О пробоотборе металла

Твердый металл,подлежащий анализу, может быть представлен в виде изделия или в виде слитков (так называемых «чушек»). «Чушками» называются слитки металла, идущего в дальнейшую переработку. И в том и в другом случаях металл может быть неоднородным в результате ликвации в отливках. Кроме того, на поверхности металла всегда образуются окалина, оксиды, а также поверхность загрязняется материалом формы, в которую металл был отлит и т. п.

Поэтому пробу надо отбирать не только от отдельных слитков или изделий, но и от разных их мест и на разной глубине.

Если имеется партия металла одной и той же отливки, то отбирают определенное количество отдельных предметов (изделий, чушек) данной партии, а от этого количества уже и берут порции (первичной) пробы.

Правила отбора проб установлены ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) .

Лабораторные пробы для химического анализа отбирают от мягких материалов в виде стружки (чистые металлы, некоторые чугуны, стали, сплавы, ферросплавы), а от твердых или хрупких материалов—в виде крупки (скрапины) или порошка (твердые сорта сталей, сплавов, чугунов и ферросплавов). Стружку получают сверлением, фрезерованием или строганием, для чего используют металлообрабатывающие станки (ножовочные, фрезерно-отрезные, абразивно-отрезные). Все машины и инструменты для операций пробоотбора должны иметь прочную, надежную конструкцию, так как во избежание загрязнения проб работа проводится без применения смазочных материалов. Размер стружки не должен превышать 1 мм.

Перед отбором пробы поверхность, подлежащую сверлению или строганию, очищают от механических загрязнений, окалины или шлака с помощью жестких стальных щеток или наждачных кругов до появления блестящей поверхности металла.

Но если анализу подвергают именно поверхностный слой отливки, то такая очистка недопустима или должна проводится с особой осторожностью.

Сверлению поддаются многие чистые металлы, углеродистые, среднелегированные, конструкционные и нержавеющие стали. После предварительного 10-минутного отжига при 750-850 °С и последующего медленного охлаждения в печи или в тигле сверлению поддаются также конструкционные хромоникелевые, инструментальные стали с высоким содержанием углерода, быстрорежущие стали и их заменители.

Стали и сплавы некоторых марок (аустенитной структуры) поддаются сверлению только в горячем состоянии, т. е. при нагревании пробы до 500-650 °С. Стали и сплавы других марок подвергают сверлению или фрезерованию только при применении сверл или резцов из сверхпрочных сплавов.

От образцов твердых или хрупких материалов (некоторые сорта чугунов, сталей, сплавов и ферросплавов) лабораторные пробы готовят в виде крупки или в виде порошка. Крупку получают дроблением скрапины или кусочков металла в специальных установках (ступках) или вручную кувалдой на стальной плите. Для получения порошка пробу истирают в агатовой ступке.

Сверление производят как с верхней, так и с нижней поверхности изделия или слитка с разной глубины в точках, распределенных по поверхностям металла в шахматном порядке или по спирали. Для определения мест сверления пользуются медными шаблонами. Наложив шаблон на поверхность, последнюю сверлят в точке, соответствующей отверстию шаблона.

Полученную стружку отделяют при помощи магнита от шлаковых включений и других примесей, после чего измельчают, перемешивают и отбирают пробу для анализа.

Для получения особенно однородной пробы используют строгальные станки.

Металлы, поддающиеся прокатке, предварительно вальцуют на лабораторных валках, полученные тонкие листы разрезают на стружку ножницами.

Для отбора средней пробы листовой стали отрезают от нескольких листов по всей длине полоски шириной ~5 см. Каждую полоску складывают затем в несколько слоев и строгают по торцевой поверхности. Полученная от всех полосок стружка перемешивается в общем сосуде (пакете). В ряде случаев лист просверливают насквозь в нескольких местах в шахматном порядке. Учитывая возможность попадания масла в пробу, стружку необходимо промывать в органическом растворителе.

От однородных по составу сплавов пробы отбирают вырубанием с помощью зубила. Вырубание пробы проводят из двух противоположных по диагонали очищенных углов слитка. Вырубленные небольшие кусочки сплава расплющивают на наковальне в тонкие листы, которые разрезают на стружку. От последней берут навески для анализа.

