對于鈦牌號,通常規(guī)定其中的氧含量為0.2%左右,以增加強度。
3. 氮
監(jiān)測鋼中的氮含量極其重要;氮的存在與否會影響強度、耐腐蝕性和可加工性,因此必須對氮含量加以控制以適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域。
雙相鋼中的氮是一種重要的合金元素,可形成優(yōu)異的耐腐蝕性和強度等關(guān)鍵特性。然而,不正確使用雙相鋼將產(chǎn)生問題,尤其是在低溫下亦如此。精確測定鋼中氮成分對于熔體控制和來料檢驗至關(guān)重要,可避免材料混淆。火花OES是燃燒分析法的一種合適的替代技術(shù)。
氮是鈦牌號中的一種合金元素,其存在會影響焊接性。根據(jù)具體的鈦牌號,其中的氮含量通常保持在0.02%至0.05%之間。
金屬和非金屬元素
4. 硼
硼是一種輕元素,且XRF或LIBS無法檢測出硼,只有OES才能檢測出硼。在金屬檢測中,必須小心控制硼在低合金鋼和碳鋼中的存在。一方面,硼在提高碳鋼的淬透性方面非常有用,只要3ppm的硼便可產(chǎn)生巨大的影響。因此,含硼鋼通常用于車輛的安全桿、立柱和儀表板。
然而,當(dāng)硼的含量上升時,其會從鋼中分離出來,并沉淀在晶界內(nèi)。僅僅5ppm的硼就會降低淬透性、降低韌性、導(dǎo)致脆化并導(dǎo)致焊縫開裂。因此含硼鋼不能用于大型結(jié)構(gòu),并且已制定適當(dāng)?shù)姆ㄒ?guī)確保這一點。
5. 鋰
對于鋁基合金而言,鋰是一種有問題的雜質(zhì)。首先,鋰會導(dǎo)致鑄造問題,影響孔隙率。熔融鋁中鋰的存在會影響氧化速率,并對鑄造產(chǎn)品產(chǎn)生不利影響。
在加工線更下游的工序中,鋰會在熱軋過程中導(dǎo)致脆化。在最終應(yīng)用領(lǐng)域中,鋰會導(dǎo)致焊接性問題,從而導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定;即使鋰的含量低于5ppm,其也會導(dǎo)致鋁箔在潮濕條件下變色。
在制造過程中,尤其是對于8090系列,需要進行進料和出貨檢驗,而且在金屬回收過程中,鋰鋁需要分離,因為鋰含量超過5ppm的任何物質(zhì)都會導(dǎo)致鑄造回收原材料的問題。
由于鋰是一種輕元素,因此XRF無法對其進行分析。LIBS可檢測出鋰的存在,但難檢測出低濃度鋰。中高端OES光譜儀可檢測含量低至1ppm的鋰。
6. 鈹
鈹是銅中一種重要的合金元素,其主要功能是抵消銅成分在長期受熱后的弱化。因此含鈹銅被用于發(fā)動機、飛機和洗衣機的電連接器。
鈹?shù)暮咳Q于銅的牌號,銅的牌號通常分為兩類:高強度牌號和高導(dǎo)電性牌號。高強度牌號銅的鈹含量通常不足2%,而高導(dǎo)電性合金(如鋁合金174)的鈹含量可低至0.15%。
測量銅中如此低含量的鈹對LIBS光譜儀而言是一項挑戰(zhàn)。然而,由于鈹被認(rèn)為是對人類毒性最大的化學(xué)物質(zhì)之一,因此了解桿材或金屬棒等中的鈹含量是一項重要的健康和安全措施。OES光譜儀的基本功能包括精確檢測鈹含量是否適當(dāng),確保適當(dāng)?shù)暮辖鹱罱K用于正確的應(yīng)用領(lǐng)域,并防止任何健康和安全事故。
7. 碳
碳是鋁中的一種雜質(zhì),在鋁中形成碳化物,碳化物遇水分解,會導(dǎo)致表面點蝕。然而,檢測鋼(包括碳鋼和鎳鉻鋼)中碳含量的需求最為廣泛。
鋼材按含碳量分類;低碳鋼(L)用于耐腐蝕,高碳鋼(H)用于提高強度。低碳鋼與高碳鋼之間的差異非常??;低碳鋼要求含碳量在0.03%或以下,高碳鋼則要求含碳量在0.04%至0.1%之間。
首先,需要能夠可靠地檢測上述含碳量的分析儀。但是,由于“碳當(dāng)量”(CE)的概念,碳的分析并不十分簡單。此處,在計算“碳當(dāng)量”值的公式中使用了其他合金元素的精確成分。該值用于預(yù)測材料在高溫加工時的性能。
XRF無法檢測出碳。OES在檢測碳和用于CE計算的所有合金元素方面具有卓越性能。LIBS更像是一種中間技術(shù)。LIBS可用于檢測碳,但是此項技術(shù)缺乏OES的精確度。對于CE計算,LIBS完全無法檢測出一些關(guān)鍵元素,例如硼。
8. 鈉
鈉是鋁合金中的一種雜質(zhì)。在鋁熔煉和鑄造過程中保持低鈉含量至關(guān)重要,否則會導(dǎo)致熔體損失。鋁合金中可接受的鈉含量屬于低ppm范圍;在熱軋過程中,僅少量ppm的鈉即可導(dǎo)致裂紋,如果焊絲中的鈉含量超過10ppm,焊弧會變得不穩(wěn)定。
作為一種輕元素,鈉屬于太輕而無法被XRF檢測出的一類元素,而LIBS也難檢測出鈉?;鸹↙IBS同樣是最好的選擇,有些LIBS儀器的檢出限(LOD)為1ppm或更低。
OES在檢測碳和用于CE計算的所有合金元素方面非常出色。
9. 磷
鋼中的磷可能有害或有益,這取決于應(yīng)用領(lǐng)域和成型工藝。例如,加入磷可提高機械加工性和耐腐蝕性,加入少于0.2%的磷可提高低碳薄鋼板的抗拉強度。但是磷也會導(dǎo)致脆化,從而導(dǎo)致延展性降低。某些鋼特別容易脆化,如高強度低合金鋼,此類鋼的磷含量必須限制在0.02%以下。
對于鋁壓鑄件,磷會污染含鍶和含鈉變質(zhì)劑,大幅降低其在鑄造過程中的效果。這可能導(dǎo)致鑄造產(chǎn)品形成次優(yōu)熔體結(jié)構(gòu)和較差的性能特性。
磷是一種相對較輕的元素,XRF很難檢測出鋁合金和碳鋼中的磷含量。LIBS光譜儀根本檢測不出磷?;鸹∣ES能夠檢測出鋼合金中低ppm含量范圍內(nèi)的磷。