Composizione chimica

Che cos'è Composizione chimica?

L'analisi della composizione chimica determina quali elementi compongono il metallo e in quali proporzioni. Il metodo più comune è la spettrometria di emissione ottica a scintilla (OES): una scintilla generata sulla superficie del campione eccita gli elementi, ogni elemento emette luce alla propria lunghezza d'onda caratteristica e l'intensità è proporzionale alla concentrazione.

Scopo di Composizione chimica

Lo scopo è verificare se il materiale è realmente conforme al grado di lega dichiarato. L'uso scorretto del materiale è la causa più frequente di conseguenze quali rotture delle saldature, corrosione inaspettata e perdita di resistenza.

A quali prodotti si applica Composizione chimica?

Prodotti in acciaio e acciaio inossidabile
Leghe di alluminio e rame
Parti fuse
Materiali d'apporto per saldature
Ispezione di accettazione del materiale in entrata

In quali settori si utilizza Composizione chimica?

MetalloAutomobilisticoAerospazialeEnergiaProduzione di macchinari

Norme relative a Composizione chimica

ASTM E415 (spark AES in acciaio al carbonio e bassolegato)
ASTM E1251 (spark AES in alluminio e sue leghe)
EN 10204 (documenti di ispezione per prodotti metallici)
Convalida del metodo di laboratorio ai sensi della norma ISO 17025

Condizioni di Composizione chimica

Metodo: Spark OES; carbonio/zolfo mediante ICP-OES o metodo di combustione, se necessario
Superficie: La superficie di misurazione è rettificata; Rimuove ossido, colorante e olio
Taratura: Con materiali di riferimento certificati secondo la matrice dei materiali
Si ripete: Misurazioni multiple e medie in punti diversi

Apparecchiatura per Composizione chimica

Spettrometro ad emissione ottica a scintilla
Analizzatore di carbonio/zolfo (metodo di combustione)
Configurazione della macinazione per la preparazione della superficie del campione
Set di materiali di riferimento certificati
Sistema di alimentazione dell'argon

Requisiti del campione per Composizione chimica

Il campione deve essere prelevato in modo da rappresentare il lotto o il ciclo di produzione.
È necessario indicare la descrizione del campione, il tipo di materiale e la direzione di produzione, se presente.
La norma da applicare e l'eventuale specifica del cliente dovranno essere fornite insieme al campione.
Il test può essere distruttivo; il numero richiesto di campioni deve essere confermato in anticipo.
Le superfici da testare dovranno essere protette durante il trasporto.

Durata di Composizione chimica

L'analisi di un campione, compresa la preparazione della superficie, viene generalmente completata entro lo stesso giorno lavorativo.

Procedura di Composizione chimica

1La superficie del campione viene macinata e pulita.
2Lo strumento viene verificato con il programma di matrice e il materiale di riferimento appropriati.
3Il campione viene posizionato sul supporto di misurazione.
4Le misurazioni delle scintille vengono effettuate in punti diversi.
5Se necessario, il carbonio e lo zolfo vengono misurati anche tramite il metodo di combustione.
6I risultati sono una media.
7La composizione viene confrontata con l'intervallo nello standard del materiale.

Criteri di accettazione di Composizione chimica

Lo standard del metodo definisce come viene eseguito il test, non quale deve essere il risultato. Il limite di accettabilità deriva dallo standard del materiale o del prodotto, dalle specifiche del cliente o dalla normativa pertinente; questa pagina quindi non dà un limite numerico.

Valutazione dei risultati

Il risultato viene confrontato con le gamme di elementi nello standard dichiarato del materiale. Anche un singolo elemento fuori range cambia la qualità del materiale; in tal caso viene valutato separatamente il grado a cui effettivamente è conforme il materiale.

Rapporto di Composizione chimica

Descrizione del campione, informazioni sul materiale/prodotto e numero di lotto, se presente
Metodo di preparazione del campione e condizioni di condizionamento
Condizioni standard e di prova applicate
Strumento utilizzato e stato della calibrazione
Risultati e unità di misura
Incertezza di misura (se richiesta)
Una dichiarazione secondo cui il risultato si applica solo al campione sottoposto a prova

Accreditamento

EUROLAB detiene un accreditamento riconosciuto a livello internazionale ottenuto da organismi di accreditamento parte degli accordi di riconoscimento multilaterale IAF e ILAC, secondo ISO / IEC 17025 per prove di laboratorio, ISO / IEC 17020 per ispezione e sorveglianza e ISO / IEC 17021-1 e ISO / IEC 17065 per certificazione di sistema e prodotto. Questa catena garantisce che i rapporti e i certificati emessi siano accettati in tutto il mondo.

Se questo test può essere offerto nell'ambito accreditato dipende dal prodotto e dallo standard applicato; poiché l'accreditamento è basato sul metodo, l'ambito viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Ambito e autorizzazioni

Regolamenti correlati

Norme armonizzate applicate in base alla famiglia di prodotto
UE 765/2008 (sorveglianza del mercato e quadro di accreditamento)
Normative di prodotto pertinenti e specifiche del cliente

Prove su metalli e metallurgia — Cosa copre questo ambito di prova?

La sezione seguente descrive l'ambito a cui appartiene la prova Composizione chimica; le condizioni e i criteri di accettazione di questa prova specifica sono riportati nelle sezioni precedenti. L'ambito specifico del vostro prodotto viene confermato per iscritto in fase di offerta.

