Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8515:2010 Thép và gang - Xác định hàm lượng cacbon tự do

• Số hiệu: TCVN8515:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

Khối lượng chất chuẩn, mg		Khối lượng cacbon cho vào chén sứ mg	Hàm lượng cacbon tự do tương ứng với 0,5 g mẫu phân tích % (khối lượng)
Bari cacbonat (5.6)	Natri cacbonat (5.7)
0^1)	0^1)	0	0
82,1	44,1	5,0	1,0
164,3	88,2	10,0	2,0
246,4	132,3	15,0	3,0
1) Mẫu chuẩn “không”

8.5.2. Tiến hành đo

Thao tác chén sứ có chứa mẫu (xem 8.5) và như được quy định trong 8.4.3.

8.5.3. Vẽ đồ thị chuẩn

Số đo thực thu được là số đo của từng mẫu chuẩn trong dãy chuẩn trừ đi số đo của mẫu chuẩn “không” (xem Bảng 1).

Dựng đồ thị chuẩn bằng cách vẽ các số ghi thực ứng với số miligam cacbon, của từng mẫu chuẩn trong dãy tiêu chuẩn.

9. Tính toán kết quả

9.1. Phương pháp tính

Chuyển đổi số ghi của mẫu phân tích trên máy phân tích ra miligam cacbon (m_o) với sự giúp đỡ của đồ thị chuẩn (xem 8.5).

Hàm lượng cacbon biểu thị bằng phần trăm theo khối lượng được tính bằng công thức sau:

...

...

...

Trong đó:

m₀ là khối lượng của cacbon trong mẫu phân tích, tính bằng miligam;

m₁ là khối lượng của cacbon trong thí nghiệm trắng (xem 8.3), tính bằng miligam;

m là khối lượng của mẫu phân tích (xem 8.2), tính bằng gam.

9.2. Độ chụm

Việc kiểm tra độ chụm của phương pháp này đã được thực hiện bởi 12 phòng thử nghiệm với 10 mức cacbon tự do, mỗi một phòng thử nghiệm xác định 3 kết quả cho từng mức cacbon (xem Chú thích 5 và 6).

Mẫu phân tích sử dụng và kết quả trung bình nhận được, được nêu trong Bảng A.1.

Kết quả được xử lý bằng phương pháp thống kê theo TCVN 6910 (ISO 5725).

Dữ liệu thu được biểu thị mối tương quan logarit giữa hàm lượng cacbon và độ lặp lại (r) và độ tái lập (R và R_w) của các kết quả thử (xem Chú thích 7) cũng như được tóm tắt ở Bảng 2. Đồ thị biểu diễn dữ liệu trên được nêu trong Phụ lục B.

...

...

...

Cacbon tự do

% (khối lượng)

Độ lặp lại

r

Độ tái lập

R

R_w

0,30

0,049 1

...

...

...

0,055 8

0,50

0,055 9

0,148

0,065 8

1,00

0,066 7

0,200

0,082 5

...

...

...

0,079 6

0,271

0,103

3,00

0,088 3

0,324

0,118

CHÚ THÍCH :

5. Hai trong ba kết quả xác định được thực hiện trong những điều kiện có độ lặp lại như đã xác lập trong TCVN 6910 (ISO 5725), nghĩa là một nhân viên thử nghiệm với cùng thiết bị, điều kiện giống hệt nhau, cùng đường chuẩn và khoảng thời gian ngắn nhất.

...

...

...

7. Từ hai kết quả của ngày 1, tính được độ lặp lại (r) và độ tái lập (R) sử dụng phương pháp quy định trong TCVN 6910 (ISO 5725). Từ kết quả đầu tiên trong ngày 1 và kết quả trong ngày 2, tính được độ tái lập (Rw) của nội bộ phòng thử nghiệm.

10. Chú thích về cách thực hiện

10.1. Phân tích sơ bộ thí nghiệm trắng

Để phân tích kiểm tra nước (5.1) và các thuốc thử khác, thực hiện sơ bộ hai thí nghiệm trắng ở cùng thời gian, theo cùng phương pháp và dùng cùng những lượng cho tất cả các thuốc thử, kể cả cùng lượng sắt tinh khiết (5.3) như đã dùng cho mẫu phân tích (8.2).

Tất cả các kết quả sơ bộ của thí nghiệm trắng phải bằng hoặc nhỏ hơn 0,15 mg cacbon. Nếu chúng không đạt thì cần thiết phải tìm và chọn nước hoặc thuốc thử khác và lặp lại việc phân tích sơ bộ thí nghiệm trắng.

