在1600℃、1atm下（標準大氣壓≈1.01MPa）氫在熔化純鐵中的平衡溶解量為26ppm，但當熔體凝固時溶解量急劇下降到7ppm。如果多余的19ppm的氫未能釋放到大氣中而留在鐵液中，氫氣孔則作為缺陷出現在鑄件中。在鑄鋼中，氫的溶解度更低。在凝固部位只要有12ppm多的氫就會產生超過1atm的壓力，這就足以產生氣孔。與此相反，由于碳和硅降低氫在鐵液中的溶解量（氫的活度升高），在碳質量分數為3.5%、硅質量分數為2.3%的鐵液中，1600℃時溶解的氫為15ppm，1200℃時則減少到7.5ppm，在共晶凝固后的固體中則降到5ppm，多余的2.5ppm的氫被凝固時析出的石墨吸收，很難形成氣孔缺陷。不過白口鑄鐵凝固時，由于氫不溶解于滲碳體內，易形成氣孔。

需要注意的是水蒸氣會提高氫的溶解量。根據埃利奧特的研究，在1600℃水蒸氣分解成氫和氧溶解在金屬熔液中，即使在水蒸氣分壓極低的情況下，如水蒸氣的分壓等于0.01atm，一旦金屬液中的O的濃度達到0.003%，將有27ppm的氫溶解于金屬液中。因各種燃料在燃燒時產生相當高的蒸氣分壓，氫阻礙石墨化的傾向強烈，因此，不要在較高的PH2O下保存熔化的鑄鐵液。

氮在鑄鐵中的溶解量與氫相似。1600℃在純鐵中溶解量為450ppm，這是相當高的，凝固時氮在δ鐵中的溶解量大幅下降，過剩的氮從鐵中釋放出來，形成氣體缺陷。在鑄鐵中含有較多的C和Si，因此氮在鐵液和γ鐵中的溶解量明顯下降。有趣的是，在鑄鐵中氮在γ鐵中的溶解量要比在共晶鐵液中的溶解量大。因此氮在鐵液中即使達到過飽和，也難以生成氮氣引起的氣孔。更重要的是與氮相關的石墨化問題。鐵液中含氮量的微小差別也將會顯著影響鐵液的性質。鐵液中存在兩種類型的氮，即以原子狀態溶解在鐵液中的氮和氮化物中的氮。石墨化作用和氣孔缺陷主要與以原子狀態溶解在鐵液中的氮有關，因此按照總含氮量來評價熔化金屬的性質是不正確的。

氣體元素中，氧在鐵液中的溶解度最小，容易與其他元素生成化合物，它的影響也是最復雜的。由于按氧的分布狀態分別定量是特別困難的，所以研究氧對熔化金屬性質、狀態的影響有一定的困難。在氧對石墨化影響的問題上，存在著促進和抑制兩種相反的觀點。

NJ-TG4型爐前鐵水質量管理儀用于爐前快速測定灰鑄鐵和球墨鑄鐵鐵水的碳當量（CEL）、碳含量（C%）、硅含量（Si%）、錳含量（Mn%）；預測普通灰鑄鐵的抗拉強度等。操作人員經簡單培訓即可操作。

技術參數

測量對象	測量范圍	測量精度	分析時間
CEL	2.50～4.80%	±0.08%	約1.5分鐘
C%	2.30～4.20%	±0.05％
Si%	0.60～3.80%	±0.10%
Mn%	0.10~1.40%	±0.15%
抗拉強度	100～400MPa	±10MPa
硬度	150～300HB	±10HB

南京諾金高速分析儀器廠

2022年12月3日

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鐵液中的氣體對鐵液狀態的影響

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