钢中碳及合金元素的控制气氛光谱定量分析

本文提出采用低压整流火花作为激发光源,以Ar气为保护气氛,以摄谱法同时测定钢中碳及硅、锰、铬、镍等合金元素,着重研究了控制气氛对碳及合金元素的影响,并对光谱线强度的再现性、信背比和合金结构的影响等进行讨论。     

钢中稀土总量的直读光谱测定

提出了利用直读光谱仪分析钢中稀土元素的分析方法。验证了用轻稀代表稀土总量的实用性，确定了可行性的制样条件，校正共存元素的干扰，分析偏差小于GB/T223.49-94的再现性限，分析周期小于8min。     

焊丝钢中氮化钛的形成及控制

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂生产的焊丝钢中钛含量超标、产品合格率低的问题,对氮化钛夹杂形成的热力学条件进行了计算与分析.结果表明,为了减少氮化钛的析出,应控制钛含量在中下限,氮含量不大于0.0035％.采取优化铁水比,精选合金原料,改善LF搬入成分和温度,减少钢水二次氧化等措施后,钢水中氮含量由0.0070％降至0.0035％,焊丝钢合格率由85％提高到99％.     

铬不锈钢的光电光谱测定研究

研究应用光电直读光谱仪分析铬不锈钢中多元素的定量分析方法。在设定流量的纯氮气中，将加工好的被测样品，放到火花架上，在选定的分析参数下用HR—400高能高重复率光源激发发光，经分光计色散元件分解成线状光谱，对选用的特征内标线和分析的强度进行光电测量。用标准物质的分析元素和基体元素的相对光强值与分析元素的标准含量，绘制校难曲线存入计算机。在相同条件下，激发未知试样，由计算机测得分析元素和基体元素的光强比值，根据存入的曲线系数，求出被测物质中分析元素的百分含量，在终端显示器上显示，并打印出分析结果。实验表明，本方法测定的结果与化学分析值相吻合，其相对标准偏差（RSD）均小于10％。本方法适用于Cr13、Cr(11)MoV、1Cr(16)Ni9Ti、Cr(30)Ni(15)、Cr(17)Ni2、4Cr9Si2、4Cr(10)Si2Mo等铬不锈钢样中元素百分含量的测定。     

钢中非金属夹杂物异常光谱信号产生机理的研究

采用金属原位分析仪与扫描电镜相结合的方法对钢中非金属夹杂物的异常光谱行为进行了研究。研究表明,夹杂物与基体界面的优先放电呈“扩散”性,并未导致夹杂物异常光谱信号的立即出现,说明夹杂物边缘优先放电不是导致夹杂物异常光谱信号出现的直接原因。通过对夹杂物局部富集程度的计算表明,在相同体积区域内某元素分别以夹杂态和固溶态存在时,夹杂态相对于固溶态有很高的富集程度,结合原子发射光谱分析中影响谱线强度因素的讨论,提出夹杂物异常光谱信号是由于夹杂物局部富集产生。     

高强度帘线钢中氮化钛夹杂的固溶行为分析

为了提高帘线钢盘条的质量,实现轧制过程高强度帘线钢中大颗粒氮化钛夹杂的有效控制,通过试验钢中氮化钛夹杂的固溶试验研究,探讨了高强度帘线钢在加热过程中氮化钛夹杂的固溶行为和影响机制。结果表明,氮化钛夹杂在加热升温阶段存在较为明显的固溶行为,且固溶效果与加热温度和保温时间密切相关。通过适当提高轧钢加热炉温度和延长保温时间以及随后的快速冷却,可以对高强度帘线钢中大颗粒氮化钛夹杂的尺寸和数量进行有效控制。     

光谱标样在能谱定量分析中的应用

使用能谱仪对直读光谱标样进行分析,建立标样数据。选取较常见的7个钢种,分别运用能谱数据库标样数据和自建的直读光谱标样数据进行定量分析,结果表明,采用后者进行的非归一化定量分析结果偏差和总量偏差明显小于前者。     

润滑添加剂对氮化钛和碳化钛涂层摩擦性能的影响

研究了在边界润滑条件下,磷型、硫型、硫磷复合型等3类4种添加剂在4种基体上有、无氮化钛或碳化钛涂层的摩擦、磨损和抗胶合的性能,并用电镜、能谱仪观察了有关现象,对其机理作了初步探讨。     

