判断增碳剂的质量好坏需从化学指标、物理特性、实际应用效果等多维度综合评估。以下是具体的判断方法和关键指标:
一、化学指标:核心质量依据
1. 碳含量(C)
标准:增碳剂碳含量通常≥90%,产品(如石墨类)可达 95%~99% 以上。
影响:碳含量越高,杂质越少,增碳效率和吸收率越高。
检测方法:通过元素分析仪或燃烧法测定(需注意区分固定碳和总碳,部分产品含碳酸盐会影响结果)。
2. 硫含量(S)
标准:
铸造用增碳剂:硫≤0.5%(球墨铸铁等场景需≤0.05%,甚至≤0.01%);
炼钢用增碳剂:硫≤0.1%~0.3%(特殊钢种需更低)。
影响:硫是有害元素,高硫会阻碍石墨化(铸造中导致白口组织)、增加钢的热脆性(炼钢中形成 FeS 杂质)。
检测方法:红外碳硫仪或燃烧碘量法。
3. 杂质含量
灰分:增碳剂灰分≤5%(石墨类≤1%~2%),灰分过高会增加铁液 / 钢水的渣量,影响铸件质量。
挥发分:反映增碳剂的致密性和石墨化程度,挥发分低(如≤1%)表明结构稳定,高温下不易烧损。
氮、磷、重金属:场景(如风电、核电铸件)需严格控制氮(≤200ppm)、磷(≤0.05%)等杂质,避免铸件产生气孔或脆化。
二、物理特性:直观质量参考
1. 外观与粒度
颜色与光泽:
石墨类增碳剂:呈银灰色或黑色,有金属光泽,断面致密(无气孔);
劣质产品:颜色暗淡,断面疏松多孔(含大量挥发分或杂质)。
粒度均匀性:
产品:粒度分布集中(如 3~10mm 占比≥90%),无过多细粉或大块颗粒;
劣质产品:粒度参差不齐,细粉多(易扬尘、烧损)或大块颗粒(溶解慢)。
2. 密度与强度
真密度:石墨类增碳剂真密度≥2.2g/cm³(接近石墨理论密度 2.26g/cm³),密度越高,石墨化程度越高;
抗冲击强度:通过跌落试验检测,产品破碎率低(如≤5%),便于运输和储存。
3. 手感与气味
手感:增碳剂手感润滑(石墨层状结构特征),劣质产品粗糙或有砂感(含大量灰分或未石墨化碳);
气味:无刺鼻气味(若有酸味或焦糊味,可能含硫化合物或未充分煅烧)。
三、实际应用测试:关键验证手段
1. 增碳效率与吸收率
测试方法:
在标准熔炼条件下(如电炉熔化废钢),加入一定量增碳剂,检测熔前后碳含量变化;
吸收率计算公式:
吸收率(%)=
理论增碳量
实测增碳量
×100 %
(理论增碳量 = 增碳剂加入量 × 碳含量 × 铁液 / 钢水重量)
标准:石墨类增碳剂吸收率≥80%,石油焦类≥60%,煤质类≤50%。
2. 熔炼过程表现
溶解速度:增碳剂在铁液 / 钢水中溶解快(通常 10~20 分钟内完全溶解),劣质产品溶解缓慢或残留渣状物;
烟尘与渣量:产品燃烧充分,烟尘少、渣量低(渣呈薄片状),劣质产品易产生大量黑烟和稠厚炉渣(含杂质多)。
3. 铸件 / 钢材性能验证
金相组织:
铸造场景:观察石墨形态(如球墨铸铁中石墨球化等级≥3 级)、基体组织(珠光体含量达标);
炼钢场景:检测钢材晶粒度、夹杂物等级(如 GB/T 10561 标准)。
力学性能:通过拉伸试验、硬度测试(如 HB、HRC)验证强度、耐磨性是否达标。
四、其他辅助判断方法
1. 供应商资质与检测报告
要求提供第三方检测报告(如 CMA/CNAS 认证),核对碳、硫、灰分等关键指标;
优先选择规模化生产企业(如年产万吨以上),工艺稳定性更有保障。
2. 价格与性价比
同类型增碳剂中,价格过低可能是杂质超标或工艺缺陷(如未充分石墨化的石油焦);
综合计算单位增碳成本(如每增加 1% 碳含量的费用),避免单纯追求低价导致吸收率低、能耗增加。
3. 行业口碑与案例
参考同行业用户评价(如铸造厂对某品牌增碳剂的球化效果反馈);
应用场景(如航空航天铸件)需选择通过行业认证(如 IATF 16949)的产品。
总结:质量判断流程
初步筛选:通过外观、粒度、检测报告排除明显劣质产品;
实验室检测:重点分析碳、硫、灰分等化学指标;
小批量试用:验证增碳效率、溶解速度、渣量等实际性能;
长期跟踪:结合铸件 / 钢材质量稳定性,评估供应商持续供货能力。
通过以上方法,可系统判断增碳剂的质量,确保其满足生产需求,避免因劣质材料导致铸件报废或钢材性能不达标。