CN116818483A - 一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，属于金属材料分析技术领域，解决了现有高碳钢中由于析出相的稳定性较高，溶样过程中经常出现溶解不完全的问题。高稳定性析出相主要包括M23C6、M6C和M7C3中的一种或多种；方法先将析出相粉末与浓硫酸混合加热，至冒白色硫酸烟时，冷却；加入硝酸，继续加热至冒白色硫酸烟时，冷却，补加硝酸；如此补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全。采用本方法能实现高稳定性析出相的溶解，进而实现对高稳定性析出相的准确分析，从而为探究析出相对材料性能的影响，材料优化提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于金属材料分析技术领域，具体涉及一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法。
背景技术
钢和合金中析出相的类型及含量对材料的性能有着重要的影响，对于不同钢和合金，析出相种类不同，析出相中的元素种类和含量也不同，析出相的稳定性也不同，为了准确定量测定析出相中各个元素的含量，必须保证收集的析出相粉末完全溶解，而且溶样后的介质适合采用电感耦合等离子体发射光谱仪进行元素测定。现有技术中，高碳钢中由于析出相的稳定性较高，溶样过程中经常出现溶解不完全的问题，因此亟需提供一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法。
发明内容
鉴于上述分析，本发明旨在提供一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，用于解决以下技术问题：现有的高碳钢中由于析出相的稳定性较高，溶样过程中经常出现溶解不完全。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，高稳定性析出相主要包括M23C6、M6C和M7C3中的一种或多种；方法先将析出相粉末与浓硫酸混合加热，至冒白色硫酸烟时，冷却；加入硝酸，继续加热至冒白色硫酸烟时，冷却，补加硝酸；如此补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全。
进一步的，浓硫酸与每次加入的硝酸的体积比为9～10：1。
进一步的，浓硫酸为市售的质量浓度为98％的浓硫酸。
进一步的，硝酸为市售的质量浓度为68％的硝酸。
进一步的，高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法包括：
步骤1、将析出相粉末用蒸馏水刷入烧杯中；
步骤2、加入浓硫酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却后，加入硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热；
步骤3、继续加热至冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却后，补加硝酸；补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全，取下烧杯，冷却至室温后，沿烧杯壁加入少量蒸馏水，定容到第一容量瓶中，作为测试原液；
步骤4、在第二容量瓶中加入少量蒸馏水，然后再加入盐酸，从第一容量瓶的测试原液中分取等体积的测试原液加入第二容量瓶中，继续加入蒸馏水稀释，作为测试液备用。
进一步的，高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法还包括：
步骤5、元素含量测定：采用电感耦合等离子发射光谱仪测定测试液中元素含量；
步骤6、根据电感耦合等离子发射光谱仪测得的析出相中各元素的质量体积浓度，计算析出相中元素的质量，然后计算析出相中元素占钢的质量百分数。
进一步的，高稳定性析出相采用电解方法萃取制备。
进一步的，电解方法中，电解液的组分为LiCl+磺基水杨酸+甘油三种成分的甲醇溶液。
进一步的，电解液中，LiCl的质量浓度为8～12g/L，磺基水杨酸的质量浓度为38～42g/L，甘油的体积浓度为4～6％。
进一步的，电解方法中，电流密度为0.03～0.05A/cm2，总电流控制在0.6～0.7A，温度0～-5℃。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
