Przybywa nowa okładzina młyna z certyfikatem materiałowym. Ręczny analizator identyfikuje chrom i molibden, a jego ekran wyświetla znajomą rodzinę stopów. Odlew wydaje się pasować do zamówienia.
Czy to wystarczy, aby dopuścić go do instalacji?
Niekoniecznie. Jeśli instrumentem jest konwencjonalny ręczny analizator fluorescencji rentgenowskiej, nie zmierzył on bezpośrednio węgla. Węgiel może być jednym z najważniejszych pierwiastków kontrolujących twardość, reakcję na obróbkę cieplną i zachowanie przy pękaniu odlewanego elementu zużywalnego ze stali.
To rozróżnienie ma znaczenie dla sprzętu górniczego, cementowego i kruszywowego. Okładzina, element kruszarki, śruba okładziny lub inna część stopowa może zawierać oczekiwany chrom i molibden, mając jednocześnie nieodpowiednią zawartość węgla, nieprawidłową obróbkę cieplną lub niewystarczające właściwości mechaniczne.
Pozytywna identyfikacja materiału, powszechnie nazywana PMI, jest cenna. Jednak wynik identyfikacji stopu musi być interpretowany w ramach możliwości instrumentu i wymagań specyfikacji materiałowej.
Ten przewodnik porównuje ręczny XRF, iskrową spektrometrię emisyjną i analizę spalania. Wyjaśnia, co każda metoda może ustalić, czego nie może ustalić, i jak nabywcy mogą określić praktyczny plan weryfikacji chemicznej dla odlewanych elementów stalowych.
Węgiel jest pierwiastkiem niemetalicznym, ale jego wpływ na stal może być większy niż kilku celowo dodanych metali.
W odpowiednich układach stopowych węgiel wpływa na:
Prawidłowa zawartość węgla zależy od kompletnego stopu i jego zamierzonej mikrostruktury. Wyższy wynik węgla nie jest automatycznie lepszy dla elementu zużywalnego.
Silnie uderzana okładzina może wymagać innej równowagi twardości i wytrzymałości niż element narażony głównie na ścieranie ślizgowe. Wymaganie dotyczące węgla musi być zatem oceniane wraz z chromem, molibdenem, manganem, niklem, obróbką cieplną i warunkami eksploatacji.
Certyfikat chemiczny pokazujący tylko chrom i molibden nie może ustalić tej równowagi.
Nawet gdy węgiel jest w specyfikacji, odlew może mieć nieodpowiednie właściwości z powodu:
Weryfikacja chemiczna potwierdza skład w miejscu próbkowania. Nie potwierdza niezależnie spójności odlewu, jakości obróbki cieplnej ani przydatności do eksploatacji.
Fluorescencja rentgenowska wykorzystuje źródło promieniowania rentgenowskiego do wzbudzenia materiału. Instrument mierzy charakterystyczną fluorescencję emitowaną przez wykrywalne pierwiastki i wykorzystuje uzyskane widmo do oszacowania składu.
Konwencjonalne ręczne instrumenty XRF są przydatne do identyfikacji wielu pierwiastków stopowych, w tym chromu, niklu i molibdenu. W zależności od instrumentu, kalibracji i warunków pracy, mogą one również mierzyć pierwiastki takie jak mangan, miedź, kobalt, wolfram i niektóre lżejsze pierwiastki.
Ich przenośność sprawia, że są przydatne do kontroli przychodzącej, sortowania materiałów i sprawdzania poszczególnych elementów pod kątem oczekiwań rodziny stopów.
Jednak konwencjonalny ręczny XRF nie mierzy bezpośrednio węgla.
Jeśli gatunek materiału jest rozróżniany głównie na podstawie zawartości węgla, dopasowanie gatunku XRF nie może potwierdzić tego rozróżnienia. Wyświetlana nazwa gatunku jest interpretacją opartą na zmierzonych pierwiastkach i bibliotece gatunków instrumentu.
Funkcja identyfikacji gatunku zazwyczaj porównuje zmierzony skład z zapisanymi limitami lub wzorcami referencyjnymi.
Jej niezawodność zależy od:
Dwie stale mogą mieć podobną zawartość chromu, niklu i molibdenu, ale różne wymagania dotyczące węgla. Instrument może zidentyfikować ich wspólną rodzinę bez rozstrzygania różnicy opartej na węglu.
Inspektor powinien zatem przejrzeć wyniki elementarne i ograniczenia metody, a nie tylko sugerowaną nazwę gatunku.
Iskrowa spektrometria emisyjna, czyli iskrowy OES, wykorzystuje wyładowanie elektryczne do wzbudzenia małego obszaru powierzchni metalu. Emitowane światło jest rozdzielane i analizowane w celu określenia składu elementarnego.
Przy odpowiedniej konfiguracji instrumentu, kalibracji, przygotowaniu próbki i warunkach pracy, iskrowy OES może mierzyć węgiel i inne pierwiastki ważne dla specyfikacji stali.
ASTM E415 stanowi metodę analizy stali węglowej i niskostopowej za pomocą iskrowej spektrometrii atomowo-emisyjnej. Jej zakres obejmuje zdefiniowane zakresy dla pierwiastków stopowych i resztkowych.
Istnienie normy nie oznacza, że każdy instrument może analizować każdy gatunek odlewu w ramach tej normy. Laboratorium musi potwierdzić, że próbka i wymagane zakresy składu mieszczą się w zweryfikowanym zakresie metody.
Instrumenty stacjonarne zazwyczaj analizują przygotowane próbki w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Mobilny iskrowy OES może wspierać testowanie odpowiednich elementów w innych lokalizacjach, ale nadal wymaga prawidłowej konfiguracji instrumentu i odpowiednio przygotowanej powierzchni.
Praktyczne aspekty obejmują:
Specyfikacja powinna określać wymagany wynik i zaakceptowaną metodę. Nie powinna zakładać, że wszystkie urządzenia opisane jako "spektrometr" mają takie same możliwości.
