择结晶剩余的铁水到达共晶成份时，会开始共晶凝固。剩余的铁水在共晶凝固中释放出大量的结晶潜热，直至铁水完全凝固，维持了更长的的恒温平台。我们简称这个温度平台为:共晶温度(TE)。上图就是白口化铁水的凝固温度曲线与相图的对应关系。
从上图可知：我们通过分析铁水的凝固温度曲线，可以捕捉到相变温度特征值。将相变温度值与铁水中的活性成分含量或特定的凝固组织建立起这个数学关系，即可以计算出与相变温度对应的活性成分含量或特定的凝固组织。
取铁水的同时浇注三角试片和热分析样杯。铁水凝固温度曲线从石墨化共晶温度曲线向白口化共晶温度曲线依次过渡，会出现白口化共晶温度曲线以后共晶温度就不再随过热时间变化了。三角试片上的白口宽度也随过热时间的延长逐渐增大，直至出现全白口截面。如下图所示：
对孕育后的亚共晶铁水进行温度、成分的保持，可以按一定的时间间隔来取样获取凝固温度曲线，对照三角试片白口宽度的变化说明凝固温度曲线与铁水中型核物质，与铸铁凝固组织的对应关系。
从上图可见：铁水中的型核物质充分时，铁水进行的是石墨化共晶凝固，开始共晶凝固的时间早、开始共晶凝固的温度高。
当铁水中的型核物质全部熔解后，铁水进行的是白口化共晶凝固，没有共晶过冷和再辉现象发生。开始共晶凝固的时间很晚、开始共晶凝固的温度很低。凝固组织中的C完全以Fe3C的形态存在。
随着铁水过热时间的延长，铁水中的型核物质在逐渐消融。铁水开始共晶凝固的时间向后推迟，开始共晶凝固的温度也逐渐降低，伴随着共晶过冷和再辉现象的发生。
热分析法的基本原理就是，铁水在冷却凝固过程中温度的变化曲线会发生相变，随着结晶热量的释放或吸收，在冷却曲线上会出现拐点即特征值，该特征值与铁水的化学成分及性能有关。在样杯中加入一定的合金元素可以改变铸铁的凝固方式，从而可以应用于铸铁不同性能参数的测试。
这就是碳硅炉前分析仪通过铁水共晶凝固的过冷和再辉现象，量化的测量铁水中型核物质的方法。