a)本发明的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法通过精确控制各组分种类、加入顺序和加入时机，实现了高稳定性析出相的溶解，进而实现对高稳定性析出相的准确分析，从而为探究析出相对材料性能的影响，材料优化提供技术支撑。
b)本发明的方法中结合预电解和电解，预电解能够将电解试样表面电解掉一层，消除制样过程中造成的样品污染问题。
c)本发明的方法中将电解液放入胶囊中能够防止阴极的还原产物玷污析出相。
d)本发明的方法中电解之前过滤电解液，能够减少电解液中的杂质对析出相的检测和观察的影响。
e)本发明的方法中先采用定性电解分析确定析出相的类型，再通过定量电解，能够得到析出相中各元素含量，实现对析出相的准确分析。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体发明的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是实施例1的析出相的XRD图谱；
图2是实施例2的析出相的XRD图谱。
具体实施方式
以下实施例对本发明进行详细描述。所述实施例是示例性的，旨在对本发明的实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
高碳钢(例如高碳不锈钢和高碳轴承钢)中由于析出相中M23C6、M6C或M7C3的含量非常高，大颗粒析出相多，稳定性非常高，采用现有的盐酸、硝酸和氢氟酸无法完全溶解析出相，因此亟需提供一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，用以实现高碳钢中高稳定性析出相的充分溶解，进而实现对高稳定性析出相的准确分析，从而为探究析出相对材料性能的影响，材料优化提供技术支撑。
本发明提供了一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，高稳定性析出相主要包括M23C6、M6C和M7C3中的一种或多种；该方法先将析出相粉末与浓硫酸混合加热，至冒白色硫酸烟时，冷却；加入硝酸，继续加热至冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却1～2min后，补加硝酸；如此补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全。
具体的，上述浓硫酸与每次加入的硝酸的体积比为9～10：1。
具体的，上述浓硫酸为市售的质量浓度为98％的浓硫酸。
具体的，上述硝酸为市售的质量浓度为68％的硝酸。
具体的，上述高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法包括：
步骤1、将析出相粉末用蒸馏水刷入250mL烧杯中；
步骤2、加入浓硫酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却1～2min后，加入硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热；
步骤3、继续加热至冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却1～2min后，补加硝酸；补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全，取下烧杯，冷却至室温后，沿烧杯壁加入少量蒸馏水，定容到体积为100mL的第一容量瓶中，作为测试原液。
需要说明的是，上述溶样方法的步骤需要精确控制，各个组分的加入量以及加入时机均至关重要，发明人在研究过程中进行了大量研究，最终确定了上述方法。
具体的，考虑到硫酸比重大，不适合用作ICP-AES设备测试的介质，上述方法还包括：
步骤4、在第二容量瓶中加入少量蒸馏水，然后再加入盐酸，从第一容量瓶的测试原液中分取等体积的测试原液加入第二容量瓶中，继续加入蒸馏水稀释，作为测试液备用。
具体的，上述方法还包括：
步骤5、元素含量测定：采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测定测试液中元素含量；
步骤6、根据电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测得的析出相中各元素的质量体积浓度(单位为g/L)，计算析出相中元素的质量m元素(单位为g)，然后计算析出相中元素占钢的质量百分数。