Analiza spalania jest kolejnym ustalonym podejściem do oznaczania węgla i siarki.
Przygotowana próbka jest spalana w kontrolowanych warunkach, a powstałe gazy są analizowane. Procedura wymaga odpowiedniego pobierania próbek, masy próbki, kalibracji i praktyk kontroli jakości.
ASTM E1019 obejmuje metody oznaczania węgla, siarki, azotu i tlenu w określonych materiałach metalowych za pomocą technik spalania i syntezy w gazie obojętnym. Należy wybrać odpowiednią procedurę dla badanego pierwiastka i materiału.
Analiza spalania jest szczególnie przydatna, gdy węgiel lub siarka wymagają uzgodnionego potwierdzenia laboratoryjnego. Nie zapewnia ona kompletnej analizy chromowo-niklowo-molibdenowej z tego samego pomiaru węgla/siarki.
Dla niektórych zamówień, iskrowy OES zapewnia rutynową weryfikację składu, podczas gdy analiza spalania dostarcza uzgodnionego potwierdzenia węgla lub siarki. Czy oba są konieczne, zależy od specyfikacji, ryzyka i wymagań analitycznych.
| Metoda kontroli | Główne praktyczne zastosowanie | Pomiar węgla | Ważne ograniczenie |
|---|---|---|---|
| Konwencjonalny ręczny XRF | Identyfikacja rodziny stopów, sortowanie i sprawdzanie wykrywalnych pierwiastków stopowych | Nie mierzy bezpośrednio węgla | Dopasowanie gatunku nie może ustalić rozróżnienia gatunku opartego na węglu |
| Iskrowy OES | Wielopierwiastkowa analiza chemiczna odpowiednio przygotowanego metalu | Tak, z odpowiednim instrumentem, kalibracją i procedurą | Wyniki zależą od zakresu materiału, przygotowania powierzchni i kontroli analitycznej |
| Analiza spalania węgla/siarki | Laboratoryjne oznaczanie węgla i siarki | Tak, zgodnie z odpowiednią procedurą | Nie zastępuje pełnej wielopierwiastkowej analizy stopu |
| Testowanie twardości | Sprawdzanie odporności na wgniecenia i spójności obróbki cieplnej | Nie | Twardość nie może jednoznacznie zidentyfikować składu stopu |
| Badanie metalograficzne | Ocena mikrostruktury i niektórych wad lub wtrąceń | Nie jest substytutem analizy chemicznej objętościowej | Mały badany obszar może nie reprezentować całego odlewu |
| Testowanie mechaniczne | Określanie określonych właściwości rozciągających, udarowych lub innych | Nie | Wyniki zależą od próbkowania, geometrii próbki i warunków testowania |
Te metody odpowiadają na różne pytania. Niezawodny plan kontroli łączy metody potrzebne dla faktycznej specyfikacji zakupu, zamiast traktować jeden test jako uniwersalny substytut.
Poniższa tabela podsumowuje ogólne role metalurgiczne. Nie jest to specyfikacja gatunku ani zalecenie zmiany istniejącego stopu.
| Pierwiastek | Ogólna rola w staliwie | Dlaczego nabywcy powinni go weryfikować |
|---|---|---|
| Węgiel, C | Wpływa na potencjalną twardość, tworzenie węglików i równowagę wytrzymałości-plastyczności | Dopasowanie chromu lub molibdenu nie ustala wymaganego poziomu węgla |
| Chrom, Cr | Wpływa na hartowność i zachowanie węglików | Nieprawidłowy chrom może zmienić reakcję transformacji i zużycia |
| Molibden, Mo | Wpływa na hartowność i odporność na odpuszczanie | Nieprawidłowy poziom może zmienić reakcję na grube sekcje lub zamierzoną równowagę właściwości |
| Nikiel, Ni | Może wspierać wytrzymałość i hartowność w odpowiednich układach stali | Podobne wizualnie elementy mogą zawierać różne poziomy niklu |
| Mangan, Mn | Wpływa na hartowność i metalurgię związaną z siarką | Musi być oceniany jako część kompletnego stopu |
| Krzem, Si | Używany w odtlenianiu i wpływa na zachowanie osnowy | Nadmiar lub niedobór może wskazywać na nieprawidłowy odlew lub skład |
| Siarka, S | Powszechnie kontrolowana ze względu na efekty związane z siarczkami | Dopuszczalne główne pierwiastki stopowe nie gwarantują odpowiedniej siarki |
| Fosfor, P | Powszechnie kontrolowany ze względu na obawy dotyczące segregacji i kruchości | Może wpływać na wytrzymałość bez wyraźnego ostrzeżenia o twardości |
Odpowiedni zakres węgla musi pochodzić ze specyfikowanego gatunku lub zatwierdzonego niestandardowego składu. Nigdy nie należy go wywnioskować z wyników chromu i molibdenu z ręcznego analizatora.
Wynik ręcznego XRF może wspierać identyfikację rodziny stopów chromowo-molibdenowych. Nie może ustalić zawartości węgla ani potwierdzić, że okładzina otrzymała wymaganą obróbkę cieplną.
Dla okładziny Cr-Mo, praktyczny pakiet weryfikacyjny może obejmować:
Dla kontekstu produktu, zobacz naszą stronę okładzin młynów SAG ze staliwa Cr-Mo.
Niektóre rozróżnienia gatunków zależą od limitów węgla, nawet gdy główne pierwiastki stopowe są podobne.
Jeśli wymóg dopuszczenia zależy od węgla, należy użyć metody zdolnej do pomiaru węgla. Nie należy akceptować identyfikacji z biblioteki gatunków jako dowodu na obecność pierwiastka, który nie został zmierzony.
Należy również unikać zastępowania oznaczenia gatunku walcownego oznaczeniem gatunku odlewanego tylko dlatego, że ich nazwy lub główne pierwiastki stopowe wydają się podobne.
