Determinazione del tenore di carbonio negli acciai mediante spettrometria infrarossa

Steel is considered an integral part of everyday life, we can find it everywhere, it is used in industrial construction, power generation, oil & gas, nuclear, medical and food fields, as well as in the home environment. In order to fully comply with the various requirements of the different applications, the properties of the steel must be customized, also through the variation of the microstructure and of the chemical composition. Steels are iron and carbon alloys that also contain other elements such as chromium, nickel, manganese, and many others. The presence of gas (eg hydrogen, oxygen, nitrogen) and carbon and sulfur in particular concentrations, can compromise the physical-mechanical performance and corrosion resistance of components. Therefore, quantifying the presence of an element can be decisive for ensuring correct behavior in the use of steel. Carbon is the most characteristic element of steels; that is why its analytical determination is exceptionally important, which is usually performed with instrumental methods, such as combustion in an induction furnace in excess of oxygen followed by measurement of volumetric gas or by infrared absorption of the CO2 generated, or faster and with good accuracy, using optical emission spectrometry (OES) with spark excitation in an inert gas flow. This study aims to define the best procedure for the quantitative assessment of carbon content, going to analyze the analysis by infrared absorption with LECO CS-230 instrumentation and the preparation of the sample to be analyzed, in compliance with the ASTM standard E1019. A comparison with the evaluation of the carbon content obtained on the same steel by optical emission spectrometry (OES), by means of a quantometer, will be made.

L’acciaio è considerato parte integrante della vita di tutti i giorni, infatti possiamo trovarlo ovunque, in quanto è utilizzato nelle costruzioni industriali, nel power generation, nell’Oil&Gas, nel nucleare, in campo medicale ed alimentare, come nell’ambiente domestico. Per poter rispettare appieno gli svariati requisiti delle diverse applicazioni, le proprietà dell’acciaio devono essere personalizzate, anche tramite la variazione della microstruttura, che della composizione chimica. Gli acciai sono leghe di ferro e carbonio contenenti anche altri elementi come cromo, nichel, manganese, e molti altri a seguire. La presenza di gas ( es. idrogeno, ossigeno, azoto ) e carbonio e zolfo in particolari concentrazioni, può compromettere le prestazioni fisico-meccaniche e di resistenza alla corrosione dei componenti metallici. Quantificare quindi la presenza di un elemento può risultare determinante per assicurare il corretto comportamento in esercizio dell’acciaio. Il carbonio è l’elemento più caratterizzante degli acciai; si comprende quindi l’importanza della sua determinazione analitica, cosa che viene solitamente eseguita con metodi strumentali, come la combustione in un fornetto ad induzione in eccesso di ossigeno seguita da misurazione gas volumetrica o mediante assorbimento infrarosso della CO2 generata o, più velocemente e con buona precisione, usando la spettrometria ad emissione ottica (OES) con eccitazione a scintilla in flusso di gas inerte. Questo studio ha lo scopo di definire la migliore procedura per la valutazione quantitativa del tenore di carbonio, andando ad analizzare nel dettaglio l’analisi mediante assorbimento ad infrarosso con strumentazione LECO CS-230 e la preparazione del campione da analizzare, nel rispetto della norma ASTM E1019, e verrà svolto un confronto con la valutazione del tenore di carbonio ottenuta sul medesimo acciaio mediante spettrometria ad emissione ottica (OES), tramite quantometro.