具体的，上述步骤5的测定过程包括：配制校准曲线溶液，标准溶液的贮备液的浓度均为1000μg/mL，先配制100μg/mL的金属元素标准溶液，取1000μg/mL贮备液10mL移入100mL容量瓶中，补充相应的酸，稀释至100mL容量瓶中；根据所测元素种类和含量，配制相应浓度的标准溶液，使其分别含100μg/mL标准溶液：0、1、2、3、5、10mL，并补充盐酸、硝酸、氢氟酸，使其具有与待测溶液相同的酸度，以钇为内标元素，采用电感耦合等离子发射光谱仪测定测试试液中元素浓度。
具体的，上述步骤5中，常见元素的测试波长依次为：
表1常见元素的测试波长
| 元素 | 测试波长/nm | 元素 | 测试波长/nm |
| Fe | 238.204 | Co | 238.892 |
| Mn | 257.610 | Al | 396.153 |
| Cr | 267.716 | Ti | 336.122 |
| Mo | 202.032 | Nb | 309.417 |
| W | 207.912 | V | 309.310 |
| Zr | 343.823 | ||
| Ni | 231.604 |
需要说明的是，上述高碳钢中的高稳定性析出相采用电解方法萃取制备。具体的电解方法包括：
S1、将待测试样制备为电解萃取所需的电解试样；
S2、将电解试样先采用有机电解液进行预电解后再进行电解，包括：
S21、将电解试样置于烧杯中预电解，预电解的电流密度为0.03～0.05A/cm2，总电流0.6～0.7A，预电解的时间为8～12min；
S22、然后将预电解后的电解试样置于电解装置中，在电流密度为0.03～0.05A/cm2，总电流0.6～0.7A的条件下电解0.5～2h；
其中，电解前，根据电解时总电流和电流密度，计算电解时需要电解部分的表面积，将不电解部分用绝缘胶布粘上，只露出需要电解部分的表面，需要电解部分完全浸入电解液中进行电解；电解液和电解试样均置于电解质离子可穿透的半透膜制作的胶囊中；
S3、有机电解液电解结束后，将未脱落的析出相粉末用柠檬酸乙醇溶液刷入烧杯中，将烧杯中的粉末连同掉落在胶囊中的析出相粉末用进口微孔滤膜抽滤，并依次用柠檬酸乙醇洗液、柠檬酸水洗液分别洗多次，最后再用蒸馏水洗净，干燥；
S4、将收集的析出相粉末采用X射线衍射仪对析出相粉末进行分析，确定析出相的类型。
具体的，上述S1中，电解试样可以为棒状或者片状，考虑到电解试样尺寸过大，试样太长，或者太粗，不方便悬挂在胶囊中电解，并且电解总电流不能过大，以免电解过程中电解液温度升高，造成析出相损失；样品过小，总电流小，收集足够量析出相粉末所需的电解的时间太长，析出相可能有损失。因此，控制电解试样的尺寸如下：棒状时，直径为5～15mm，长度为60～100mm；片状时，长度为70～90mm，宽度为15～25mm，厚度为3～7mm。
具体的，上述S1中，电解试样的一端刻2～4mm的凹槽，用于绑铜丝，电解试样需要悬挂电解。
具体的，上述S2中，有机电解液的组分为(LiCl+磺基水杨酸+甘油)的甲醇溶液。
具体的，上述有机电解液中，LiCl的质量浓度为8～12g/L，磺基水杨酸的质量浓度为38～42g/L，甘油的体积浓度为4～6％。有机电解液中氯化锂作为电解质，使溶液导电并提供合适的阴离子，甲醇作为溶剂。磺基水杨酸作为络合剂，防止金属离子水解，不锈钢或轴承钢样品电解过程中易产生点蚀，甘油作为表面活性剂，加入后能使样品电解表面光洁，无点蚀。
具体的，上述有机电解液的制备方法包括：称取氯化锂加到甲醇中，搅拌溶解后，再加入磺基水杨酸，搅拌溶解，再加入甘油，搅拌均匀，得到有机电解液，将配制好的有机电解液装入试剂瓶中。所用试剂均为分析纯，为了保证完全保留析出相，需要在-5℃以下低温电解，所以将试剂瓶放入冰箱冷冻室中2h以上。
具体的，上述有机电解液的配制方法中，先将氯化锂加到甲醇中，搅拌溶解，再加入磺基水杨酸搅拌溶解，这样能使氯化锂和磺基水杨酸快速充分溶解，如果先加入甘油，溶液的粘度变大，氯化锂和磺基水杨酸溶解速度变慢。
具体的，上述S2中，预电解时烧杯的容积为200～500ml，例如200ml、300ml、400ml、500ml。
需要说明的是，上述S2中，电解时的电流密度过大，部分不稳定析出相可能和基体一起电解，不稳定析出相不能保留；电流密度过小，不能保证基体完全活化溶解；因此，控制电流密度为0.03～0.05A/cm2，总电流一般控制在0.6～0.7A，温度0～-5℃。根据电解时总电流和电流密度，计算电解时需要电解部分的表面积及需要电解部分样品的长度。需要电解部分的表面积S的计算公式为：S＝总电流/电流密度。将不电解部分的样品用绝缘胶布粘上，只露出需要电解部分的表面。控制需要电解部分的表面积，主要是为了控制电解过程中的电流密度保持在0.03～0.05A/cm2，保证基体完全溶解，析出相保留。
