[其他]铸铁性能快速测试方法及其测量仪

说明书

一种用于炉前定量测定铸铁机械性能和主要化学成分及显微组织结构、状态的方法和仪器。其方法为预先以严格相同的方法制备同一类铸铁的试样，测出它们的某物理性能相对于基准试样的变化值Δｂ和其对应的机械性能等参数，找出两者之间的函数关系。在炉前测试时，以前述相同的方法制备被测试样，测出被测试样相对于基准试样的Δｂ值，从而推算出被测试样的性能。按此方法做成的仪器在炉前定量检测时可在３分钟内测出铸铁的性能。

本发明是一种用于炉前定量测定铸铁机械性能和主要化学成分、石墨等级、共晶团数等参数的方法及其仪器，属于用电的方法分析、测定材料性能的领域。

铸铁通过变质（孕育）处理，可显著提高其机械性能，其变质效果一般是通过对机械性能的检测来了解的。目前铸铁性能的炉前检测方法有三角试块断口判定法、快速金相法、热分析及微分热分析法、比电阻法、缩前膨胀率法和声速法等。（见《灰铸铁热分析法的探讨》上海机床铸造厂陈财根、《微分热分析法测试蠕曼铸铁石墨形态的研究》沈阳机电学院丁晖等、《声速法检测铸铁机械性能及其生产应用》杭州机床厂、杭州市机械研究所李维岳等，1981年11月全国铸件质量测试技术学术年会、《铸铁凝固期间电阻率的变化》南京工学院一机部郑州机械所、南京汽车厂，布达佩斯1978年45届国际铸造年会）。上述诸方法及其相应的检测、控制装置有的是定性的分析，有的是从铸铁的某一个物理性能侧面来反映铸铁凝固过程中析出相的变化或主要化学成分的变化。由于受多种因素的影响，对铸铁机械性能的快速、定量检测尚在研究中。在生产中，对铸铁机械性能的检测，当前仍以常规理化检验为主，它能宏观定量地检测铸铁的机械性能及其它性能参数，精度也较高，但需较大的投资，检测速度不够快，只能作为成品检验，应用于炉前检测尚有距离。

本发明的目的旨在提出一种能应用于炉前定量检测铸铁变质效果的测试方法及仪器。

铸铁经过变质处理，其显微组织因之而改变，使得它的自由电子密度及其附加散射强弱也发生变化，因而物理性能也随之改变。同时，铸造现场的其它多种因素也影响铸铁的显微组织，从而影响其物理性能。因此，在一定条件下，如果能测定铸铁由于变质处理而引起的自由电子密度及其散射强弱的变化，且又能找到这一变化与其机械性能之间的关系，就有可能快速、定量测定其机械性能及其它有关性能参数。我们把取决于铸铁显微组织的自由电子密度及其附加散射强弱用因变量Y来表示，影响显微组织的变质处理效果用自变量P来表示，影响显微组织的其它因素用自变量X₁来表示，此三者之间的关系用函数F来表示，即：

Y＝F（P、X₁）

用同类铸铁，用完全相同的方法制备的试样，例如用同一炉铁水分别在变质前和变质后以相同方法制备样品，并且在同等条件下用同样的方法按级比较，从而测定物理参数时，可以认为其它因素对铸铁的影响相同，即X₁等于常数。我们称这种方法叫“分级比较法”或“级比法”。此时，上述公式变为：Y＝F（P），变质前P＝P₀，Y＝F（P₀），用Y₀表示之，即：Y₀＝F（P₀）变质后P＝P₁，Y＝F（P₁），用Y₁表示之，即：Y₁＝F（P₁）变质前后因变量的变化绝对值用△Y表示：

△Y＝Y₁-Y₀

其变化的相对值为△Y/Y₀

△Y/Y₀反映了铸铁由于变质处理而引起的铸铁自由电子密度及其散射强弱的相对变化值，定义：△b＝100Y/Y₀为“级比特征值”。它表示了铸铁显微组织的变化。实验证明，△b与铸铁的机械性能及化学成份有很大的相关性。通过实验测出铸铁机械性能及主要化学成分Q与“级比特征值”△b之间的函数关系：

Q＝C_Q·△b+A_Q