تُعدّ سبيكة الفاناديوم-النيتروجين نوعًا جديدًا من السبائك المستخدمة في إنتاج الفولاذ المُعالج بالعناصر الدقيقة، حيث تُسهم في خفض تكاليف الإنتاج بشكل فعّال من خلال استبدال حديد الفاناديوم. يُحسّن إضافة نتريد الفاناديوم إلى الفولاذ خصائصه الميكانيكية الشاملة، مثل القوة والمتانة والليونة ومقاومة الإجهاد الحراري، كما يُكسبه قابلية جيدة للحام. لذا، يُعدّ التحديد الدقيق لمحتوى النيتروجين ذا أهمية بالغة لتطبيق سبيكة الفاناديوم-النيتروجين في مواقع الإنتاج.
1. تحضير العينة
تُؤخذ العينات وتُحضّر وفقًا للمعيار "أخذ العينات وتحضيرها للتحليل الكيميائي للسبائك الحديدية" (بريطانيا العظمى/T 4010-2015). يجب ألا يتجاوز حجم جسيمات العينة 0.125 مم (120 مش).
زن عينة بالوزن المطلوب وضعها في كبسولة من النيكل أو القصدير. اضغط على فتحة الكبسولة بإحكام باستخدام كماشة رفيعة الأنف لمنع انسكاب العينة. ثم اضغط برفق على الكبسولة من الأسفل لإخراج الهواء مع الحفاظ على استوائها. اطوِ الطرف المغلق للكبسولة قليلاً إلى الداخل باستخدام كماشة رفيعة الأنف، مع زيادة عدد الطيات قدر الإمكان حتى أسفل الكبسولة. يهدف هذا إلى تقليل حجم الكبسولة، وتسهيل إدخالها بسلاسة في منفذ العينة بالجهاز، وتجنب انحشارها.
2. معدات الاختبار والكواشف
معدات الاختبار: جهاز تحليل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين بنس واحد-X2 أو إن إتش، ميزان إلكتروني (حساسية 0.0001 جم)، بوتقة جرافيت، كبسولة نيكل، كبسولة قصدير، سلة نيكل، حبيبات قصدير.
المواد المستخدمة في الاختبار: مادة ماصة لثاني أكسيد الكربون، بيركلورات المغنيسيوم اللامائية، أكسيد النحاس، سلك نحاسي، صوف كوارتز، شحم سيليكون.
3- مبدأ القياس
تُعدّ طريقة التوصيل الحراري بالصهر باستخدام الغاز الخامل والتسخين النبضي مناسبة لتحديد نسبة النيتروجين في الفولاذ والحديد ضمن النطاق الكامل. يستطيع جهاز تحليل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين إمغا-830 تحديد محتوى الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين في عينات الفولاذ والحديد والسبائك بسرعة، وإخراج النتائج في آنٍ واحد دون الحاجة إلى قياسات منفصلة.
يُستخلص الأكسجين والنيتروجين من العينة عن طريق الصهر بدرجة حرارة عالية تحت غطاء من الغاز الخامل. يُطبَّق جهد منخفض وتيار عالٍ بين القطبين العلوي والسفلي لفرن النبضات الكهربائية، مما يؤدي إلى تسخين العينة داخل بوتقة الجرافيت. يتفاعل الأكسجين الموجود في العينة مع الكربون في بوتقة الجرافيت لتكوين أول أكسيد الكربون (CO). وبناءً على التركيز، يُكشف عن الأكسجين على هيئة CO أو CO₂ (حيث يتأكسد CO إلى CO₂ بواسطة مؤكسد أكسيد النحاس عند درجة حرارة عالية) باستخدام كاشف الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR). أما النيتروجين فيُكشف عنه في العينة باستخدام كاشف التوصيل الحراري (ترينيتي دبلن).
يتم تحويل الغاز المكتشف إلى إشارة تتناسب مع تركيزه. وتُحصل نتيجة القياس النهائية من خلال تقويم الإشارة، وترشيحها، وتضخيمها، وحساب تكاملها.
