[发明专利]定量测定铁素体球墨铸铁中夹杂物的方法

说明书

本发明公开了一种定量测定铁素体球墨铸铁中夹杂物的方法，属于铁素体球墨铸铁中夹杂物的测定方法。现有金相法研究球墨铸铁中夹杂物存在的随机性大，不易得出正确全面结论，本发明包括电解萃取、离心分离、浮力分离、夹杂物总含量的测定、X射线衍射分析等步骤，电解时球墨铸铁的基体成为离子进入溶液而溶解，非金属夹杂物因其不导电则不被电离，在阳极室呈固体保留；然后经分离、烘干，所得的夹杂物基本保持了其在铸铁中的形貌，通过XRD对萃取所得粉末进行物相分析，以及用分析天平称量，就可以对夹杂物进行全面的定性、定量分析；克服现有金相法研究球墨铸铁中夹杂物存在的随机性大，不易得出正确全面结论的缺陷。

技术领域

本发明属于铁素体球墨铸铁中夹杂物的测定方法，具体涉及一种定量测定铁素体球墨铸铁中夹杂物的方法。

背景技术

球墨铸铁以其综合力学性能高、铸造性能优良、价格相对便宜而得到越来越多的应用，其中低温韧性球墨铸铁通常应用于风电、核电等行业。近年来，风力发电在我国呈现出跳跃式的发展，风力发电机组中使用的轮毂、底座等关键大型球墨铸铁件通常在低温、严寒、风沙、盐雾等恶劣工况下运行，因此，风电铸件的质量性能比一般厚大球墨铸铁件的要求更高，其材质必须拥有良好的低温韧性。尽管近代球墨铸铁熔炼技术得到了长足的发展，但还是无法避免球墨铸铁件中夹杂物的产生，夹杂物的种类、数量、尺寸和分布状态将会对球墨铸铁的质量，特别是力学性能造成影响。夹杂物与基体金属的弹性、塑性有相当大的关系，在金属的变形过程中，夹杂物周围产生应力集中，引起材料韧性降低。因此，必须对球墨铸铁件中的夹杂物进行研究，弄清其来源，以利于采取有效措施减少球墨铸铁中夹杂物，提升铸件的力学性能，特别是低温韧性。

研究球墨铸铁中夹杂物的方法通常是金相法。它是把试样经过磨、抛光制成金相样后，在光学显微镜下研究金相切面上夹杂物的方法。金相法可以获得夹杂物在基体中的分布、形貌、大小和相对数量。金相法的优点是简单、直观、快速，但观察结果往往受到金相磨面的限制。这是由于球墨铸铁中的夹杂物在三维基体中的分布是随机的，任意磨抛的金相面上夹杂物的出现同样具有随机性，因此在二维金相面上能够观察到所有类型的夹杂物的几率很小，很容易出现漏检的现象。此外，由于三维的夹杂物在空间的取向不同，同一种夹杂物在二维的金相面上也可能呈现不同的形貌和尺寸。例如：有一个圆柱形夹杂物，如果是沿着与轴线垂直的方向切样，那么观察者只能看到一个圆，很难判断夹杂物的空形状到底是球形，还是圆柱形，看不到夹杂物的立体形貌，容易造成错觉。此外，金相法对夹杂物数量的评定方法一般是用金相图像上显示的夹杂物的面积跟基体的面积比来表示夹杂物的相对数量，这显然具有很大的局限性。所以说，金相法的缺点是随机性大，不易得出正确全面的结论。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有金相法研究球墨铸铁中夹杂物存在的随机性大，不易得出正确全面结论的缺陷，提供一种定量测定铁素体球墨铸铁中夹杂物的方法。

为达到上述目的，本发明的定量测定铁素体球墨铸铁中夹杂物的方法，其特征是包括以下步骤：

1）电解萃取：将球墨铸铁试样作为电解池的阳极、电解槽本体作为阴极对球墨铸铁试样进行电解萃取，获得包含有全部夹杂物的萃取混合液；

2）离心分离：将第1）步的萃取混合液静置沉淀，再用离心机进行离心分离把包含石墨和夹杂物的萃取产物分离出来，然后用无水酒精进行多次稀释和清洗，最后在60±5℃恒温烘干；

3）浮力分离：将第2）步的萃取产物静置于浮力分离液令石墨位于上层、夹杂物位于下层，用吸管将上层的石墨吸出，再加入无水酒精对下层的浮力分离液进行反复稀释、清洗，直至剩余的是无水酒精和夹杂物，再对分离出来的夹杂物进行60±5℃恒温烘干；

4）夹杂物总含量的测定：对第3）步烘干的夹杂物进行称量，计算出试样中夹杂物总含量的质量百分比含量；