德國elementar / 2023年十月電子報 –碳硫分析儀用於鑄鐵等樣品型態之分析

前言

鑄鐵是一種碳鐵合金，其中碳元素的含量介於2%到5%之間。應用於工業和民用等各種領域，例如建築構件、汽車部件、炊具（鐵鍋、燒烤架）等。不同的鑄鐵合金有不同的合金元素含量和凝固參數。組織中含有較多的游離滲碳體會形成白口鑄鐵，而金屬基體中析出石墨則會形成灰鑄鐵。一般來說，鑄鐵的性能受其微觀結構和 合金元素的影響很大，作為主要合金元素的碳元素含量對鑄鐵的熔點、耐磨性和強度等性能至關重要，而硫作為雜質往往會對機械性能有負面影響。因此，精確控制鑄鐵中的碳和硫元素的含量是非常重要的。

鑄鐵中的碳和硫元素含量可以用高溫燃燒法來測定，此方法將可準確的分析碳和硫元素的含量從ppm級到百分比級。

儀器特點

具百年元素分析經驗的Elementar開發了一種新型的、先進的、易於操作的無機材料元素分析儀— inductar® CS cube並且inductar® EL cube在CS模式下也具 有同樣的性能表現。inductar CS cube配備高使用壽命的固態高頻感應爐，可以將樣品輕鬆加熱到2000°C的溫度，使金屬和陶瓷材料實現高精度分析。在 Elementar有機元素分析儀上成功應用的自動進樣器，無論是技術設計還是應用經驗都已非常成熟，inductar CS cube也採用該款自動進樣器，可實現長時間連續的儀器自動化無人操作。此外Elementar元素分析儀的眾所周知的優點，所有部件都有標籤明確注明，並且可以在幾分鐘內更換，無需使用任何工具。

分析方法

inductar CS cube碳硫元素分析儀符合國際標準：ASTM E1019《採用不同燃燒和熔融技 術測定鋼、鐵、鎳和鈷合金中碳、硫、氮、氧試 驗方法標準》和ISO 15350《鋼和鐵總碳及總硫的測定-感應爐中燃燒後的紅外線吸收法》。

樣品前處理及分析

為展現inductar CS cube的性能，此實驗中對不同的鑄鐵進行了分析，結果列於表1中。

首先將陶瓷坩堝放置到馬弗爐裡，在1100°C下加熱1小時，這對於分析低碳含量的樣品尤為重要。之後的操作步驟中都需要使用乾淨的坩堝鉗夾取，避免樣品污染。將0.25g至0.50g的鑄鐵樣品稱重，精確到1mg，之後添加到預熱過的陶瓷坩堝中。加入助熔劑約2g W/Sn和0.5 Fe以促進樣品氧化。之後將陶瓷坩堝放置到自動進樣器中並進行分析。在分析之前，樣品的稱重資料從天平自動傳輸到inductar軟體中。利用回歸方程1和2計算碳元素和硫元素含量。

總結與討論

用燃燒法成功地測定了各種鑄鐵中碳元素和硫元素的含量。優異的線性度與多點校準可以精確分析碳含量高達5%的樣品。由於inductar CS cube對樣品均勻性和製備要求較低，而且可以快速準確的得到測試結果，inductar CS cube碳硫分析儀相當適合於產業應用及任何品保或研發上的需求。

資料來源:elementar官網

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