需要说明的是，上述S2中，为了防止电解时间长，阴极的还原产物玷污析出相，因此，可制作离子可以通过的半透膜作为胶囊。
为了消除化学试剂中杂质带入的污染。上述S2中，电解前将有机电解液预先用0.2μm微孔滤膜过滤；然后加入过滤后的有机电解液进行电解。
具体的，上述S2中，胶囊的制作方法包括：称取醋酸纤维素加入丙酮中，待其全部溶解均匀得到胶囊液，将模具杯和胶囊圈放入一敞口容器中，将配制的胶囊液从模具顶部缓缓倒下，使胶囊液浸入整个模具杯和胶囊圈表面，胶囊液晾干后，将模具杯取下放入水溶液中浸泡2～5min，然后将做好的胶囊脱离模具杯。其中，醋酸纤维素与丙酮的配比为42～48g：500ml。电解过程中胶囊允许阴阳离子正常通过，而从电解试样上掉落的析出相粉末等不能通过，收集在胶囊内。
具体的，上述S2中，电解试样置于电解装置中包括：
S201、将容量500ml的烧杯作为电解池，烧杯中放入片状或圆筒状不锈钢作为阴极，然后再放置胶囊，经过过滤并低温冷冻好的有机电解液置于胶囊中，然后将加入电解液和阴极的烧杯放在电解架上，将电解试样悬挂在电解液中，使电解试样需要电解部分完全浸没在电解液中；
S202、将电解架放入冰箱冷冻室中，连接电解用电源，负极连接阴极，正极连接在电解试样上，通电后，进行电解。
具体的，上述S2中，预电解的作用是将电解试样(电解试样文中也称样品)表面电解掉一层，消除制样过程中造成的样品污染问题。预电解的时间过长，样品电解损耗太多，也比较耗时间，时间过短，样品表面电解量太少，不能完全消除样品表面污染的问题。因此，控制预电解8～12min。
具体的，上述S21中，还包括：预电解后将样品取出，将样品表面附着的析出相粉末刷掉，然后冲洗干净后，将样品吹干，计算样品需要电解部分的表面积，然后把不电解部分用绝缘胶布粘上，采用过滤过的电解液(为了减少化学试剂中杂质的影响，此电解液是未使用过的)，再将样品放入电解装置中进行电解。
考虑到电解时间过长，电解液的电阻变大，电解过程中温度升高，不利于完全保留析出相，而且时间过长，有机电解液中的氯化锂和磺基水杨酸的含量会发生改变，影响电解效果。过短，收集的析出相粉末量太少，不方便观察，而且统计效果不够好。因此，上述S2中，控制电解的时间为0.5～2h。电解时，基体溶解，析出相以不溶残渣粉末保留下来。
具体的，上述S3中，考虑到样品表面附着有电解液中的离子，在没有络合剂的乙醇溶液中易水解析出，因此，将析出相粉末用柠檬酸乙醇溶液刷入烧杯中。考虑到柠檬酸浓度过大，酸性太强，会造成部分析出相的损失，柠檬酸浓度太少，不能有效清洗样品表面附着的电解液中的离子；因此，控制柠檬酸乙醇溶液中柠檬酸的浓度为5～10g/L。
具体的，上述S3中，考虑到采用有机溶液电解，先用柠檬酸乙醇清洗附着的电解液，离子或柠檬酸在水中溶解更完全，因此，依次用柠檬酸乙醇洗液、柠檬酸水洗液分别洗多次。其中，柠檬酸乙醇洗液中柠檬酸与乙醇的质量体积比为8～12g：1L。柠檬酸水洗液中柠檬酸与水的质量体积比为8～12g：1L。
具体的，上述S4中，衍射条件：2θ为20～100°，5.5mm防散射狭缝，步长0.0167度，时间20秒，阵列探测器，靶型为Cu靶，管压管流为40kV40 mA，对析出相粉末进行衍射分析，用以确定析出相的衍射d值和相对强度，据此进行析出相结构分析。
需要说明的是，为了详细分析析出相中各元素含量，上述方法还包括采用定量电解分析析出相中各元素含量，具体包括：
S5、将样品洗净、干燥，称量质量为m1，按照上述S2-S3电解样品，收集析出相粉末，并清洗干净，放入烧杯中备用；
S6、电解后的样品洗净后，干燥，称量质量为m2；可得知电解过程中样品溶解量为m2-m1；
S7、将析出相粉末采用上述步骤1至步骤6的方法溶样、计算析出相中元素占合金的质量百分数。
与现有技术相比，本发明的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法通过精确控制各组分种类、加入顺序和加入时机，实现了高稳定性析出相的溶解，进而实现对高稳定性析出相的准确分析，从而为探究析出相对材料性能的影响，材料优化提供技术支撑。
本发明的方法中结合预电解和电解，预电解能够将电解试样表面电解掉一层，消除制样过程中造成的样品污染问题。
本发明的方法中将电解液放入胶囊中能够防止阴极的还原产物玷污析出相。