Żeliwo białe o wysokiej zawartości chromu wymaga weryfikacji węgla, a także chromu i innych określonych pierwiastków.
Jednak ASTM E415 jest metodą dla stali węglowych i niskostopowych. Nie należy jej automatycznie stosować do żeliwa białego o wysokiej zawartości chromu tylko dlatego, że oba są materiałami na bazie żelaza.
Laboratorium powinno wybrać i zweryfikować procedurę analityczną odpowiednią dla materiału, jego składu i stanu metalurgicznego.
Odczyt z metalu spawanego, napawania, powłoki lub zanieczyszczonej powierzchni może nie reprezentować podstawowego odlewu.
Przed testowaniem należy określić, czy miejsce pomiaru jest:
Miejsce testowania musi odpowiadać na zadane pytanie.
Technicznie sprawny instrument może nadal dawać niereprezentatywny wynik na nieodpowiedniej powierzchni.
Farba, rdza, zendra, olej, powłoka i osadzony materiał ścierny mogą zakłócać testowanie. Szorstkie powierzchnie mogą również uniemożliwić prawidłowy kontakt sondy lub uszczelnienie.
W przypadku iskrowego OES, przygotowanie próbki powinno być zgodne z kwalifikowaną procedurą. Ważne aspekty obejmują:
ASTM E415 zauważa, że lepsza wydajność jest oczekiwana, gdy materiały referencyjne i próbki mają podobny skład i stan metalurgiczny. Przygotowanie analityczne zasługuje zatem na taką samą uwagę jak wybór instrumentu. Zobacz zakres metody ASTM E415.
Nie należy określać arbitralnej głębokości szlifowania dla każdego odlewu. Wymagane przygotowanie zależy od stanu powierzchni, historii produkcji i zaakceptowanej procedury.
Wynik może być analitycznie poprawny dla badanej próbki, ale niewystarczający do scharakteryzowania całego elementu lub partii.
To rozróżnienie jest szczególnie ważne dla dużych odlewów.
Próbka analizy ciepła wspiera weryfikację wytopu związanego z produkcją. Powinna być powiązana z odlewem poprzez identyfikowalny numer ciepła.
Certyfikat bez wiarygodnego związku z dostarczonym elementem zapewnia ograniczone gwarancje.
Analiza produktu jest przeprowadzana na materiale pobranym z odlewu lub innego uzgodnionego miejsca produktu.
Specyfikacja zakupu powinna określać:
Odlewy mogą zawierać zmienność składu związaną z krzepnięciem. Jeden pomiar nie mapuje całego odlewu.
Gdy lokalna zmienność jest problemem, inżynier i laboratorium powinni uzgodnić plan próbkowania. Wykonywanie wielu odczytów bez zdefiniowanego planu niekoniecznie prowadzi do bardziej reprezentatywnych wniosków.
ISO 4990 dotyczy ogólnych technicznych wymagań dostawy dla odlewów ze stali, niklu i kobaltu, w tym wyboru próbek i próbek testowych. Odpowiednia specyfikacja materiałowa lub produktowa pozostaje ważna przy określaniu dopuszczenia.
Raport stwierdzający tylko "PMI zaliczone" pozostawia ważne pytania bez odpowiedzi.
| Pozycja raportu | Dlaczego jest ważna |
|---|---|
| Numer części i rewizja rysunku | Łączy test z właściwym elementem |
| Numer ciepła i identyfikacja odlewu | Wspiera identyfikowalność |
| Określony gatunek materiału | Ustanawia podstawę dopuszczenia |
| Metoda testowania | Określa, co pomiar może ustalić |
| Identyfikacja instrumentu | Łączy wyniki z kontrolowanym sprzętem |
| Kalibracja lub odniesienie weryfikacyjne | Wspiera zaufanie do pomiaru |
| Stan powierzchni i przygotowanie | Pomaga określić, czy badano metal bazowy |
| Lokalizacja testu | Sprawia, że wynik jest powtarzalny i audytowalny |
| Zgłoszone wartości elementarne | Pozwala na porównanie z faktyczną specyfikacją |
| Niemierzone wymagane pierwiastki | Zapobiega temu, aby niekompletna analiza wydawała się kompletna |
| Limity dopuszczenia | Pokazuje podstawę decyzji |
| Operator i data testu | Wspiera odpowiedzialność i kontrolę dokumentacji |
Wartość, która nie została zmierzona, powinna być oznaczona jako niemierzona. Nie powinna być wyświetlana jako zero, zakładana jako zgodna lub pomijana bez informacji, gdy pierwiastek jest niezbędny do dopuszczenia.
Potwierdź rewizję rysunku, gatunek materiału, wymaganą chemię, stan obróbki cieplnej i wymagania kontroli.
Określ, które pierwiastki są niezbędne do odróżnienia specyfikowanego materiału od prawdopodobnych alternatyw.
Porównaj oznaczenia odlewu z listą pakowania, certyfikatem materiałowym i dokumentacją obróbki cieplnej.
Jeśli identyfikacja jest brakująca lub niespójna, rozwiąż ją przed poleganiem na wynikach analitycznych.
Gdzie to stosowne, użyj ręcznego XRF do sprawdzenia wykrywalnych pierwiastków stopowych i identyfikacji oczywistych pomyłek materiałowych.
Zapisz wyniki elementarne i wszelkie nierozwiązane niejednoznaczności gatunku.
Jeśli węgiel jest potrzebny do potwierdzenia gatunku lub dopuszczenia, uzyskaj wynik z odpowiedniej metody zdolnej do pomiaru węgla.
Nie wywnioskuj węgla z twardości, wyglądu ani dopasowania z biblioteki gatunków.
Określ, czy siarka, fosfor, krzem lub inne określone pierwiastki zostały odpowiednio zmierzone przez zaakceptowaną procedurę.
Należy potwierdzić możliwości instrumentu dla wymaganego materiału i zakresu stężeń.
Sprawdź twardość, udarność, rozciąganie lub inne wymagane wyniki. Potwierdź, że próbki testowe i odlewy produkcyjne mają uzgodniony związek.
