為什么檢出限在金屬質(zhì)量控制中非常重要

日立新型OE750火花光譜儀能夠以非常低的檢出限測(cè)量整個(gè)金屬元素譜。對(duì)于我們?nèi)樟⒎治鰞x器而言，該功能是OE750開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)，為此，我們最終開(kāi)發(fā)構(gòu)思了一個(gè)全新的光學(xué)概念，并采用了不同的探測(cè)器技術(shù)。我們認(rèn)為檢測(cè)限全面低于10 ppm或高于1 ppm（取決于應(yīng)用和元素）對(duì)于當(dāng)今的金屬質(zhì)量控制至關(guān)重要。以下是對(duì)檢出限為何如此重要的原因的闡述。
殘留元素的識(shí)別和控制
混合物中的殘留元素雖然未列入產(chǎn)品規(guī)范中，但仍需對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)監(jiān)控。這在使用廢料作為原材料的情況下尤其重要，因?yàn)閺U金屬是殘余金屬的重要來(lái)源。這些元素的存在會(huì)對(duì)成品的性能產(chǎn)生顯著影響，有些產(chǎn)品的敏感度比其他產(chǎn)品更高，如低碳鋼和低合金鋼。

常見(jiàn)的殘留物是銅、鎳、鉻、鉬和錫。我們以錫為例，討論該元素對(duì)鋼的影響。錫會(huì)增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)降低鋼的延展性、抗沖擊性和應(yīng)變硬化能力。錫的存在還會(huì)影響加工條件，如再結(jié)晶，且可能會(huì)導(dǎo)致晶界脆化。
痕量元素的控制
基本上，痕量元素的控制符合合金牌號(hào)的規(guī)格。雖然對(duì)過(guò)多不同牌號(hào)的鑄鐵、鋼和鋁的討論超出了本文的主題范圍，然而，為了說(shuō)明這一點(diǎn)，我們可對(duì)碳鋼中的硼加以討論。添加少量的硼（少至3ppm）可提高碳鋼的淬透性。然而，一旦超出該含量，硼會(huì)從鋼中分離出來(lái)并沉淀在晶界上，從而降低鋼的淬透性、可焊性、韌性，并導(dǎo)致脆化。鑒于微量的硼對(duì)材料具有如此重大的影響，因此必須非常仔細(xì)地監(jiān)控硼的含量。
控制熔體化學(xué)性質(zhì)

控制熔體化學(xué)性質(zhì)指的是控制鑄造過(guò)程中所添加的能影響結(jié)構(gòu)的元素，例如鑄鐵中的孕育元素或鋁鑄件中的改性劑。這些元素的含量通常必須控制在10 ppm以下。

例如，在鋁鑄件中，鍶和鈉用作改性劑，可去除磷化鋁（硅的成核劑）并改善結(jié)構(gòu)的延展性。然而，這些改性劑會(huì)因磷、銻和鉍的存在而受到影響。為了確保改性劑正常發(fā)揮作用，必須監(jiān)測(cè)和控制磷族元素的含量。 

符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)的要求
許多ASTM試驗(yàn)方法要求通過(guò)火花發(fā)射光譜法檢測(cè)含量非常低的元素。一個(gè)著名的例子是2017年經(jīng)修訂的ASTM E415試驗(yàn)方法。該方法指南規(guī)定了從鋁到鋯的21種不同元素的成分范圍。對(duì)于典型的火花光譜儀而言，極具挑戰(zhàn)性的可能是氮含量，這就是開(kāi)發(fā)OE750的初衷，即為了測(cè)出含量低于10 ppm的氮元素。

迄今為止，我們討論了已知的元素對(duì)材料性能、熔體化學(xué)性質(zhì)和合規(guī)性的影響，然而，隨著越來(lái)越多的鑄造廠將廢金屬作為原料使用，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)熔體中引入了更多我們不熟悉的元素，因此，我們需要密切監(jiān)控這些元素的性質(zhì)。為了充分了解和研究這些元素對(duì)熔體化學(xué)性質(zhì)和材料性能的影響，需要以非常低的檢出限分析所有的成分。

OE750火花光譜儀能夠分析鋼、鐵和鋁應(yīng)用中的所有合金元素、痕量元素、殘留元素和雜質(zhì)元素。

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