本发明的方法中电解之前过滤电解液，能够减少电解液中的杂质对金属间化合物的检测和观察的影响。
本发明的方法中先采用定性电解分析确定析出相的类型，再通过定量电解，能够得到析出相中各元素含量，实现对析出相的准确分析。
下面将以具体的实施例来展示本发明的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法。
实施例1
本实施例提供了一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法；本实施例提供一种测定高碳高铬高温轴承钢(主要组分包括：C：1.3～1.5wt％，Cr：13～15wt％，Mo：3～5wt％，V：0.8～1.2wt％)中析出相类型和析出相中元素含量及析出相总量的方法。包括：
(1)将样品制备为电解萃取所需的试样，棒状，一端刻2mm的凹槽，用于绑铜丝，将样品悬挂电解；
(2)电解条件：采用10g/L氯化锂+40g/L磺基水杨酸+5％(V/V)甘油甲醇溶液，电流密度为0.04A/cm2，总电流控制在0.7A，电解温度：-5℃；
(3)电解时需要控制电解时总电流和电流密度，计算电解时样品的表面积，将不电解部分的样品用绝缘胶布粘上，只露出需要电解的样品表面；
(4)定量电解需要完全收集析出相粉末，且要避免阴极产物对析出相的玷污，必须制作胶囊，胶囊为一种离子可以通过的半透膜，将阳极液倒入胶囊中；
(5)胶囊制作方法：称取45g乙酸纤维素溶于500mL丙酮中，待其全部溶解均匀后，将胶囊液倒在制作胶囊的模具上，晾干后，放入水中浸泡一会，将胶囊从胶囊杯上剥离，放入蒸馏水中浸泡备用；
(6)以500mL烧杯作为电解池，放入不锈钢片作为阴极，阴极中间放置胶囊，倒入低温冷冻好的电解液，然后将加入电解液和阴极的烧杯放在电解架上，将待电解样品悬挂在烧杯中，使样品需要电解部分完全浸没在电解液中；
(7)将电解架放入冰箱冷冻室中，连接电解用电源，负极连接阴极，正极连接在样品上，通电后，调节稳压电源总电流为0.7A，电解1h；
(8)电解时，基体溶解，析出相以不溶残渣保留下来；
(9)电解结束后关闭电源，将电解后的电解试样取出放入250ml烧杯中，试样用10g/L柠檬酸乙醇溶液将未脱落的析出相粉末直接刷入烧杯中，将烧杯中的析出相粉末连同掉落在胶囊中的析出相粉末一起用进口微孔滤膜抽滤，并依次用含有10g/L柠檬酸乙醇洗液、10g/L柠檬酸水洗液分别洗3次，最后再用蒸馏水洗净残渣，干燥；
(10)将收集的析出相粉末采用X射线衍射仪测定析出相的衍射谱峰，衍射条件：2θ为20～100°，5.5mm防散射狭缝，步长0.0167度，时间20秒，阵列探测器，靶型为Cu靶，管压管流为40kV40 mA，对析出相粉末进行衍射分析，用以确定析出相的衍射d值和相对强度，据此进行析出相结构分析；析出相类型主要为M23C6和M6C；
(11)定量电解样品：将样品洗净、干燥，称量质量为m1，按照上述步骤6-9电解样品，收集析出相粉末，并清洗干净，放入烧杯中备用；
(12)电解后的试样洗净后，干燥，称量质量为m2；电解过程中样品溶解量为m2-m1；
(13)溶样：将定量电解的析出相粉末用蒸馏水刷入250mL玻璃烧杯，然后加入10mL浓硫酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却1～2min后，加入约1mL硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却1～2min后，补加约1mL硝酸，直至析出相粉末溶解完全，取下烧杯，冷却至室温后，沿烧杯壁加入少量蒸馏水，定容到100mL第一容量瓶中，作为测试原液；由于硫酸比重大，不适合用作ICP-AES设备测试的介质，可在第二容量瓶中加入少量蒸馏水，然后再加入5mL盐酸，从第一容量瓶的测试原液中分取5mL加入第二容量瓶中，加入蒸馏水稀释至刻度，作为测试液备用；
(14)元素含量测定，采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测定试液中元素含量，测试过程包括：配制校准曲线溶液，所购买标准溶液的贮备液的浓度均为1000μg/mL，先配制100ug/mL的金属元素标准溶液，取1000μg/mL贮备液10mL移入100mL容量瓶中，补充相应的酸，稀释至100mL容量瓶中。根据所测元素种类和含量，配制相应浓度的标准溶液，使其分别含100ug/mL标准溶液：0、1、2、3、5、10mL，并补充盐酸、硝酸、氢氟酸，使其具有与待测溶液相同的酸度；以钇为内标元素，采用电感耦合等离子发射光谱仪测定测试试液中元素浓度；