Получение пробы в виде кусочков, а не стружки применяют при определении в металле некоторых газообразующих примесей, в частности кислорода (во избежание окисления). Пробы в этом случае вырубают из объема металла, поскольку в приповерхностных слоях, подвергшихся различного рода обработке, могут содержаться количества газов на порядки большие, чем в объеме металла. Важным моментом является как можно меньший промежуток времени между отбором пробы и самим определением. Непосредственно перед анализом поверхность образцов должна быть очищена. Для очистки образцов используют методы опиливания напильником, токарной обработки или шлифовки, химического или электрохимического травления и полировки и др.

Для получения пробы проволоки малого диаметра ее нарезают ножницами или кусачками. Проволоку большого диаметра сначала расплющивают на наковальне в тонкие полосы, которые затем нарезают ножницами. В ряде случаев проволоку скручивают в толстый жгут, а затем напильником или на фрезерном станке получают стружку.

Представительную пробу образцов металлов с большим сечением можно получить распиливанием их по всей толщине через регулярные промежутки и отбирая «опилки». Распиливание производят ручными, механическими и электрическими пилами.

После распиливания сплавов цветных металлов необходимо перед анализом удалить частицы железа при помощи магнита. Во всех случаях пробы, полученные в виде стружек, опилок и т. п. смешивают между собой в равных количествах от каждой порции. Затем измельчают в ступке из закаленной стали или в шаровой мельнице до тех пор, пока проба не пройдет сквозь сито с 50-60 отверстиями на 1 см2. Полученная проба является уже лабораторной пробой, пригодной для отсылки на анализ. Масса пробы должна быть 300-500 г.

Часто используют другой вариант получения лабораторной пробы. Обычно после измельчения пробы в ступке или шаровой мельнице невозможно получить равномерно однородный материал. В таком случае его разделяют на несколько фракций просеиванием. Размеры отверстий сит выбирают так, чтобы в каждой фракции было достаточно материала для анализа (в одну фракцию должно попасть не менее 1% всей массы материала).

Довольно сложной задачей является опробование ферросплавов, так как они обладают особенностями как сыпучих (кусковых) материалов, так и типичных металлов. Сочетание крупных кусков, мелочи и пыли, неоднородность химического состава каждой из этих фракций и необходимость производить измельчение путем дробления делает ферросплавы близкими к сыпучим материалам. Сходство же с металлами проявляется в том, что у ферросплавов наблюдается зональная неоднородность вследствие ликвации, а также в том, что возможно производить измельчение путем сверления или строгания.

Неоднородность многих ферросплавов (ферросилиций, феррохром, ферровольфрам, ферромолибден) весьма значительна. Так, неоднородность слитка ферросилиция по вертикальному сечению в отношении содержания кремния достигает нередко 15-20% (низ слитка значительно беднее кремнием, чем верх). Неоднородные слитки следует маркировать по худшим, а не по лучшим показателям химического анализа.

Опробование ферросплавов обычно производят при погрузке или выгрузке из вагона, особенно в тех случаях, когда данный ферросплав (например, ферросилиций) транспортируется без тары, вповалку. При этом количество ферросплава, отбираемое для генеральной средней пробы, не должно превышать 1% общей массы партии. Так, для отбора средней пробы ферросилиция берут от каждого сотого куска ~1 кг сплава (по всему поперечному сечению). От мелочи достаточно отбирать каждую сотую лопату.

При транспортировке ферросплавов (Fe-Cr, Fe-W, Fe-Mo, Fe-V, малоуглеродистого Fe-Mn) в таре пробу берут из каждой тары с таким расчетом, чтобы масса генеральной пробы не превышала 2-3% общей массы партии (в зависимости от однородности и ценности данного ферросплава). Практически достаточно взять 1-2 куска от каждой плавки или по одному куску из каждой тары.

Отобранная тем или иным путем генеральная средняя проба подвергается измельчению и последовательному сокращению, подобно тому, как это делается при опробовании руды. Дробление ферросплавов до зерен в 2-3 мм производят в дробилках со щеками из особо твердой стали (марганцовистая и др.) или кувалдами на плите из марганцовистой стали.

Сверление малоуглеродистого феррохрома и других ферросплавов производят 8-10-мм сверлами на глубину 4-5 мм со стороны излома в возможно большем числе мест. Стружку отделяют от шлаковых включений и других примесей при помощи магнита.

426006, Россия, Удмуртская Республика, город Ижевск
ул. Телегина, д.30, телефон/факс +7 (3412) 655-020
бухгалтерия: +7(3412)655-111(+180)
e-mail: office@eksan.ru

© 2019 eksan.ru All rights reserved

При копировании материалов - обязательна активная ссылка на сайт eksan.ru
Статьи