Jeśli wynik wykracza poza kryteria dopuszczenia, postępuj zgodnie z uzgodnioną procedurą dotyczącą ponownego testowania, dochodzenia lub dyspozycji.
Nie uśredniaj niepowiązanych odczytów, aby niezgodny wynik wydawał się akceptowalny.
Twardość jest zależna od składu, mikrostruktury i przetwarzania.
Ta sama stal może mieć bardzo różne wartości twardości w stanie wyżarzonym, normalizowanym, hartowanym lub odpuszczanym. Różne stopy mogą również wykazywać podobną twardość.
Dlatego twardość nie może jednoznacznie ustalić:
Twardość pozostaje cenna, gdy jest używana zgodnie z przeznaczeniem. Mapa twardości może ujawnić zmienność w odlewie i pomóc w badaniu spójności obróbki cieplnej.
Aby uzyskać informacje o tym, jak geometria okładziny i materiał oddziałują w eksploatacji, zobacz Co to jest okładzina młyna SAG i jak działa?.
XRF i iskrowy OES wykorzystują różne zasady fizyczne i mają różne możliwości. Zidentyfikuj faktyczną metodę w planie kontroli.
Dopasowanie biblioteki jest użyteczną informacją pomocniczą. Nie powinno zastępować porównania zmierzonych wartości z określonymi limitami.
Odczyt z naprawy spawanej, powłoki lub zanieczyszczonego obszaru może odpowiadać na inne pytanie niż zamierzone.
Metoda przeznaczona dla stali węglowych i niskostopowych nie powinna być uważana za odpowiednią dla każdego staliwa wysokostopowego, żeliwa białego lub odlewów nieżelaznych.
Prawidłowa chemia nie ustala, że element ma właściwy kształt, obróbkę cieplną, wytrzymałość lub poziom dopuszczenia wad.
Jeśli węgiel jest wymagany, ale nie zmierzony, raport powinien uwidocznić tę lukę.
Przy zamawianiu odlewanych elementów stalowych należy uwzględnić następujące informacje.
Omów te wymagania przed produkcją. Dodanie wymogu kontroli po odlewaniu i obróbce cieplnej może stworzyć trudności w próbkowaniu lub sprawić, że pierwotny plan kwalifikacji będzie nieodpowiedni.
Ręczny sprzęt XRF emituje promieniowanie jonizujące i musi być obsługiwany przez przeszkolony personel zgodnie z obowiązującymi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa radiologicznego i instrukcjami producenta.
Iskrowy OES tworzy wyładowanie elektryczne i pozostawia mały ślad na powierzchni. Jego użycie wymaga odpowiedniego sprzętu, przygotowania powierzchni i kontroli miejsca. Nie należy go używać w potencjalnie łatwopalnej atmosferze bez niezbędnej oceny i autoryzacji.
Próbkowanie, szlifowanie i cięcie wprowadzają dodatkowe zagrożenia. Nigdy nie przygotowuj ani nie testuj elementu, gdy jest on w ruchu, niewystarczająco podparty lub podłączony do niekontrolowanego sprzętu.
Plan kontroli powinien być zatwierdzony przez personel odpowiedzialny za dopuszczenie materiału. Niniejszy artykuł nie zastępuje obowiązującej normy materiałowej, kwalifikowanej procedury laboratoryjnej ani przeglądu inżynieryjnego specyficznego dla sprzętu.
Nie. Konwencjonalny ręczny analizator XRF nie mierzy bezpośrednio węgla. Należy użyć odpowiedniej metody analitycznej zdolnej do pomiaru węgla, gdy węgiel jest wymagany do dopuszczenia.
Nie. Wspiera identyfikację na podstawie zmierzonych pierwiastków. Niemierzone pierwiastki, obróbka cieplna, właściwości mechaniczne i spójność odlewu wymagają oddzielnego rozważenia.
Nie automatycznie. Jego przydatność zależy od stopu, zakresu analitycznego, instrumentu, geometrii próbki, przygotowania i wymaganej dokładności. Laboratorium powinno wybrać zweryfikowaną metodę.
Wynik analizy spalania węgla/siarki nie zapewnia kompletnej analizy chromowo-molibdenowej. Wymagana jest dodatkowa analiza elementarna.
Nie bez przeglądu inżynieryjnego i specyfikacji. Podobne główne pierwiastki stopowe nie sprawiają, że normy produktowe lub wymagania dotyczące przetwarzania są wymienne.
Niekoniecznie. Częstotliwość kontroli powinna być zgodna ze specyfikacją zakupu, obowiązującą normą i planem dopuszczenia opartym na ryzyku. Określ wymagania przed produkcją.
Ręczny XRF jest przydatny do identyfikacji stopów i sprawdzania wykrywalnych pierwiastków stopowych. Jego ograniczenie dotyczące węgla staje się ważne przy dopuszczaniu okładzin młynów odlewanych ze stali i innych elementów, których właściwości silnie zależą od węgla.
Kompletny plan weryfikacji powinien łączyć:
Dla staliwa Cr-Mo, potwierdzenie chromu i molibdenu jest tylko częścią procesu weryfikacji materiału. Węgiel, pierwiastki resztkowe, mikrostruktura i przetwarzanie muszą również odpowiadać uzgodnionym wymaganiom.
Wyślij EB China rysunek elementu, warunki pracy i specyfikację kontroli do przeglądu. Zakres produkcji, metody analityczne i kryteria dopuszczenia powinny być potwierdzone przed wyceną i produkcją.
Zobacz okładziny młynów SAG ze staliwa Cr-Mo
Przegląd możliwości fabrycznych
Przegląd informacji o kontroli jakości
Wyślij rysunki i wymagania kontroli do wyceny
E-mail: cast@ebcastings.com
Przeglądaj zapytania dotyczące elementów opartych na rysunkach związane z tym materiałem lub dyskusją o osprzęcie.