激光诱导击穿光谱技术对钢中缺陷的快速表征

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)作为一种快速而简单地检查钢表面缺陷的技术,可直接观测到激光脉冲被聚焦于样品之上而感生的等离子体发射物。一个平凸透镜把斑直径大约为1 mm的光量开关Nd:YAG激光器(脉宽:12 ns;重复频率:10 Hz)辐照聚焦于样品表面,用来烧蚀样品的一部分,形成一个微等离子体。等离子体的发射由光纤传送至帕邢-龙校格装置多色仪(焦距:500 mm)。在已被流入和流出的氩气排空的空间里,样品被安装在一个二维移动台上进行两点分析——常规分析和缺陷分析。通过比较两个分析结果,可检测到缺陷部分有显著信号强度的元素。由不同类型的夹杂物可以检测出典型的元素,由氧化铝可检测出铝,由保护渣可检测出铝、钙、镁、硅和钠,由矿渣可检测出铝、钙和镁。经证实,由LIBS分析得到的结果与EPMA(电子探针)研究得到的结果一致。因此,导致缺陷的夹杂物的类型都能通过LIBS技术确定属性。当涂层被激光烧蚀去掉后,镀锌钢也可以被直接分析出来。包括制样,该项技术评定时间不到半小时,因此在炼钢过程中,可以迅速采取合适措施。     

基于激光诱导击穿光谱的废钢元素定量分析

为提高对废钢的利用效率,实现以元素含量对废钢的精确分类,采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)结合偏最小二乘算法,对18组钢铁标准样品进行废钢元素含量分析。通过自主研发的便携式LIBS成分分析仪获得光谱数据并进行基线校正,筛选出光谱特征数据作为模型输入,将光谱数据划分为训练集和测试集,以10折交叉验证方法确定模型最优潜变量。C、Cu、Mn、Cr、Ni、Si、V、Al、Ti元素模型在测试集上的相关决定系数(R²)和均方根误差(RMSE)平均为99.27%和0.023。实验结果表明,以偏最小二乘算法结合LIBS技术测定废钢中各元素含量准确性高,该检测方法能够适用于钢铁企业中废钢成分的快速检测。     

原位统计分布分析技术分析进口厚钢板偏析状态

应用金属原位分析仪对某进口厚钢板中C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo等元素的偏析状态进行了检测,分析了所检测的该厚钢板横截面上两个区域中各主要合金元素偏析状态的特点。通过将原位分析的检测结果与应用火花源原子发射光谱法和ICP-AES法及红外吸收法的分析结果进行对比,发现C、Si、Mn、P、Ni、Cr、Mo元素在该厚钢板的不同区域呈不同的偏析特征,说明应用原位统计分布分析技术进行偏析检测能够更充分地定量反映所测样品各元素的偏析状态。     

钢中铝系夹杂物含量的原位统计定量方法探讨

对原位统计分布分析(OPA)中铝系夹杂物含量的两种定量分析数学模型进行了研究, 并将其应用于多种钢铁光谱标准样品和中低合金钢实际样品中铝系夹杂物的含量分析。探讨了两种定量数学模型的适用范围和应用条件, 发现样品中铝系夹杂物的颗粒大小分布对两种定量模型的应用有重要影响, 而且当样品中总铝的含量低于0.2%时, 所选定的定量模型计算夹杂铝的含量能取得较为满意的结果, 与湿法化学分析差减所得到的酸不溶铝含量具有较好的一致性。     

原位统计分布分析在焊接结构用大壁厚钢铸件应用性能评价中的应用

大壁厚钢铸件广泛应用于超大型焊接工程结构中,提高大壁厚钢铸件的冶金质量是确保结构安全的重要保证。为加强今后大壁厚钢铸件生产过程中的冶金质量控制,采用金属原位统计分布分析技术和热模拟技术对边长为1000mm的方形铸件进行元素分布测定及热模拟试验,并对铸件的力学性能、金相组织进行了分析,以进行使用性能评价研究。发现距离表面110mm附近存在偏析带,C、Mn、Si、P均有不同程度的富集,而含Al夹杂物较少。铸件四分之一厚度处存在明显的负偏析区。铸件心部则存在较明显的中心疏松和正偏析,同时也存在主要含Al、Ti等元素的夹杂物富集。试验结果表明溶质元素C偏析造成了铸件在不同位置连续转变曲线和拉伸性能的明显差异,并会对焊接性造成影响。金属原位统计分布分析技术可以全面反映铸件的元素偏析情况,从而更有针对性地做好质量控制措施。     

