[发明专利]铸铁热分析样杯的激冷金属材料及其加入方法

说明书

本发明涉及的是一种激冷金属材料及其加入方法，特别是一种铸铁热分析样杯的激冷金属材料及其加入方法。属于铸铁熔炼技术类领域。

现有技术中除了国外热分析样杯的商业性广告之外，关于铸铁热分析样杯的制造技术和激冷金属材料的新技术，以及Te能够被试样均衡吸收的加入方法，还属于技术秘密。国外样杯在使用中主要存在如下问题：

1、不同样杯间Te元素的加入量平均有5％的误差。

2、国外Te涂料由Te和SiO₂、FeO、Al₂O₃、CaO、MgO等组元构成。这些氧化物组元不仅增加了界面反应的可能性，而且还严重地影响热分析试样对Te元素的均衡定量吸收。试样吸收过多Te量，引起共晶平台E水平夹角增大，过少则导致u.C≠0。这将导致热分析系统对冷却曲线上共晶温度的检测误差。实验结果表明，2.8℃的共晶温度误差，对应0.15％硅含量的检测误差。因此，Te的定量加入方法对热分析精度来说很重要。

日本3E热分析仪表的调试及圆样杯的研制，南京汽车制造厂铸造厂，1983，7，对此提出了研究报告：

(1)以检验试样是否白口化为依据研制了一种Te涂料。这种涂料无论从成分还是从性能上来说，与国外样杯上使用Te涂料来比，技术含量相距甚远。

(2)以自制样杯为传感器，借助3E热分析仪表的冷却曲线回归出了一列数学模型。这些模型不一定就是固化在进口3E仪表中的分析模型，也无法用这些模型对仪表中的数学模型进行修改。因此，也就无法替代进口样杯。

由于国内对样杯的多项技术特别是Te涂料缺乏必要的基础研究，到目前为止，国内对铸铁热分析样杯的技术指标没有定论，没有定型产品。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，以获取规范化冷却曲线为目标，提供一种铸铁热分析样杯用的激冷金属材料及其加入方法。

本发明的技术方案和实施方式如下：

规范化的冷却曲线是指试样在凝固过程中的各相变点清晰可见、并且可以在冷却曲线上被准确扑捉的冷却曲线，并且有效凝固时间S最短，具体地说，对于检测化学成分的样杯，要求初晶转变L段起讫点清晰且尽可能呈水平，共晶转变E段水平，即再辉度u.C＝0且共晶反应起讫点可识别。对于检测力学性能的样杯，要求共晶段E、LE、LC以及u.C等能够反映试样凝固的形核特征；在有效凝固时间S内，冷却曲线连续平滑无异常突变。在Te涂料中含有SiO₂、FeO、Al₂O₃、CaO、MgO等组元。这些组元对Te的吸收率和冷却曲线的规范化无益。激冷金属材料采用了Te、Al、Zn三个金属组元。Al能克服铁水中氧的不良影响，使冷却曲线上的L段水平化。但Al是促进石墨化元素，过量的铝容易引起石墨析出，使再辉度u.C≠0。Zn产生燃烧有助于脱氧，它不仅有利于Te作用的充分发挥，而且可以克服Al的不利方面。经反复试验和实测，激冷金属材料的成分配比：Te：70～90％，Zn：5～15％，Al：5～15％。

激冷金属材料的加入方法可参照以下比例：对210克试样量的样杯而言，每只样杯中加入量为：Te：0.68克，Zn：0.07克，Al：0.07克，合计：0.82克。

以下进一步结合激冷金属材料的成分配比提供三个实施例：

实施例1 Te：70％，Zn：15％，Al：15％的激冷金属材料制成的金属环形压片

效果：Al和Zn量过高，可使L平台的水平夹角小于10度，对T_L值的扑捉精度进一步提高，误差可达到≤3℃。对试样量而言，Te量过少，使u.C≠0，引起对T_E值检测误差大于4℃。通过补偿可以保证对成分的分析精度。

实施例2 Te：82.93％，Zn：8.53％，Al：8.54％制成环形压片

效果：Te、Al和Zn综合作用达到最佳效果，冷却曲线上特征值的可检测性最好，可以稳定地达到对试样化学成分的检测精度。

实施例3 Te：90％，Zn：5％，Al：5％制成环形压片

效果：Al和Zn量过低，L平台的水平夹角大于28度，对T_L值的扑捉失败率已有所提高。对试样量而言，Te量过多，虽然可使u.C≠0，但却使共晶平台E段的水平夹角增大，引起对T_E值的检测误差量达4.7℃，通过补偿也可以保证对成分分析的精度。