Przybywa nowa okładzina młyna z certyfikatem materiałowym. Ręczny analizator identyfikuje chrom i molibden, a jego ekran wyświetla znajomą rodzinę stopów. Odlew wydaje się pasować do zamówienia.
Czy to wystarczy, aby dopuścić go do instalacji?
Niekoniecznie. Jeśli instrumentem jest konwencjonalny ręczny analizator fluorescencji rentgenowskiej, nie zmierzył on bezpośrednio węgla. Węgiel może być jednym z najważniejszych pierwiastków kontrolujących twardość, reakcję na obróbkę cieplną i zachowanie przy pękaniu odlewanego elementu zużywalnego ze stali.
To rozróżnienie ma znaczenie dla sprzętu górniczego, cementowego i kruszywowego. Okładzina, element kruszarki, śruba okładziny lub inna część stopowa może zawierać oczekiwany chrom i molibden, mając jednocześnie nieodpowiednią zawartość węgla, nieprawidłową obróbkę cieplną lub niewystarczające właściwości mechaniczne.
Pozytywna identyfikacja materiału, powszechnie nazywana PMI, jest cenna. Jednak wynik identyfikacji stopu musi być interpretowany w ramach możliwości instrumentu i wymagań specyfikacji materiałowej.
Ten przewodnik porównuje ręczny XRF, iskrową spektrometrię emisyjną i analizę spalania. Wyjaśnia, co każda metoda może ustalić, czego nie może ustalić, i jak nabywcy mogą określić praktyczny plan weryfikacji chemicznej dla odlewanych elementów stalowych.
Węgiel jest pierwiastkiem niemetalicznym, ale jego wpływ na stal może być większy niż kilku celowo dodanych metali.
W odpowiednich układach stopowych węgiel wpływa na:
Prawidłowa zawartość węgla zależy od kompletnego stopu i jego zamierzonej mikrostruktury. Wyższy wynik węgla nie jest automatycznie lepszy dla elementu zużywalnego.
Silnie uderzana okładzina może wymagać innej równowagi twardości i wytrzymałości niż element narażony głównie na ścieranie ślizgowe. Wymaganie dotyczące węgla musi być zatem oceniane wraz z chromem, molibdenem, manganem, niklem, obróbką cieplną i warunkami eksploatacji.
Certyfikat chemiczny pokazujący tylko chrom i molibden nie może ustalić tej równowagi.
Nawet gdy węgiel jest w specyfikacji, odlew może mieć nieodpowiednie właściwości z powodu:
Weryfikacja chemiczna potwierdza skład w miejscu próbkowania. Nie potwierdza niezależnie spójności odlewu, jakości obróbki cieplnej ani przydatności do eksploatacji.
Fluorescencja rentgenowska wykorzystuje źródło promieniowania rentgenowskiego do wzbudzenia materiału. Instrument mierzy charakterystyczną fluorescencję emitowaną przez wykrywalne pierwiastki i wykorzystuje uzyskane widmo do oszacowania składu.
Konwencjonalne ręczne instrumenty XRF są przydatne do identyfikacji wielu pierwiastków stopowych, w tym chromu, niklu i molibdenu. W zależności od instrumentu, kalibracji i warunków pracy, mogą one również mierzyć pierwiastki takie jak mangan, miedź, kobalt, wolfram i niektóre lżejsze pierwiastki.
Ich przenośność sprawia, że są przydatne do kontroli przychodzącej, sortowania materiałów i sprawdzania poszczególnych elementów pod kątem oczekiwań rodziny stopów.
Jednak konwencjonalny ręczny XRF nie mierzy bezpośrednio węgla.
Jeśli gatunek materiału jest rozróżniany głównie na podstawie zawartości węgla, dopasowanie gatunku XRF nie może potwierdzić tego rozróżnienia. Wyświetlana nazwa gatunku jest interpretacją opartą na zmierzonych pierwiastkach i bibliotece gatunków instrumentu.
Funkcja identyfikacji gatunku zazwyczaj porównuje zmierzony skład z zapisanymi limitami lub wzorcami referencyjnymi.
Jej niezawodność zależy od:
Dwie stale mogą mieć podobną zawartość chromu, niklu i molibdenu, ale różne wymagania dotyczące węgla. Instrument może zidentyfikować ich wspólną rodzinę bez rozstrzygania różnicy opartej na węglu.
Inspektor powinien zatem przejrzeć wyniki elementarne i ograniczenia metody, a nie tylko sugerowaną nazwę gatunku.
Iskrowa spektrometria emisyjna, czyli iskrowy OES, wykorzystuje wyładowanie elektryczne do wzbudzenia małego obszaru powierzchni metalu. Emitowane światło jest rozdzielane i analizowane w celu określenia składu elementarnego.
Przy odpowiedniej konfiguracji instrumentu, kalibracji, przygotowaniu próbki i warunkach pracy, iskrowy OES może mierzyć węgiel i inne pierwiastki ważne dla specyfikacji stali.
ASTM E415 stanowi metodę analizy stali węglowej i niskostopowej za pomocą iskrowej spektrometrii atomowo-emisyjnej. Jej zakres obejmuje zdefiniowane zakresy dla pierwiastków stopowych i resztkowych.
Istnienie normy nie oznacza, że każdy instrument może analizować każdy gatunek odlewu w ramach tej normy. Laboratorium musi potwierdzić, że próbka i wymagane zakresy składu mieszczą się w zweryfikowanym zakresie metody.
Instrumenty stacjonarne zazwyczaj analizują przygotowane próbki w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Mobilny iskrowy OES może wspierać testowanie odpowiednich elementów w innych lokalizacjach, ale nadal wymaga prawidłowej konfiguracji instrumentu i odpowiednio przygotowanej powierzchni.
Praktyczne aspekty obejmują:
Specyfikacja powinna określać wymagany wynik i zaakceptowaną metodę. Nie powinna zakładać, że wszystkie urządzenia opisane jako "spektrometr" mają takie same możliwości.