(15)结果处理：根据电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测得的析出相中各元素质量体积浓度g/L，计算析出相中元素的质量m元素(g)。计算方法为：m元素(g)＝元素的质量体积浓度*0.1L*稀释倍数20，然后计算析出相中元素占钢的质量百分数，计算公式为：
其中：W(％)-----所测元素的百分含量
m元素-------所测元素的质量(g)
m1-----------样品电解前质量(g)
m2-----------样品电解后质量(g)
(16)计算析出相总量，析出相总量等于各元素的质量百分数之和。
图1所示为析出相的XRD图谱，析出相中元素含量及析出相总量如表2所示：高碳高铬高温轴承钢退火态析出相主要为M6C和M23C6，回火态主要是M23C6相，从衍射谱图可以看出，退火处理的样品中M23C6相含量高，析出相为主量相，M6C相比较少，回火后析出相主要为M23C6相，退火处理样品中析出相总量为析出相中合金元素总量为15.669％，524℃回火后，析出相中合金元素总量为12.916％，550℃回火处理后析出相中合金元素含量为14.534％。
可见，采用本发明的方法可以对高碳钢中高稳定性析出相充分溶解，进而对析出相进行定量测定，从而得到析出相类型、析出相中元素含量及析出相总量，从而为探究析出相对材料性能的影响，材料优化提供技术支撑。
表2高碳高铬高温轴承钢中析出相含量
实施例2
本实施例提供了一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法；本实施例提供一种测定轧辊用高铬钢(主要组分包括：C：1.2～1.4wt％，Cr：12～14wt％，Mo：1～3wt％，Ni：0.5～1.5wt％，V：0.4～0.6wt％，Mn：0.5～1.5wt％)中析出相类型和析出相中元素含量及析出相总量的方法。
本实施例的方法与实施例1相同，在此不再赘述。图2所示为析出相的XRD图谱，析出相中元素含量及析出相总量如表3所示；可见，轧辊用高铬钢中析出相主要为M7C3和M23C6，从衍射谱图可以看出，920-2样品中M23C6相含量高，析出相为主量相，但随着热处理温度逐步提高，M23C6相慢慢减少，M7C3在析出相总量的占比增加，当热处理温度为1150℃时，只有M7C3的衍射谱峰。析出相中元素主要为主Cr和Fe，也有Mo、V和Mn，Ni元素在析出相中基本上没有。920℃处理时，析出相中合金元素总量为14.787％，随着时效温度的增高，析出相中元素总量逐渐降低，当处理温度为1150℃时，析出相中合金元素总量为8.279％。
表3高铬钢中析出相含量
对比例1
本对比例提供了一种高碳钢中高稳定性析出相的溶样方法，采用实施例1方法对高碳钢中高稳定性析出相进行电解萃取，收集粉末后进行溶样。
本对比例的溶样方法采用盐酸、硝酸和氢氟酸加热溶样。将定量电解的析出相粉末收集后放入聚四氟乙烯烧杯中，加入5mL蒸馏水，加入5mL盐酸、1mL硝酸和1mL氢氟酸，将烧杯放在电热板上加热。加热过程中反复补加2～4次盐酸、硝酸和氢氟酸后，只有部分析出相粉末溶解，部分析出相粉末未溶解。采用本方法无法实现析出相的充分溶解。
对比例2
本对比例提供了一种高碳钢中高稳定性析出相的溶样方法，采用实施例1方法对高碳钢中高稳定性析出相进行电解萃取，收集粉末后进行溶样。
本对比例的溶样方法采用硫酸和硝酸，硫酸和硝酸的比例为7:3。将定量电解的析出相粉末用蒸馏水刷入250mL玻璃烧杯，然后加入7mL浓硫酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯稍微冷却后，加入约3mL硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热至冒酸烟，补加硝酸，反复2～4次后取下烧杯，大部分粉末已溶解，但还有少量粉末未溶。采用本方法无法实现析出相的充分溶解。
对比例3
本对比例提供了一种高碳钢中高稳定性析出相的溶样方法，采用实施例1方法对高碳钢中高稳定性析出相进行电解萃取，收集粉末后进行溶样。
