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热分析法在金属质量检测的有效运用分析

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《金属世界》2017年第4期

摘要:在检测金属质量的生产环节中,金属的相变临界点是可以通过热分析法来进行测定的,生产金属的正火工艺就是以相变临界点来制定的,应用热分析法来检测金属可以对经过正火工艺加工的金属其显微组织进行测定,并且以此来评定金属的机械性能,为了使热分析法的应用范围扩大,可以对被正火工艺加工后的金属进行低温回火,这样可以检验金属在这两个工艺加工以后的硬度,并且观察经过正火加工以及低温回火后金属显微组织的变化。本文对热分析法在金属质量的有效应用进行了探究,分析了热分析法对金属质量的影响。

关键词:热分析法;金属;质量;有效运用

在许多科学领域中差热分析法都有相应的应用,热分析法的优势在无机材料、有机材料以及各种工业生产中都有体现。热分析法一般情况下是在程序所调控的温度下进行应用的,这种测量技术的作用是用来测验金属与对照物之间的温度差值以及两者之间的温度关系。而根据热分析法所测定数据绘制出来曲线是用来反应金属与比照物之间的温度与时间变化的关系。在测定金属质量环节中所常用的差热分析实验中,用来检测的金属温度变化是因为金属的吸热作用以及放热过程而导致的,金属发生的物理变化例如熔化、相转变,化学变化例如:脱氢反应、氧化还原反应以及破坏金属的晶格结构等,无论金属发生怎样的变化,都会导致样品的温度出现相应的变化。从而与对比物形成了温度对比,由此可以得到绘制热分析曲线中的吸收峰值以及放热峰值。一般来说其热量的变化是和峰的面积大小成正比的。本文对于热分析法在金属生产方面的应用进行了探究。

1热分析法应用在金属质量方面的实验

第一步是要将热分析法所用到的金属材料使用线切割机切割出来实验所需要的薄片,第二步是将该薄片剪成几个相等大小的薄片样品。为了使实验可以更加接近平衡状态,在对金属薄片测定其临界点时要将加热的速度控制在很慢的状态,在试验中可以采用两种加热速度,这样可以将两者进行对比。由此可以得到金属的化学组成成分。根据数据结果显示,在钢的化学组成成分中,锰的含量是最高的,而钒的含量最低,只有0.1%左右。

2对热分析法实验结果的分析与探究

金属的临界点数值是判断金属质量的重要参数,应用该参数可以确定金属在热处理过程中的处理范围值。例如金属合金的淬火环节以及正火环节的规范临界点都可以作为热分析法的主要依据。金属以及金属合金临界点的测定方法有很多种,例如硬度法、磁性法、金相分析法、差热分析法、X射线衍射法以及化学成分预测法。这些方法各不相同,其优势和缺陷也不一样,例如应用操作简便的热分析法来进行测定,则会发现金属样品在加热环节以及冷却操作的过程中热量的变化范围较小,或者金属的反应在一定的温度变化范围内缓慢的发生相变,因为曲线上面发生的变化程度较小,一般来说是很难发现金属热量的变化,并且在此类实验中,环境因素的影响是很明显的,这种热分析法的测定结果并不精确,比较实验数据可知,差热分析法测定的实验数据较为精确,可以用少量的金属薄片样品来检测出变化较小的热量数值,因此差热分析法具有精确的稳定性质。金属合金的相变一般来说是在一定的温度范围发生的,例如亚共析钢进行不间断加热时,其珠光体会发生向奥氏体转变的的情况,当转变完成时,合金的先共析铁素体同样转变为奥氏体,这俩个转变过程结束后要及时的记录下转变后的温度。由测验温度的数值作出DTA曲线图,由图可知该曲线有波峰以及波谷,曲线上第一个波谷是珠光体转变为奥氏体的过程,而出现的第二个波峰可认为是先共析铁素体转变为奥氏体的过程。完成差热分析法的实验之后再应用化学分析法来测定同样的两种变化,再用差热分析法的结果数据与化学分析法的结果数据进行比较可知差热分析法的准确性较高。

理论上可知金属在加热过程中,其临界点的温度较高,并且临界点的温度与加热的速度成正比,差热分析法的实验恰恰证明了这一理论分析结果,为了使用差热分析法测定的临界点更加精确,其升温速度的选取应该按照标准的规定来进行。通过差热分析法所确定的临界点,应当选取870℃作为金属合金的正火加热环节的温度,正火加热后经过实验可知金属合金的显微组织为粒状贝氏体。经过对实验后的金属合金观察发现,经过正火环节的加工后,其强度以及韧性都处于较高的状态,但是其可塑性不是很理想,为了达到提升金属合金机械性能的目的,扩大金属合金在工业或者人们生活的应用范围,根据金属合金的显微组织特性,要对金属合金进行低温回火操作,金属合金进行低温回火操作后,金属合金的硬度不减反增,由此可见金属合金经过低温回火操作后,其各个机械性能会有所提升。我国在五十年代就开始了对于金属材料进行回火操作的研究,我国的科学技术不断的发展,许多高科技的测量手段都开始广泛的应用,例如电阻测量法、电子探针测量法以及X射线衍射法。随着科学技术的推广,金属材料生产过程中的回火环节也在不断的完善,对金属材料中碳物质的形成以及扩散都进行了深入的研究,但是在检测金属组织变化情况的过程中,差热分析法的应用还比较少,应当将差热分析法应用在更多的环节,充分的发挥出热分析法的优势。

3总结热分析法的含义

为在可控温度的环境下,探究所检测金属的性质与温度变化的关系的技术,在对金属物质进行加热或者冷却的环节中,金属合金各项性能的变化都会有所改变,因此热分析法在提升金属质量的有着很重要的作用。随着我国社会经济的发展,热分析技术也有了很大的改善,并且在提升金属质量方面应用范围也在扩大,我国工业的机械技术在快速的发展,根据人们的需求可知,热分析实验所用到的仪器设备的精确度以及自动化程度会有提升的趋势。热分析法在提升金属质量方面有着很显著的作用,因此,在金属合金的生产环节中使用热分析法有利于金属生产工业的的发展以及金属生产市场的扩大。

参考文献:

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[3]张红菊,李璞,张恒磊.差示扫描量热法在金属材料中的应用.理化检验-物理分册[J].2015,51(9):615-618.

作者:张文 单位:日照市产品质量监督检验所

金属世界杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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