Analiza spalania jest kolejnym ustalonym podejściem do oznaczania węgla i siarki.
Przygotowana próbka jest spalana w kontrolowanych warunkach, a powstałe gazy są analizowane. Procedura wymaga odpowiedniego pobierania próbek, masy próbki, kalibracji i praktyk kontroli jakości.
ASTM E1019 obejmuje metody oznaczania węgla, siarki, azotu i tlenu w określonych materiałach metalowych za pomocą technik spalania i syntezy w gazie obojętnym. Należy wybrać odpowiednią procedurę dla badanego pierwiastka i materiału.
Analiza spalania jest szczególnie przydatna, gdy węgiel lub siarka wymagają uzgodnionego potwierdzenia laboratoryjnego. Nie zapewnia ona kompletnej analizy chromowo-niklowo-molibdenowej z tego samego pomiaru węgla/siarki.
Dla niektórych zamówień, iskrowy OES zapewnia rutynową weryfikację składu, podczas gdy analiza spalania dostarcza uzgodnionego potwierdzenia węgla lub siarki. Czy oba są konieczne, zależy od specyfikacji, ryzyka i wymagań analitycznych.
| Metoda kontroli | Główne praktyczne zastosowanie | Pomiar węgla | Ważne ograniczenie |
|---|---|---|---|
| Konwencjonalny ręczny XRF | Identyfikacja rodziny stopów, sortowanie i sprawdzanie wykrywalnych pierwiastków stopowych | Nie mierzy bezpośrednio węgla | Dopasowanie gatunku nie może ustalić rozróżnienia gatunku opartego na węglu |
| Iskrowy OES | Wielopierwiastkowa analiza chemiczna odpowiednio przygotowanego metalu | Tak, z odpowiednim instrumentem, kalibracją i procedurą | Wyniki zależą od zakresu materiału, przygotowania powierzchni i kontroli analitycznej |
| Analiza spalania węgla/siarki | Laboratoryjne oznaczanie węgla i siarki | Tak, zgodnie z odpowiednią procedurą | Nie zastępuje pełnej wielopierwiastkowej analizy stopu |
| Testowanie twardości | Sprawdzanie odporności na wgniecenia i spójności obróbki cieplnej | Nie | Twardość nie może jednoznacznie zidentyfikować składu stopu |
| Badanie metalograficzne | Ocena mikrostruktury i niektórych wad lub wtrąceń | Nie jest substytutem analizy chemicznej objętościowej | Mały badany obszar może nie reprezentować całego odlewu |
| Testowanie mechaniczne | Określanie określonych właściwości rozciągających, udarowych lub innych | Nie | Wyniki zależą od próbkowania, geometrii próbki i warunków testowania |
Te metody odpowiadają na różne pytania. Niezawodny plan kontroli łączy metody potrzebne dla faktycznej specyfikacji zakupu, zamiast traktować jeden test jako uniwersalny substytut.
Poniższa tabela podsumowuje ogólne role metalurgiczne. Nie jest to specyfikacja gatunku ani zalecenie zmiany istniejącego stopu.
| Pierwiastek | Ogólna rola w staliwie | Dlaczego nabywcy powinni go weryfikować |
|---|---|---|
| Węgiel, C | Wpływa na potencjalną twardość, tworzenie węglików i równowagę wytrzymałości-plastyczności | Dopasowanie chromu lub molibdenu nie ustala wymaganego poziomu węgla |
| Chrom, Cr | Wpływa na hartowność i zachowanie węglików | Nieprawidłowy chrom może zmienić reakcję transformacji i zużycia |
| Molibden, Mo | Wpływa na hartowność i odporność na odpuszczanie | Nieprawidłowy poziom może zmienić reakcję na grube sekcje lub zamierzoną równowagę właściwości |
| Nikiel, Ni | Może wspierać wytrzymałość i hartowność w odpowiednich układach stali | Podobne wizualnie elementy mogą zawierać różne poziomy niklu |
| Mangan, Mn | Wpływa na hartowność i metalurgię związaną z siarką | Musi być oceniany jako część kompletnego stopu |
| Krzem, Si | Używany w odtlenianiu i wpływa na zachowanie osnowy | Nadmiar lub niedobór może wskazywać na nieprawidłowy odlew lub skład |
| Siarka, S | Powszechnie kontrolowana ze względu na efekty związane z siarczkami | Dopuszczalne główne pierwiastki stopowe nie gwarantują odpowiedniej siarki |
| Fosfor, P | Powszechnie kontrolowany ze względu na obawy dotyczące segregacji i kruchości | Może wpływać na wytrzymałość bez wyraźnego ostrzeżenia o twardości |
Odpowiedni zakres węgla musi pochodzić ze specyfikowanego gatunku lub zatwierdzonego niestandardowego składu. Nigdy nie należy go wywnioskować z wyników chromu i molibdenu z ręcznego analizatora.
Wynik ręcznego XRF może wspierać identyfikację rodziny stopów chromowo-molibdenowych. Nie może ustalić zawartości węgla ani potwierdzić, że okładzina otrzymała wymaganą obróbkę cieplną.
Dla okładziny Cr-Mo, praktyczny pakiet weryfikacyjny może obejmować:
Dla kontekstu produktu, zobacz naszą stronę okładzin młynów SAG ze staliwa Cr-Mo.
Niektóre rozróżnienia gatunków zależą od limitów węgla, nawet gdy główne pierwiastki stopowe są podobne.
Jeśli wymóg dopuszczenia zależy od węgla, należy użyć metody zdolnej do pomiaru węgla. Nie należy akceptować identyfikacji z biblioteki gatunków jako dowodu na obecność pierwiastka, który nie został zmierzony.
Należy również unikać zastępowania oznaczenia gatunku walcownego oznaczeniem gatunku odlewanego tylko dlatego, że ich nazwy lub główne pierwiastki stopowe wydają się podobne.