10.2. Phân tích sơ bộ các mẫu tiêu chuẩn đã được chứng nhận

Sau khi chọn nước và thuốc thử và trước khi tiến hành phân tích mẫu, cần phân tích sơ bộ một số mẫu tiêu chuẩn đã được ấn định.

Thực hiện phân tích hai kết quả trong điều kiện có độ lặp lại và theo cùng phương pháp và sử dụng cùng khối lượng với mọi các thuốc thử như đã dùng để phân tích mẫu.

Hiệu số giữa kết quả trung bình và kết quả chuẩn của mẫu tiêu chuẩn sử dụng phải bằng hoặc nhỏ hơn 2,0 x r/2,8, và hiệu số giữa hai kết quả phân tích phải bằng hoặc nhỏ hơn r (trị số r là hàm số của hàm lượng cacbon tự do, xem Bảng 2). Nếu không đạt, việc phân tích sơ bộ phải làm lại cho đến khi đáp ứng chỉ tiêu này.

...

...

...

Báo cáo thử phải bao gồm các nội dung sau:

a) Tất cả mọi thông tin cần thiết cho việc nhận biết mẫu, phòng thử nghiệm và ngày tháng phân tích;

b) Phương pháp sử dụng viện dẫn tiêu chuẩn này;

c) Các kết quả và hình thức chúng được biểu thị;

d) Những nét đặc biệt khác thường được ghi lại trong quá trình phân tích;

e) Mọi cách thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này hoặc mọi cách thao tác tuỳ ý có ảnh hưởng đến kết quả phân tích.

PHỤ LỤC A

(Tham khảo)

...

...

...

Bảng 2 là kết quả từ các thử nghiệm phân tích quốc tế lần thứ hai được tiến hành trong năm 1991 trên một mẫu thép và chín mẫu gang ở bảy quốc gia do 12 phòng thử nghiệm thực hiện.

Kết quả đối chứng được thông báo trong tài liệu ISO/TC17/SC 1N 925, tháng 2 năm 1992. Biểu diễn bằng đồ thị biểu diễn các dữ liệu về độ chụm được trình bày trong Phụ lục B.

Đường cong bằng phẳng của độ tái lập là bao quanh đường có thể chấp nhận được mô tả trong tài liệu ISO/TC17/SC 1 N 967 và N 976.

Các mẫu phân tích đã sử dụng được liệt kê trong Bảng A.1.

Bảng A.1

Mẫu

Hàm lượng cacbon tổng

% (khối lượng)

Hàm lượng cacbon tự do

...

...

...

Dữ liệu độ chụm^1^)

công nhận chuẩn

Tìm được

Độ lặp lại

r

Độ tái lập

_C1

_C2

R

...

...

...

NIST 342a (Gang cầu)

BCS 172/3 (Gang Ni-Cr-Cu-Mo)

ECRM 483-1 (Gang đúc)

CTIF FG20 (Gang đúc)

NIST 107c (Gang Ni-Cr-Mo)

BCS 206/2 (Gang cao Si, P)

ECRM 428-1 (Gang đúc)

NIST 4k (Gang đúc)

NIST 122h (Gang đúc)

...

...

...

1,9

2,2

2,5

2,5

3,0

2,5

2,8

3,2

3,5

...

...

...

1,38

1,55

1,65

1,924^2^)

1,98

2,4^3^)

2,33

2,65

2,82

...

...

...

1,419

1,546

1,685

1,953

2,132

2,406

2,313

2,642

2,882

...

...

...

1,412

1,551

1,700

1,955

2,133

2,408

2,319

2,652

2,884

...

...

...

0,0809

0,0710

0,0957

0,0789

0,0872

0,0179

0,108

0,104

0,179

...

...

...

0,249

0,278

0,298

0,276

0,405

0,166

0,224

0,286

0,379

...

...

...

0,118

0,0661

0,116

0,0740

0,0907

0,0496

0,116

0,148

0,254

...

...

...

_C1: trung bình trong ngày

 _C2: trung bình khác ngày

1) Hàm lượng cacbon tự do.

2) Giá trị trung bình của các mẫu phân tích được sơ bộ làm tròn số (chưa được công nhận).

3) Chưa được công nhận

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN CÁC DỮ LIỆU VỀ ĐỘ CHỤM

...

...

...

