Carbon and Sulfur in Iron, Steel, Nickel-Base, and Cobalt-Base Alloys (CS744)

Význam tématu

Stanovení uhlíku a síry v železných, ocelových, niklových a kobaltových slitinách patří k nejdůležitějším kontrolním parametrům v metalurgii. Obsah uhlíku ovlivňuje mechanické vlastnosti, zpracovatelnost a odolnost proti opotřebení. Obsah síry může být nežádoucí příměsí nebo záměrnou přísadou ovlivňující kujnost a tvářitelnost.

Cíle a přehled studie

Autoři představují aplikační poznámku pro instrument CS744 od LECO Corporation. Cílem je demonstrovat rychlou a přesnou analýzu uhlíku a síry pomocí indukční pece, zkrácení času analýzy a zachování vysoké reprodukovatelnosti výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda využívá indukční pece k rozpadu vzorku a oxidaci uhlíku a síry na plynnou fázi. Postup je rozdělen do několika kroků:

• Příprava vzorku: očista povrchu, obrýsování diamantovým pilníkem nebo oplach v acetonu, osušení teplým vzduchem.
• Nastavení instrumentu: zapnutí a zahřátí pece, vložení prázdných kalibračních kelímků, stanovení blanku.
• Kalibrace a korekce driftu: analýza standardních referenčních materiálů (SRM/CRM) – LECO, NIST, JK, JSS, BCS.
• Analýza vzorku: vážení ~1 g vzorku, přidání akcelerátoru LECOCEL II nebo II HP (~1,2 g), spuštění analýzy.

Použitá instrumentace

• LECO CS744 – automatická indukční pec pro stanovení C a S
• Keramické kelímky (předhřáté na 1000–1250 °C)
• Akcelerátory LECOCEL II (501-008) a LECOCEL II HP (502-173)
• Metalová odměrka (773-579), kleště (761-929)
• Systém autoloaderu (volitelně)

Hlavní výsledky a diskuse

Pro nízké (<0,02 % S) i vysoké (>0,1 % S) referenční materiály byly získány následující charakteristiky:

• Průměrné hodnoty (% C a % S) odpovídají certifikovaným hodnotám s odchylkami řádu 0,0001–0,002 %.
• Reprodukovatelnost (standardní odchylka s) dosahuje 0,00004–0,0021 %.
• Analýza jednoho vzorku trvá přibližně 1–2 minuty včetně čištění a vážení.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí následující výhody:

• Vysoká rychlost analýzy a možnost zpracování desítek vzorků za hodinu.
• Vynikající přesnost a opakovatelnost v širokém rozsahu koncentrací uhlíku a síry.
• Minimální nároky na přípravu vzorku a nízké riziko kontaminace.
• Snadná integrace do výrobních linek a kontrolních laboratoří.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se further automatizace a integrace metod do digitálních výrobních systémů (Průmysl 4.0). Dalším směrem jsou adaptace na nové materiálové třídy (slitiny lehkých kovů, kompozity) a rozšíření o simultánní stanovení dalších lehkých prvků. Využití umělé inteligence pro optimalizaci kalibrace a prediktivní údržbu instrumentu představuje další perspektivu.

Závěr

Instrument CS744 poskytuje rychlou, přesnou a reprodukovatelnou analýzu uhlíku a síry v různých kovových slitinách. Díky jednoduché přípravě vzorku a vysoké produktivitě je ideální volbou pro průmyslové a výzkumné laboratoře zaměřené na kvalitativní kontrolu slitiny.

Reference

• ASTM E1019: Standard Test Methods for Determination of Carbon, Sulfur, Nitrogen, Oxygen, and Hydrogen in Steel, Iron, Nickel, and Cobalt Alloys by Various Combustion and Fusion Techniques.
• ASTM E1806: Standard Practice for Sampling Steel and Iron for Determination of Chemical Composition.
• LECO Corporation: Carbon and Sulfur in Iron, Steel, Nickel-Base, and Cobalt-Base Alloys, Application Note CS744, Form No. 203-821-457, 2017.