Żeliwo białe o wysokiej zawartości chromu wymaga weryfikacji węgla, a także chromu i innych określonych pierwiastków.
Jednak ASTM E415 jest metodą dla stali węglowych i niskostopowych. Nie należy jej automatycznie stosować do żeliwa białego o wysokiej zawartości chromu tylko dlatego, że oba są materiałami na bazie żelaza.
Laboratorium powinno wybrać i zweryfikować procedurę analityczną odpowiednią dla materiału, jego składu i stanu metalurgicznego.
Odczyt z metalu spawanego, napawania, powłoki lub zanieczyszczonej powierzchni może nie reprezentować podstawowego odlewu.
Przed testowaniem należy określić, czy miejsce pomiaru jest:
Miejsce testowania musi odpowiadać na zadane pytanie.
Technicznie sprawny instrument może nadal dawać niereprezentatywny wynik na nieodpowiedniej powierzchni.
Farba, rdza, zendra, olej, powłoka i osadzony materiał ścierny mogą zakłócać testowanie. Szorstkie powierzchnie mogą również uniemożliwić prawidłowy kontakt sondy lub uszczelnienie.
W przypadku iskrowego OES, przygotowanie próbki powinno być zgodne z kwalifikowaną procedurą. Ważne aspekty obejmują:
ASTM E415 zauważa, że lepsza wydajność jest oczekiwana, gdy materiały referencyjne i próbki mają podobny skład i stan metalurgiczny. Przygotowanie analityczne zasługuje zatem na taką samą uwagę jak wybór instrumentu. Zobacz zakres metody ASTM E415.
Nie należy określać arbitralnej głębokości szlifowania dla każdego odlewu. Wymagane przygotowanie zależy od stanu powierzchni, historii produkcji i zaakceptowanej procedury.
Wynik może być analitycznie poprawny dla badanej próbki, ale niewystarczający do scharakteryzowania całego elementu lub partii.
To rozróżnienie jest szczególnie ważne dla dużych odlewów.
Próbka analizy ciepła wspiera weryfikację wytopu związanego z produkcją. Powinna być powiązana z odlewem poprzez identyfikowalny numer ciepła.
Certyfikat bez wiarygodnego związku z dostarczonym elementem zapewnia ograniczone gwarancje.
Analiza produktu jest przeprowadzana na materiale pobranym z odlewu lub innego uzgodnionego miejsca produktu.
Specyfikacja zakupu powinna określać:
Odlewy mogą zawierać zmienność składu związaną z krzepnięciem. Jeden pomiar nie mapuje całego odlewu.
Gdy lokalna zmienność jest problemem, inżynier i laboratorium powinni uzgodnić plan próbkowania. Wykonywanie wielu odczytów bez zdefiniowanego planu niekoniecznie prowadzi do bardziej reprezentatywnych wniosków.
ISO 4990 dotyczy ogólnych technicznych wymagań dostawy dla odlewów ze stali, niklu i kobaltu, w tym wyboru próbek i próbek testowych. Odpowiednia specyfikacja materiałowa lub produktowa pozostaje ważna przy określaniu dopuszczenia.
Raport stwierdzający tylko "PMI zaliczone" pozostawia ważne pytania bez odpowiedzi.
| Pozycja raportu | Dlaczego jest ważna |
|---|---|
| Numer części i rewizja rysunku | Łączy test z właściwym elementem |
| Numer ciepła i identyfikacja odlewu | Wspiera identyfikowalność |
| Określony gatunek materiału | Ustanawia podstawę dopuszczenia |
| Metoda testowania | Określa, co pomiar może ustalić |
| Identyfikacja instrumentu | Łączy wyniki z kontrolowanym sprzętem |
| Kalibracja lub odniesienie weryfikacyjne | Wspiera zaufanie do pomiaru |
| Stan powierzchni i przygotowanie | Pomaga określić, czy badano metal bazowy |
| Lokalizacja testu | Sprawia, że wynik jest powtarzalny i audytowalny |
| Zgłoszone wartości elementarne | Pozwala na porównanie z faktyczną specyfikacją |
| Niemierzone wymagane pierwiastki | Zapobiega temu, aby niekompletna analiza wydawała się kompletna |
| Limity dopuszczenia | Pokazuje podstawę decyzji |
| Operator i data testu | Wspiera odpowiedzialność i kontrolę dokumentacji |
Wartość, która nie została zmierzona, powinna być oznaczona jako niemierzona. Nie powinna być wyświetlana jako zero, zakładana jako zgodna lub pomijana bez informacji, gdy pierwiastek jest niezbędny do dopuszczenia.
Potwierdź rewizję rysunku, gatunek materiału, wymaganą chemię, stan obróbki cieplnej i wymagania kontroli.
Określ, które pierwiastki są niezbędne do odróżnienia specyfikowanego materiału od prawdopodobnych alternatyw.
Porównaj oznaczenia odlewu z listą pakowania, certyfikatem materiałowym i dokumentacją obróbki cieplnej.
Jeśli identyfikacja jest brakująca lub niespójna, rozwiąż ją przed poleganiem na wynikach analitycznych.
Gdzie to stosowne, użyj ręcznego XRF do sprawdzenia wykrywalnych pierwiastków stopowych i identyfikacji oczywistych pomyłek materiałowych.
Zapisz wyniki elementarne i wszelkie nierozwiązane niejednoznaczności gatunku.
Jeśli węgiel jest potrzebny do potwierdzenia gatunku lub dopuszczenia, uzyskaj wynik z odpowiedniej metody zdolnej do pomiaru węgla.
Nie wywnioskuj węgla z twardości, wyglądu ani dopasowania z biblioteki gatunków.
Określ, czy siarka, fosfor, krzem lub inne określone pierwiastki zostały odpowiednio zmierzone przez zaakceptowaną procedurę.
Należy potwierdzić możliwości instrumentu dla wymaganego materiału i zakresu stężeń.
Sprawdź twardość, udarność, rozciąganie lub inne wymagane wyniki. Potwierdź, że próbki testowe i odlewy produkcyjne mają uzgodniony związek.