Hàm lượng cacbon tự do [% (khối lượng)]

Ig r = 0,255 3 Ig _C,1 -1,175 7

lg R_w = 0,3258 Ig _C,2- 1,083 4

Ig R = 0,439 6 lg _C,- 0,698 6

Trong đó:

_C,1 là phần trăm hàm lượng cacbon tự do trung bình phân tích trong ngày;

_C,2 là phần trăm hàm lượng cacbon tự do trung bình phân tích giữa các ngày.

Hình B.1 - Mối tương quan logarit giữa hàm lượng cacbon tự do (w_C) độ lặp lại (r) hoặc độ tái lập (R hoặc R_w).

...

...

...

(Tham khảo)

SO SÁNH GIỮA CÁC KẾT QUẢ CỦA LẦN THỬ NGHIỆM THỨ NHẤT VÀ THỨ HAI

Số hiệu của mẫu

Tên mẫu

Hàm lượng cacbon tự do

%(khối lượng)

Dữ liệu độ chụm ^1^)

Được công nhận

Tìm được

...

...

...

Độ tái lập

R

Thử nghiệm lần 1

Thử nghiệm lần 2

Thử nghiệm lần 1

Thử nghiệm lần 2

20-1

ECRM 430-1

2,338

...

...

...

0,240

20-2^2^)

Gang thỏi

0,289

0,519

1,408

...

...

...

20-3,20

Thép

0,395^3^)

0,393

0,385

0,191

0,120

20-4

P-405

...

...

...

2,794

0,330

20-5,17

ECRM 428-1

2,33

2,384

2,316

...

...

...

0,224

20-6

NIST 5I

1,98

1,991

0,233

20-7

...

...

...

2,37

2,361

0,234

20-8,13

ECRM 483-1

1,65

1,688

...

...

...

0,298

0,298

20-9

CTIF FG10

1,647^3)

1,694

0,329

...

...

...

CTIF FG20

1,924^3^)

1,907

1,954

0,122

0,276

20-11

NIST 342a

1,38

...

...

...

1,416

0,249

20-12

BCS 172-3

1,55

1,549

...

...

...

20-15

NIST 107c

1,98

2,133

0,405

20-16

BCS 206-2

...

...

...

2,407

0,166

20-18

NIST 4k

2,65

2,647

...

...

...

0,286

20-19

NIST 122h

2,82

2,833

0,397

1) Đối với hàm lượng cacbon tự do

...

...

...

3) Kết quả trung bình của thử nghiệm được làm tròn sơ bộ (kết quả chưa được công nhận chuẩn)

4) Kết quả chưa được công nhận chuẩn

PHỤ LỤC D

(Tham khảo)

ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT NHỎ MỊN TRONG MẪU ĐỐI VỚI VIỆC XÁC ĐỊNH CACBON TỰ DO.

Trong quá trình thử nghiệm với sự hợp tác quốc tế do ISO/TC 17/SC 1/WG 20 tiến hành, các thông tin được Hoa Kỳ đưa ra xem xét như sau (xem tài liệu ISO/TC 17/SC 1 N 925 chi tiết hơn có trong “Báo cáo về WG20”).

D.1. Nhận xét và kết quả thử

Có khả năng có tính thay đổi trong kết quả nhận được trong quá trình thử nghiệm WG20 có thể gây ra bởi cacbon tự do nhỏ mịn bong ra. Các kết quả phân tích sau này trên 13 mẫu do NIST122i cung cấp (gang ở dạng phoi tiện) nhằm thử nghiệm tính đồng đều của cacbon tổng, có khuynh hướng ủng hộ quan điểm trên.

...

...

...

D.1.1. Xác định hàm lượng cacbon tổng trong những mẫu riêng biệt

Mỗi một trong số 13 mẫu được phân tích 12 lần trên thiết bị LecoCS-44 sử dụng 0,4 g mẫu và 2,2 g chất trợ dung vonfram kim loại. Các kết quả được trình bày trong Bảng D.1.

Có một sự khác biệt lớn giữa các kết quả của hàm lượng cacbon, mặc dù trung bình của sáu mẫu “T” cũng giống như trung bình của bảy mẫu “B”: 3,494 % (khối lượng) cho mỗi trường hợp và cũng giống hệt như trung bình của tất cả 156 lần xác định.

D.1.2. Xác định cacbon tổng trong mẫu hỗn hợp sau khi sàng

Một mẫu hỗn hợp được chuẩn bị bằng cách kết hợp từ 13 mẫu trên, mỗi mẫu lấy 10 g. 130 g mẫu sau đó được sàng qua rây (40 mesh) trong khi vừa lắc vừa vỗ nhẹ khoảng 10 min. Có khoảng 0,24 g mẫu chảy xuống qua rây.

