[发明专利]一种分离钢夹杂物中非金属夹杂物和碳化物的方法

说明书

本发明属于钢的洁净度检测技术领域，提供一种用于分离钢中非金属夹杂物和碳化物的方法，技术发明包括如下实施步骤：（1）钢样电解；（2）电解后沉淀物的提取；（3）沉淀物中游离碳的分离；（4）沉淀物中渗碳体和非金属夹杂物的分离；（5）非金属夹杂物的清洗；（6）非金属夹杂物的观察。采用三溴甲烷（溴仿）作为浮选液，用碘化汞（HgI₂）和硝酸银（AgNO₃）配置熔盐比重液，通过密度差的原理对电解沉淀物中夹杂物和碳化物进行物理分离，可以最大化的避免夹杂物的受损；该方法可以准确的定量钢中非金属夹杂物的含量，对于钢液洁净度的量化评价有重要作用。

技术领域

本发明主要属于钢的洁净度检测技术领域，具体涉及一种分离钢中非金属夹杂物和碳化物的方法。

背景技术

非金属夹杂物以独立相存在于钢中，破坏了钢中的致密性和均匀性，在很大程度上降低了钢的强度、韧性、焊接性能、耐腐蚀性、抗疲劳性以及各种机械性能。夹杂物的数量、分布和种类已经成为评定钢材质量的一个重要指标。通过研究钢中的非金属夹杂物，控制他们的形态、大小、分布和结构，可以改善钢的性能。现有常用非金属夹杂物的研究方法为对试样表面直接进行观察分析(如金相显微镜法)或将夹杂物从钢中提取分离，然后进行检测分析。直接观察分析法操作简单、直观但只限于对夹杂物的初步的定性检测。要想得到夹杂物尤其细小夹杂物的信息，需要将夹杂物从钢中提取分离。

夹杂物的提取常采用电解法，在电场作用下，以试样为阳极，金属网为阴极，进行电解，铁在阴极形成沉积，不溶的夹杂物留存在阳极泥中，然后物理分离得到夹杂物。

但在电解提取过程中，钢中非金属夹杂物、游离碳、以渗碳体为主的碳化物(Fe₃C)等会伴随基体的电解在溶液中形成沉淀；从沉淀物中分离出非金属夹杂物，需要去除沉淀中的游离碳和渗碳体等杂质。中国专利公布了一种利用电解法测定钢中大型非金属夹杂物申请公布号CN 102778377)中，在淘洗过程把电解得到的阳极泥液倒入淘洗槽，通以0.5-0.8L/min的氮气，用水淘洗20-30min，此过程可以去除阳极泥中密度较轻的悬浮物和碳化物，但通过该方法淘洗会导致细小夹杂物的损失。也有采用4％HNO₃+2％KMnO₄和20％NH₄S₂O₈+2％KMnO₄(黄舜华译，钢中气体、非金属夹杂物及碳化物的分析，下册，冶金工业出版社，1960)化学处理法溶解碳化物，最终得到夹杂物，但化学法在溶解碳化物的同时也会对夹杂物造成侵蚀，破坏夹杂物的原有特征。如何在不损失、破坏夹杂物的情况下将沉淀物中的非金属夹杂物于游离碳、以渗碳体为主的碳化物(Fe₃C)分离是需要解决的一个难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种分离钢中非金属夹杂物和碳化物的方法。本发明通过配置不同密度的比重液利用夹杂物、游离碳、碳化物之间的密度差异来分离沉淀物中的游离碳和碳化物，最终得到纯净的夹杂物相。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种分离电解法提取钢夹杂物沉淀中的非金属夹杂物和碳化物的方法，所述电解法提取钢夹杂物沉淀为非金属夹杂物、游离碳和渗碳体的混合物，所述方法为：

将所述电解法提取钢夹杂物沉淀置于分离剂一中，利用非金属夹杂物、游离碳、渗碳体的密度差异使非金属夹杂物、游离碳和渗碳体的混合物分层，将密度最小的游离碳从所述电解法提取钢夹杂物沉淀中分离得到非金属夹杂物和渗碳体混合物；将所述非金属夹杂物和渗碳体混合物置于分离剂二中，利用非金属夹杂物、渗碳体的密度差异使非金属夹杂物和渗碳体的混合物分层，将非金属夹杂物从所述非金属夹杂物和渗碳体的混合物中分离；

非金属夹杂物、游离碳、渗碳体均不溶于所述分离剂一，且游离碳的密度分离剂一的密度非金属夹杂物的密度；