本对比例的溶样方法采用硫酸和硝酸溶样，将定量电解的析出相粉末用蒸馏水刷入250mL玻璃烧杯，然后加入10mL浓硫酸，1mL硝酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却至室温后，补加约1mL硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热至冒酸烟，反复2～4次后取下烧杯，大部分粉末已溶解，但还有少量粉末未溶。采用本方法无法实现析出相的充分溶解。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述高稳定性析出相主要包括M23C6、M6C和M7C3中的一种或多种；所述方法先将析出相粉末与浓硫酸混合加热，至冒白色硫酸烟时，冷却；加入硝酸，继续加热至冒白色硫酸烟时，冷却，补加硝酸；如此补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全。
2.根据权利要求1所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述浓硫酸与每次加入的硝酸的体积比为9～10：1。
3.根据权利要求1所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述浓硫酸为市售的质量浓度为98％的浓硫酸。
4.根据权利要求1所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述硝酸为市售的质量浓度为68％的硝酸。
5.根据权利要求1所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法包括：
步骤1、将析出相粉末用蒸馏水刷入烧杯中；
步骤2、加入浓硫酸，将烧杯放在电热板上加热，待烧杯中冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却后，加入硝酸，然后将烧杯继续放在电热板上加热；
步骤3、继续加热至冒白色硫酸烟时，取下烧杯，待烧杯冷却后，补加硝酸；补加1～3次硝酸，直至析出相粉末溶解完全，取下烧杯，冷却至室温后，沿烧杯壁加入少量蒸馏水，定容到第一容量瓶中，作为测试原液；
步骤4、在第二容量瓶中加入少量蒸馏水，然后再加入盐酸，从第一容量瓶的测试原液中分取等体积的测试原液加入第二容量瓶中，继续加入蒸馏水稀释，作为测试液备用。
6.根据权利要求5所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法还包括：
步骤5、元素含量测定：采用电感耦合等离子发射光谱仪测定测试液中元素含量；
步骤6、根据电感耦合等离子发射光谱仪测得的析出相中各元素的质量体积浓度，计算析出相中元素的质量，然后计算析出相中元素占钢的质量百分数。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述高稳定性析出相采用电解方法萃取制备。
8.根据权利要求7所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述电解方法中，电解液的组分为LiCl+磺基水杨酸+甘油三种成分的甲醇溶液。
9.根据权利要求8所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述电解液中，LiCl的质量浓度为8～12g/L，磺基水杨酸的质量浓度为38～42g/L，甘油的体积浓度为4～6％。
10.根据权利要求7至9任一项所述的高碳钢中高稳定性析出相定量分析溶样方法，其特征在于，所述电解方法中，电流密度为0.03～0.05A/cm2，总电流控制在0.6～0.7A，温度0～-5℃。
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|---|---|---|---|---|
| CN112553679A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-26 | 中国航发北京航空材料研究院 | 涡轮盘用等温锻模材料有害相的单体分离方法 |
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2023
- 2023-05-31 CN CN202310638615.6A patent/CN116818483A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN112553679A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-26 | 中国航发北京航空材料研究院 | 涡轮盘用等温锻模材料有害相的单体分离方法 |
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