D.2. Phân tích mẫu hỗn hợp sau khi loại bỏ mẫu nhỏ mịn

Hàm lượng cacbon tổng (13 kết quả xác định)

3,481 % (khối lượng)

3,454 % (khối lượng)

...

...

...

3,457 % (khối lượng)

3,432 % (khối lượng)

3,454 % (khối lượng)

3,431 % (khối lượng)

3,419 % (khối lượng)

3,405 % (khối lượng)

3,408 % (khối lượng)

3,361 % (khối lượng)

3,456 % (khối lượng)

...

...

...

Trung bình = 3,433 % (khối lượng)

Sai lệch so tiêu chuẩn = 0,0313 % (khối lượng).

Hệ số biến đổi = 0,912 %.

D.3. Phân tích vật liệu nhỏ mịn

Cacbon tổng = 31,8 % (khối lượng)

D.4. Hàm lượng cacbon tổng của mẫu hỗn hợp trước khi sàng.

Khối lượng cacbon trong mẫu nhỏ mịn được loại bằng sàng = 0,24 x 0,318 = 0,076 g.

Phần đóng góp thêm vào hàm lượng cacbon của toàn bộ 130 g mẫu là

 = 0,058% (khối lượng).

...

...

...

Điều này tương quan rất tốt với kết quả thu được 3,494 % (khối lượng) so với trung bình của 156 kết quả khi phân tích của 13 mẫu riêng rẽ.

D.5. Kết luận

Bằng chứng nêu trên chỉ ra một cách thuyết phục là với sự có mặt của cacbon tự do trong mẫu nhỏ mịn lớn quá mức (trong trường hợp này 31,38%) gây ảnh hưởng đến tính đồng đều của cacbon tổng và tương tự ảnh hưởng đến tính đồng đều của cacbon tự do, hậu quả là một sai lệch lớn đối với các kết quả phân tích trong quá trình kiểm tra thử nghiệm của WG20.

Bảng D.1- Xác định cacbon tổng trong mẫu hỗn hợp NIST 122i [%(khối lượng)]

Lần phân tích

Tên mẫu

1T

1B

2T

...

...

...

3T

3B

4T

4B

5T

5B

6T

6B

7B

...

...

...

3,506

3,406

3,571

3,598

3,533

3,560

3,457

3,542

3,500

...

...

...

3,504

3,594

3,533

2

3,518

3,448

3,514

3,571

3,572

...

...

...

3,493

3,510

3,506

3,500

3,515

3,549

3,525

3

3,470

...

...

...

3,523

3,527

3,589

3,539

3,550

3,539

3,461

3,463

3,521

...

...

...

3,548

4

3,451

3,409

3,564

3,528

3,579

3,544

3,470

...

...

...

3,450

3,447

3,526

3,569

3,521

5

3,433

3,403

3,451

...

...

...

3,556

3,557

3,409

3,524

3,495

3,454

3,451

3,521

3,470

...

...

...

3,470

3,461

3,560

3,543

3,540

3,501

3,475

3,519

3,473

...

...

...

3,510

3,584

3,509

7

3,465

3,452

3,553

3,544

3,593

...

...

...

3,473

3,542

3,460

3,492

3,493

3,499

3,530

8

3,490

...

...

...

3,543

3,521

3,490

3,489

3,485

3,502

3,501

3,526

3,542

...

...

...

3,480

9

3,448

3,440

3,560

3,485

3,554

3,537

3,533

...

...

...

3,477

3,433

3,419

3,506

3,367

10

3,500

3,416

3,525

...

...

...

3,471

3,457

3,501

3,533

3,488

3,336

3,424

3,440

3,449

...

...

...

3,375

3,442

3,450

3,525

3,471

3,051

3,457

3,471

3,450

...

...

...

3,432

3,491

3,423

12

3,398

3,384

3,545

3,554

3,530

...

...

...

3,435

3,498

3,479

3,444

3,366

3,450

3,432

Trung bình

3,460

...

...

...

3,530

3,531

3,540

3,515

3,478

3,510

3,478

3,461

3,475

...

...

...

3,482

SD^1)

0,0428

0,0267

0,0410

0,0354

0,0430

0,0325

0,0388

...

...

...

0,0199

0,0488

0,0549

0,0522

0,0554

CV (%) ^2)

1,2392

0,7793

1,1627

...

...

...

1,2159

0,9254

1,1169

0,8125

0,5745

1,4127

1,5817

1,4808

0,5918

...