原位统计分布分析在焊接结构用大壁厚钢铸件应用性能评价中的应用

大壁厚钢铸件广泛应用于超大型焊接工程结构中,提高大壁厚钢铸件的冶金质量是确保结构安全的重要保证。为加强今后大壁厚钢铸件生产过程中的冶金质量控制,采用金属原位统计分布分析技术和热模拟技术对边长为1000mm的方形铸件进行元素分布测定及热模拟试验,并对铸件的力学性能、金相组织进行了分析,以进行使用性能评价研究。发现距离表面110mm附近存在偏析带,C、Mn、Si、P均有不同程度的富集,而含Al夹杂物较少。铸件四分之一厚度处存在明显的负偏析区。铸件心部则存在较明显的中心疏松和正偏析,同时也存在主要含Al、Ti等元素的夹杂物富集。试验结果表明溶质元素C偏析造成了铸件在不同位置连续转变曲线和拉伸性能的明显差异,并会对焊接性造成影响。金属原位统计分布分析技术可以全面反映铸件的元素偏析情况,从而更有针对性地做好质量控制措施。     

钢中铝夹杂物原位统计分布分析的判据方法

应用金属原位分析仪对含铝夹杂物的参考物样品进行分析,得出铝夹杂物单次火花强度信号分布规律。采用迭代法确定夹杂物定量分析的重要参数——阈值,提出钢中铝夹杂物定量分析新方法,结合化学相分析结果以及金相检测结果最终得到参考物样品中铝夹杂物的含量与火花频数的数学模型。把该数学模型应用到实际钢铁材料中,测得结果与ICP-AES法分析结果一致。     

大梁钢中夹杂物的原位统计分布分析

针对汽车大梁钢轧板,采用原位统计分布分析技术结合化学分析、扫描电镜和能谱分析方法,研究了夹杂物组成元素异常信号的阈值设定方法以及信号频数、强度与夹杂含量和粒度的相关性,详细探讨了大梁钢中Al系夹杂物总量和粒度分布的原位统计分布分析数学模型,并将数学模型应用于大梁钢样品不同部位中Al夹杂物的含量和粒度分布分析,获得了不同粒度区间内不同类型夹杂物的分布百分比,测定结果与扫描电镜和化学分析的结果有较好的一致性。     

Study on original position statistic quantitative method for the content of Al in inclusions from steels

The inclusions of Al in steels have great influence on the properties and the quality of steels.But there are some difficulties on the content determination of Al inclusions with accuracy and rapidity.Conventional quantity analysis of stable inclusions is electrolysis method with the disadvantages of long analytical period,trivial operation and a little loss of some fine and instable oxides.The content of insoluble aluminum can be obtained by the subtraction between the content of total Al and acid soluble Al determined by chemical methods with the disadvantage of complicate procedure.Original position statistic distribution analysis(OPA) can be used for the determination of inclusions by collecting and discriminating the signals produced by single spark discharge in the way of no pre-sparking,scanning and emitting continuously.In this study the element of Al in some spectrum certified reference materials of carbon and medium or low-alloyed steels was analyzed by original opposition statistic distribution technique.Two quantitative mathematical models used by original position distribution analysis technology for the analysis of the content of Al inclusions have been investigated and been applied to the analysis of the content of Al inclusions in many kinds of spectrum certified reference materials and some medium and low-alloyed steel samples.The scope of application of the models and their limited conditions were discussed.It was found that the results calculated by OPA had great difference with the value by chemical method for some samples with the total content of Al above 0.2%.The reason is that some intensity of abnormal sparks have gone beyond the range of the largest intensity that can be determined by the instrument so that there is a certain deviation on the identification of abnormal sparks and the calculation of threshold value.It was found that the size distribution of Al inclusions had a great influence on the application of the two models.For most of certified reference materials for spectrum analysis and real steel samples the results of the content of Al in inclusions calculated by model 1 was satisfied and had good coincidence with the value of insoluble Al by chemical method. But for the samples with so many large inclusions of Al existed,the influence of intensity should be considered because the signal increase did not vary in the form of simple function.So model 2 was more suitable for the content calculation of Al in inclusions in this case.In order to choose suitable model to be used it is suggested that the size distribution of inclusions should be determined by OPA before content determination of Al in inclusions. The results of the content of Al inclusions calculated by the selected mathematical model were satisfied and had good coincidence with the value of insoluble Al obtained by the subtraction between the content of total Al and soluble Al determined by chemical methods when the content of total aluminum was below 0.2%.     

低合金钢连铸方坯的原位统计分布分析研究(英文)

应用原位统计分布分析技术检测了不同工艺条件下低合金钢连铸方坯的成分均匀性。在获得检测区域内与原位置相对应的数以万计单次放电光谱信号的基础上,实现了对各元素成分的定量分布分析。根据各元素的二维成分分布图,可以准确定量表征低合金钢连铸方坯的最大偏析度,不同含量所占的权重比率可以作为材料均匀性的判据。此判据可用以下两种参数来表示:一是统计均匀度(H),指特定含量范围(C0±R)所占的权重比率;二是统计偏析度(S),指95%置信度时的中位值置信扩展率。这两种参数可以表征金属材料大尺度范围内成分与状态的分布规律。本