炉前铁水分析仪器测量原理

   对铁水质量进行热分析时取铁水浇入样杯，在样杯特定的散热条件下，铁水分析仪首先记录下样杯内铁水的凝固温度曲线

  通过对凝固温度曲线的解析，找出铁水凝固过程的各种相变特征参数。将相变特征参数值带入与凝固组织建立的数学模型后，即可以计算出决定铁水凝固组织的重要控制参数。 
以白口化铁水的凝固过程（上图中的红色曲线）为例，说明凝固温度曲线与相图的对应关系：取原铁水浇入加有强制白口化成分的样杯。热分析仪记录了样杯内白口化铁水的凝固温度曲线，如下图所示：

   凝固温度曲线的**个平台是铁水降温到液相线时，生成的固体相释放结晶潜热，维持样杯散热产生的恒温平台。我们将这个平台温度称做：初晶温度（TL）。随后铁水进行的是选择结晶过程，选择结晶中释放的结晶潜热不足以维持样杯的散热，温度曲线呈缓慢下降的趋势。选择结晶剩余的铁水到达共晶成份时，开始共晶凝固。剩余铁水在共晶凝固中释放出大量的结晶潜热，直至全部铁水**凝固，维持了一个更长的的恒温平台。我们称这个温度平台为:共晶温度（TE）。以上就是白口化铁水的凝固温度曲线与相图的对应关系。

从上图可见：我们通过分析铁水的凝固温度曲线，就可以捕捉到相变温度特征值。将相变温度值与铁水中的活性成分含量或特定的凝固组织建立起数学关系，即可计算出与相变温度对应的活性成分含量或特定的凝固组织。

对孕育后的亚共晶铁水进行温度、成分的保持，按一定的时间间隔取样获取凝固温度曲线，对照三角试片白口宽度的变化说明凝固温度曲线与铁水中型核物质，与铸铁凝固组织的对应关系。 

取铁水同时浇注三角试片和热分析样杯。铁水凝固温度曲线从石墨化共晶温度曲线向白口化共晶温度曲线依次过渡，出现白口化共晶温度曲线以后共晶温度就不再随过热时间变化了。三角试片上的白口宽度也随过热时间的延长逐渐增大，直至出现全白口截面。图示如下：

   从上图可见：铁水中的型核物质充分时，铁水进行的是石墨化共晶凝固，开始共晶凝固的时间早、开始共晶凝固的温度高。

    随着铁水过热时间的延长，铁水中的型核物质在逐渐消融。铁水开始共晶凝固的时间向后推迟，开始共晶凝固的温度也逐渐降低，伴随着共晶过冷和再辉现象的发生。

当铁水中的型核物质全部熔解后，铁水进行的是白口化共晶凝固，没有共晶过冷和再辉现象发生。开始共晶凝固的时间*晚、开始共晶凝固的温度。凝固组织中的C**以Fe3C的形态存在。

这就是铁水分析仪通过铁水共晶凝固的过冷和再辉现象，量化的测量铁水中型核物质的方法。

热分析技术应用于测定铁水的化学成分及铸件的性能在我国发展起步较晚，但经过数十年来我国科学工作者的不断研究和大量的实践工作，在理论和实践上都有了突破性的进展，现已进入实用阶段，并可以逐步取代进口同类产品。热分析法的基本原理是，铁水在冷却凝固过程中温度的变化曲线会发生相变，随着结晶热量的释放或吸收，在冷却曲线上会出现拐点即特征值，该特征值与铁水的化学成分及性能有关。在样杯中加入一定的合金元素可以改变铸铁的凝固方式，从而应用于铸铁不同性能参数的测试。