...

...

^1^) SD: Sai lệch so với tiêu chuẩn

^2) CV: Hệ số biến đổi

PHỤ LỤC E

(Tham khảo)

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA LÒ CẢM ỨNG CAO TẦN VÀ MÁY PHÂN TÍCH CACBON HỒNG NGOẠI

E.1. Nguồn oxy, được nối với van tinh chỉnh và một đồng hồ áp suất. Bộ phận điều chỉnh áp lực phải khống chế được áp suất oxy dẫn tới lò theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Áp suất thường dùng là 28 kN/m^2.

E.2. Thiết bị làm sạch, gồm sứ trơ tẩm natri hydroxit đặt trong ống hấp thụ khí cacbonic và magie peclorat trong ống khử nước.

E.3. Lưu lượng kế, có khả năng đo dòng oxy từ 0 l/min đến 4 l/min.

...

...

...

E.4.1. Lò đốt mẫu bao gồm một cuộn cảm ứng và một máy phát cao tần. Buồng lò gồm một ống silic oxit (như là ống có đường kính ngoài 30 mm đến 40 mm, đường kính trong 26 mm đến 36 mm, chiều dài 200 mm đến 220 mm) được gắn vào phía trong một cuộn cảm ứng. Ở đầu trên và dưới của ống silic oxit được bọc các tấm kim loại theo vòng chữ O. Đầu vào và đầu ra của khí được chế tạo đi qua các tấm kim loại này.

E.4.2. Máy phát thường dùng có công suất biểu kiến là 1,5 kVA tới 2,5 kVA, nhưng tần số có thể khác nhau do các nhà sản xuất thiết bị. Các tần số đã sử dụng là 2 MHz đến 6 MHz, 15 MHz và 20 MHz. Điện năng từ máy phát được cấp cho cuộn cảm bao quanh ống lò silic oxit và nó thường được làm nguội bằng không khí.

E.4.3. Chén sứ chứa mẫu, chất trợ dung được đặt trên trụ đỡ tại vị trí chuẩn xác sao cho khi nâng lên, phần mẫu kim loại trong chén được đặt đúng vào trong lòng cuộn cảm ứng để ghép nối hiệu quả khi đóng điện.

E.4.4. Đường kính cuộn cảm ứng, số vòng cuốn, hình khối buồng lò và công suất máy phát quyết định độ nối mạch xảy ra. Những nhân tố này do nhà sản xuất thiết bị quyết định.

E.4.5. Nhiệt độ đạt được trong quá trình đốt mẫu một phần tuỳ thuộc vào các nhân tố nêu trong E.4.4, nhưng đồng thời cũng phụ thuộc vào đặc tính của kim loại trong chén nung, hình dạng mẫu phân tích và khối lượng các vật liệu. Một số trong các nhân tố này có thể thay đổi ở một mức độ nào đó do người vận hành.

E.5. Thiết bị lọc bụi, có khả năng thu gom bụi oxit kim loại cuốn theo dòng oxy từ lò.

E.6. Ống khử lưu huỳnh, bao gồm ống oxy hoá chứa tấm mỏng platin hoặc silic mạ platin được nung nóng và một bộ gom khí lưu huỳnh dioxit chứa bông xelulô.

E.7. Máy phân tích cacbon hồng ngoại

E.7.1. Ở hầu hết các thiết bị, sản phẩm khi đốt được chuyển đến hệ thống máy phân tích theo một dòng khí oxy liên tục. Khi được đi qua một buồng tia hồng ngoại, ví dụ như loại Luft, ở đó sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại do khí cacbonic hoặc khí oxit cacbon gây ra được đo đạc và tích hợp lại trong một khoảng thời gian đã lập trình trước. Tín hiệu được khuếch đại và chuyển đổi sang tín hiệu số trên màn hình theo thành phần phần trăm của cacbon.

...

...

...

E.7.3. Bộ phận điều khiển điện tử thường được cung cấp để điều chỉnh thiết bị về điểm “không”, bù trừ cho thí nghiệm trắng, điều chỉnh sai lệch của đường chuẩn và chỉnh sửa những hiện tượng không tuyến tính. Nói chung máy phân tích có một phương tiện để nhập khối lượng mẫu tiêu chuẩn hoặc mẫu phân tích để tự động chỉnh sửa kết quả. Thiết bị đồng thời cũng được trang bị một cân tự động đi kèm để cân chén sứ, cân mẫu phân tích và chuyển các trị số này tới máy tính.