CC BY
37
УДК 543.42
Наумкина В.А., Сафарова И.С., Аверина Ю. М.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СПЛАВОВ СПЕКТРАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ
Наумкина В. А. - студентка 4 курса РХТУ им. Д. И. Менделеева
Сафарова И.С. - инженер-рентгенолог 1 категории спектральной лаборатории предприятия АО НПО «Энергомаш» им. Академика В.П. Глушко
Аверина Юлия Михайловна - к.т.н., доцент каф. ИМиЗК, председатель ОСМУСС РХТУ имени Д.И. Менделеева, e-mail: averinajm@mail.ru
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., 9
В статье приведен краткий обзор методов качественного контроля химического состава сплавов на промышленных предприятиях. Даны характеристики самых основных методов спектрального анализа: оптико-эмиссионные и рентгеновские. Показана прогрессивность и эффективность спектральных методов определения химического состава сплавов в области контроля производства. Ключевые слова: сплав, спектральный анализ, контроль, химический состав
DETERMINATION OF CHEMICAL COMPOSITION OF ALLOYS BY SPECTRAL METHODS
Naumkina V.A., Safarova I.S., Averina Yu.M.
Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article gives a brief review of methods for qualitative control of the chemical composition of alloys in industrial plants. The characteristics of the most basic methods of spectral analysis are given: optical emission and X-ray. Progressiveness and efficiency of spectral methods for determining the chemical composition of alloys in the field ofproduction control are shown.
Key words: alloy, spectral analysis, control, chemical composition
В современной промышленности ни одно предприятие не может вести свою деятельность без контроля качества. Качество является одной из важных задач на предприятиях, которое необходимо постоянно контролировать на всех стадиях жизненного цикла продукции.
Основные показатели входного контроля качества являются химический состав, размеры и геометрия изделий, макро- и микроструктура; технологические свойства.
Контроль химического состава - это определение состава элементов в сталях и сплавах разными методами, такими как: химический метод, спектральный анализ. Оба этих метода тесно связаны между собой и дополняют друг друга.
Химический состав проверяют по техническим условиям. Затем решается, подлежит ли сплав дальнейшему использованию или бракуется.
Химические методы на сегодняшний день пользуются не очень большой популярностью. Они самые долгие, но и самые точные, которые не могут выдавать ошибок, в отличие от спектральных. Эти методы существуют до сих пор только для того, чтобы подтверждать химический состав металлов, если в спектральных методах обнаружат несоответствия элементов.
В настоящее время на промышленных предприятиях используют в основном спектральные
методы анализа для определения химического состава металлов и сплавов.
Спектральный анализ можно разделить на качественный анализ-установление элементов, присутствующих в пробе, и количественный анализ - определение количественного содержания этих элементов.
Количественный анализ основан на зависимости интенсивности спектральных линий элемента от концентраций в пробе. В количественном анализе используют интенсивность двух спектральных линий, принадлежащих, что позволяет снизить требования к постоянству условий возбуждения и регистрации спектров.
Качественный спектральный анализ позволяет в течение нескольких минут установить, какие элементы входят в состав испытуемой пробы. Качественный анализ широко используется для самых разнообразных задач; например, для определения чистоты металлов и сплавов, анализа различного рода образцов минералов и руд, установления качества материала различных деталей без повреждения их, анализ шихты, отходов производства и т.д.
Методов спектрального анализа существует достаточно много, но самыми основными являются оптико-эмиссионные и рентгеновские, которые в
свою очередь имеют также ряд преимуществ и недостатков.
К рентгеновским анализаторам относятся портативные рентгено-флуоресцентные аппараты, спектрометры, спектроскопы и множество других. Диапазон определяемых элементов таких приборов составляет от натрия (№) до урана (Ц), определяя при этом неорганические примеси, как сера и фосфор, но не могут определять углерод. Используются для цветных металлов и чугунов, сталей, но чистые металлы определяют с трудом.
Оптико-эмиссионные методы основаны на поглощении атомов спектров и на их регистрации с помощью специальных приборов (МФС-8, спектрограф и др.). Эмиссионные приборы, прежде всего, очень сильно зависят от погодных условий (температуры, влажности, давления), а также от состава сплава и концентрации. Принцип действия таких аппаратов основывается на свечении газа (пара) исследуемого вещества, в результате которого идет нагревание его до высоких температур болыпе1000°С. Главной составляющей всего этого спектра являются линейные спектры атомов металлов. Каждый элемент имеет определенный спектр излучения. Поэтому при исследовании спектра излучения плазмы, можно определить химический состав газа.
В этих методах используется газ аргон, образующий плазму при взаимодействии электрода с исследуемым образцом и имеющий ряд преимуществ, таких как: не ядовит, не взрывоопасен, не взаимодействует с другими элементами, самый доступный и относительно дешевый инертный газ.
Метод анализа рентгеновского аппарата основывается на испускании спектра флуоресцентного излучения образца, который образуется при сильном рентгеновском излучении. Химический состав прибор отображает за счет вторичного излучения сплава, потому что у каждого элемента имеются свои характеристические линии, которые указывают на качественный состав образца, а путем измерения относительной интенсивности получают количественный состав пробы.
Можно выделить несколько преимуществ спектральных методов:
• высокая чувствительность, позволяющая определить в анализируемых пробах самые ничтожные доли процента различных элементов;
• использование при спектральном анализе относительной интенсивности позволяет повысить его точность и упрощает технику измерения;
• на рентгенофлуоресцентных спектрометрах можно анализировать готовые детали и образцы различных размеров и форм, не повреждая поверхность, в отличие от оптико-эмиссионных, где происходит обжиг металла;
• быстрота и дешевизна анализа;
• способность определять примеси и неорганические элементы;
• высокая производительность и автоматизация всего анализа.
Широкое применение спектральные анализы получили в основном в металлургической и металлообрабатывающей промышленности, также используются в горнодобывающей
промышленности, авиации и машиностроении, археологии, в научных исследованиях, даже в медицине и фармацевтике.
Таким образом, спектральные методы определения химического состава сплавов являются одними из наиболее прогрессивных средств в области контроля производства. При решении ряда аналитических задач спектральные методы являются наиболее передовыми и технически эффективными, со значительным успехом замещая химические методы анализа.
Список литературы
1. Опыт применения энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного спектрометра/Д.И. Митин, В.В. Глебов, А.Ю. Шурыгин// Приволжский научный вестник// 2013. №12(28), часть 2. С. 41-42.
2. http://lnktd-opz.narod.ru/sa.html -Спектральный анализ;
3. Зайдель А. Н., Основы спектрального анализа М., 1965,324с.