Jeśli wynik wykracza poza kryteria dopuszczenia, postępuj zgodnie z uzgodnioną procedurą dotyczącą ponownego testowania, dochodzenia lub dyspozycji.
Nie uśredniaj niepowiązanych odczytów, aby niezgodny wynik wydawał się akceptowalny.
Twardość jest zależna od składu, mikrostruktury i przetwarzania.
Ta sama stal może mieć bardzo różne wartości twardości w stanie wyżarzonym, normalizowanym, hartowanym lub odpuszczanym. Różne stopy mogą również wykazywać podobną twardość.
Dlatego twardość nie może jednoznacznie ustalić:
Twardość pozostaje cenna, gdy jest używana zgodnie z przeznaczeniem. Mapa twardości może ujawnić zmienność w odlewie i pomóc w badaniu spójności obróbki cieplnej.
Aby uzyskać informacje o tym, jak geometria okładziny i materiał oddziałują w eksploatacji, zobacz Co to jest okładzina młyna SAG i jak działa?.
XRF i iskrowy OES wykorzystują różne zasady fizyczne i mają różne możliwości. Zidentyfikuj faktyczną metodę w planie kontroli.
Dopasowanie biblioteki jest użyteczną informacją pomocniczą. Nie powinno zastępować porównania zmierzonych wartości z określonymi limitami.
Odczyt z naprawy spawanej, powłoki lub zanieczyszczonego obszaru może odpowiadać na inne pytanie niż zamierzone.
Metoda przeznaczona dla stali węglowych i niskostopowych nie powinna być uważana za odpowiednią dla każdego staliwa wysokostopowego, żeliwa białego lub odlewów nieżelaznych.
Prawidłowa chemia nie ustala, że element ma właściwy kształt, obróbkę cieplną, wytrzymałość lub poziom dopuszczenia wad.
Jeśli węgiel jest wymagany, ale nie zmierzony, raport powinien uwidocznić tę lukę.
Przy zamawianiu odlewanych elementów stalowych należy uwzględnić następujące informacje.
Omów te wymagania przed produkcją. Dodanie wymogu kontroli po odlewaniu i obróbce cieplnej może stworzyć trudności w próbkowaniu lub sprawić, że pierwotny plan kwalifikacji będzie nieodpowiedni.
Ręczny sprzęt XRF emituje promieniowanie jonizujące i musi być obsługiwany przez przeszkolony personel zgodnie z obowiązującymi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa radiologicznego i instrukcjami producenta.
Iskrowy OES tworzy wyładowanie elektryczne i pozostawia mały ślad na powierzchni. Jego użycie wymaga odpowiedniego sprzętu, przygotowania powierzchni i kontroli miejsca. Nie należy go używać w potencjalnie łatwopalnej atmosferze bez niezbędnej oceny i autoryzacji.
Próbkowanie, szlifowanie i cięcie wprowadzają dodatkowe zagrożenia. Nigdy nie przygotowuj ani nie testuj elementu, gdy jest on w ruchu, niewystarczająco podparty lub podłączony do niekontrolowanego sprzętu.
Plan kontroli powinien być zatwierdzony przez personel odpowiedzialny za dopuszczenie materiału. Niniejszy artykuł nie zastępuje obowiązującej normy materiałowej, kwalifikowanej procedury laboratoryjnej ani przeglądu inżynieryjnego specyficznego dla sprzętu.
Nie. Konwencjonalny ręczny analizator XRF nie mierzy bezpośrednio węgla. Należy użyć odpowiedniej metody analitycznej zdolnej do pomiaru węgla, gdy węgiel jest wymagany do dopuszczenia.
Nie. Wspiera identyfikację na podstawie zmierzonych pierwiastków. Niemierzone pierwiastki, obróbka cieplna, właściwości mechaniczne i spójność odlewu wymagają oddzielnego rozważenia.
Nie automatycznie. Jego przydatność zależy od stopu, zakresu analitycznego, instrumentu, geometrii próbki, przygotowania i wymaganej dokładności. Laboratorium powinno wybrać zweryfikowaną metodę.
Wynik analizy spalania węgla/siarki nie zapewnia kompletnej analizy chromowo-molibdenowej. Wymagana jest dodatkowa analiza elementarna.
Nie bez przeglądu inżynieryjnego i specyfikacji. Podobne główne pierwiastki stopowe nie sprawiają, że normy produktowe lub wymagania dotyczące przetwarzania są wymienne.
Niekoniecznie. Częstotliwość kontroli powinna być zgodna ze specyfikacją zakupu, obowiązującą normą i planem dopuszczenia opartym na ryzyku. Określ wymagania przed produkcją.
Ręczny XRF jest przydatny do identyfikacji stopów i sprawdzania wykrywalnych pierwiastków stopowych. Jego ograniczenie dotyczące węgla staje się ważne przy dopuszczaniu okładzin młynów odlewanych ze stali i innych elementów, których właściwości silnie zależą od węgla.
Kompletny plan weryfikacji powinien łączyć:
Dla staliwa Cr-Mo, potwierdzenie chromu i molibdenu jest tylko częścią procesu weryfikacji materiału. Węgiel, pierwiastki resztkowe, mikrostruktura i przetwarzanie muszą również odpowiadać uzgodnionym wymaganiom.
Wyślij EB China rysunek elementu, warunki pracy i specyfikację kontroli do przeglądu. Zakres produkcji, metody analityczne i kryteria dopuszczenia powinny być potwierdzone przed wyceną i produkcją.
Zobacz okładziny młynów SAG ze staliwa Cr-Mo
Przegląd możliwości fabrycznych
Przegląd informacji o kontroli jakości
Wyślij rysunki i wymagania kontroli do wyceny
E-mail: cast@ebcastings.com
Przeglądaj zapytania dotyczące elementów opartych na rysunkach związane z tym materiałem lub dyskusją o osprzęcie.
