高頻紅外碳硫分析儀原理

高頻－紅外碳硫分析儀采用高頻感應(yīng)加熱，紅外檢測原理。將樣品和助熔劑（根據(jù)實(shí)際需求可選用鎢、錫、純鐵、銅等）放置在陶瓷坩堝或瓷舟內(nèi)，在通入氧氣條件下加熱燃燒，樣品中的碳和硫分別生成CO2和SO2析出，由載氣（氧氣）攜帶進(jìn)入紅外吸收池測定混合氣體中的CO2、SO2濃度，通過專用分析軟件計(jì)算出樣品中碳和硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

碳、硫、氧、氮、氫元素對金屬影響

在與金屬接觸的氣體中，無論是地球的大氣，真空系統(tǒng)的殘留氣體，或惰性氣體中，總是有氫、氧、氮、碳、硫。因此在地球上不可能得到完全不含“氣體”元素的金屬。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以通過廣泛的科學(xué)研究進(jìn)一步探討和認(rèn)識氣體元素在金屬中的行為，已弄清了過去所不知道的固體中氣體雜質(zhì)形成的來源。作為理想的金屬晶格而言，氫、氧、氮、碳(硫除外，它不屬于間隙相元素)，在達(dá)到一定濃度值以前，將僅以間隙溶液形式存在。半徑分別接近于0.46、0.7、0.71、0.77(A°)的氫、氧、氮、碳的原子填充到金屬晶格的結(jié)點(diǎn)中間并不置換金屬原子，使晶格對稱性稍有扭曲。除間隙固溶體外，氣體在金屬中還能以剩余相(凝聚相和氣態(tài)相)形式，圍繞位錯(cuò)堆聚的形式以及在內(nèi)表面上的吸著形式存在。

氣體元素能使鋼材產(chǎn)生縮孔、氣泡、疏松、點(diǎn)狀偏析、裂紋等缺陷?？s孔是鋼錠冷卻收縮時(shí)，因無液體補(bǔ)充而在鋼錠內(nèi)部形成的孔洞。鋼中氣泡是由于鋼錠凝固時(shí)，碳－氧反應(yīng)生成的氣泡來不及排除就被圍在鋼錠內(nèi)部產(chǎn)生的。疏松是一種微小孔洞分布在鋼材內(nèi)部。點(diǎn)狀偏析形成的原因是鋼件中已凝固或已呈糊狀的金屬部份，存在氣泡或收縮孔隙，這些位置隨后為富含低熔點(diǎn)組元和雜質(zhì)的溶液所填充，就造成了點(diǎn)狀偏析，點(diǎn)狀偏析嚴(yán)重的鋼中氣體元素含量往往較高。而裂紋的產(chǎn)生通常是由于鋼液凝固過程中發(fā)生了夾雜質(zhì)物的集聚和氣體溶解度的降低，并且一般集中在晶粒邊界，形成了薄弱環(huán)節(jié)，以后當(dāng)熱處理或壓力加工時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力超過強(qiáng)度時(shí)，這種地方容易開裂產(chǎn)生裂紋。鋼中氣體元素除了與其它各種因素綜合作用產(chǎn)生許多缺陷外，其本身還會(huì)對鋼材性能產(chǎn)生各自獨(dú)有的影響。

鋼中碳對鋼材性能的影響

碳在金屬中的較大溶解度，隨著原子序數(shù)的增加，按Ti-Zn-Zr-Cd的方向從百分之幾降到千分之幾。碳在鋼中的形式以碳化物(Fe3C)為主，固溶體為輔，是決定鋼的強(qiáng)度的主要元素。鋼中碳含量增加時(shí)，強(qiáng)度升高，塑性和韌性降低，為此需要在整個(gè)熔煉過程中控制其含量。當(dāng)鋼中有形成穩(wěn)定碳化物時(shí)，鈮、鈦、釩、鉬、鎢等元素時(shí)，其屈服強(qiáng)度的提高更為顯著。隨著碳含量的增加鋼的焊接性能顯著下降，故在普通低合金鋼中碳含量一般不超過0.22%。碳還增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性，降低鋼的抗大氣腐蝕能力。

碳硫儀

分析室包括微型紅外光源，反光鏡，調(diào)制電機(jī)，吸收池，濾光片和探測器。微型紅外光源用電加熱到800產(chǎn)生紅外光，經(jīng)吸收池被CO2、SO2吸收后再經(jīng)過窄帶濾光片，濾去除上述波長外的其他光輻射的能量，入射到探測器上，則探測器上檢測到的是與CO2、SO2濃度相對應(yīng)的光強(qiáng)，經(jīng)過探測器光電轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)微機(jī)進(jìn)行一化定標(biāo)處理，積分反演成為碳硫元素的百分含量。在光源與吸收池之間放有調(diào)制馬達(dá)，把光信號調(diào)制成64Hz的交變輻射信號。1探測器輸出的中心頻率為64Hz。

由熱釋電器件轉(zhuǎn)化為電信號經(jīng)前置放大和后級放大后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)入微機(jī)，在微機(jī)中經(jīng)線性化運(yùn)算使之轉(zhuǎn)換成與CO2、SO2含量成比例的數(shù)值。

高頻紅外碳硫儀的原理如上所述，它能夠檢測的范圍不僅僅是金屬，并且精度可達(dá)小數(shù)點(diǎn)后7個(gè)點(diǎn)，是一款檢測專用儀器。