Le prove metalliche e metallurgiche determinano il carico che un metallo o un giunto saldato può sopportare, il suo modo di rottura e la sua struttura interna. Il risultato di questa famiglia riguarda spesso non il prodotto in sé ma l'identità del MATERIALE: l'acciaio è davvero della classe dichiarata, il cordone di saldatura fornisce la resistenza prevista dal progetto, il getto contiene un difetto interno inaccettabile?

L'importanza pratica dell'ambito deriva dal fatto che un componente metallico raramente cede in modo graduale. Un componente in plastica si deforma, invecchia, si fessura e di solito dà un preavviso. Un cordone di saldatura o un elemento di fissaggio, invece, spesso si rompe senza preavviso, soprattutto in caso di fatica e frattura fragile. Per questo, in ambiti come apparecchi a pressione, apparecchi di sollevamento, acciaio strutturale e condotte, la prova dei materiali è un obbligo NORMATIVO e non progettuale.

La famiglia riunisce tre gruppi di metodi, ciascuno dei quali risponde a una domanda diversa. Le prove meccaniche quantificano il comportamento del materiale sotto carico. L'esame non distruttivo cerca difetti senza danneggiare il pezzo. La metallografia e l'analisi chimica spiegano perché il materiale si comporta in quel modo — tramite struttura del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni e composizione della lega.

Il criterio di accettazione di queste prove quasi mai deriva dalla norma di prova, ed è questa la chiave per comprendere l'ambito. La norma di prova indica come effettuare la misura; i valori accettabili derivano dalla norma di prodotto, dalla classe del materiale o dal codice di fabbricazione. La ISO 6892-1 indica come eseguire una prova di trazione; la EN 10025 indica quale carico di snervamento deve fornire quell'acciaio. Nel leggere un rapporto, è essenziale sapere rispetto a quale norma di prodotto è stato valutato.

Il campionamento è parte inseparabile del risultato in questo ambito. Due provini prelevati dalla stessa colata possono dare valori diversi a seconda della direzione e della posizione di prelievo; nei prodotti laminati, i provini paralleli e perpendicolari alla direzione di laminazione producono risultati diversi. Le norme di prodotto disciplinano quindi anche la posizione e l'orientamento del campionamento, e il rapporto deve documentarlo.

Gruppi di metodi in questo ambito

Prove meccaniche
Trazione, compressione, flessione, impatto su intaglio (Charpy), durezza (Brinell, Vickers, Rockwell), fatica, scorrimento viscoso e tenacità a frattura. Forniscono il comportamento del materiale sotto carico in forma numerica.
Esame non distruttivo
Radiografia, esame a ultrasuoni, liquidi penetranti, particelle magnetiche ed esame visivo. Cerca difetti superficiali e interni senza danneggiare il pezzo ed è un passaggio indispensabile nella fabbricazione saldata.
Metallografia
Preparazione del provino, attacco chimico ed esame microscopico. Si valutano dimensione del grano, distribuzione delle fasi, contenuto di inclusioni, profondità di cementazione e zona termicamente alterata della saldatura.
Analisi chimica
La composizione della lega è verificata mediante spettrometria a emissione ottica e chimica umida; la conferma della classe del materiale passa da questa fase.
Comportamento a corrosione
Prove in nebbia salina, di corrosione per vaiolatura e interstiziale, e di corrosione intergranulare. Negli acciai inossidabili possono indicare la qualità del trattamento termico.

Confusioni frequenti in questo ambito

Un certificato materiale (come EN 10204 3.1) non è un rapporto di prova; è la dichiarazione del produttore. Nelle applicazioni critiche si esegue una verifica indipendente, e le due cose non vanno confuse.
Le prove di trazione ASTM e ISO misurano le stesse grandezze ma usano geometrie di provino diverse; i risultati non sono considerati direttamente equivalenti, e si applica quanto richiesto dalla specifica.
Le tabelle di conversione tra durezza e resistenza sono APPROSSIMATIVE. Calcolare il carico di snervamento dalla durezza non è una prova sufficiente per l'accettazione del materiale.
Nell'esame non distruttivo, "nessun difetto rilevato" non significa che non ci siano difetti; possono essere presenti difetti al di sotto del limite di rilevazione del metodo. Il rapporto deve indicare il metodo applicato e il livello di sensibilità.
Il superamento di un cordone di saldatura non dimostra che il saldatore o la procedura siano qualificati; sono processi distinti.

Quali decisioni supportano questi risultati

Verifica del certificato materiale e accettazione del materiale in ingresso
Approvazione della fabbricazione saldata; qualificazione del saldatore e della procedura
Controllo di fabbricazione di apparecchi a pressione e componenti strutturali
Analisi dei guasti e determinazione della causa radice dei danni sul campo
Verifica dei processi di trattamento termico e superficiale

Test correlati

Domande frequenti su Composizione chimica

È lo stesso del PMI?

No. Il PMI è una verifica rapida sul campo eseguita con uno strumento portatile e generalmente non è in grado di leggere il carbonio. L'analisi OES di laboratorio fornisce la composizione completa con un'incertezza inferiore.

Perché il carbonio viene misurato separatamente?

Elementi leggeri come carbonio, zolfo e azoto potrebbero non essere misurati in modo affidabile da Spark OES. Per questi elementi vengono utilizzati analizzatori separati basati su combustione o fusione.