清晨的阳光刚穿透实验室的防尘玻璃,林荞就已经穿戴整齐站在高温熔炼炉前。白大褂的袖口被仔细扣好,防护眼镜后的眼神专注而坚定,手里握着精准到0.001克的电子秤——这是她调整方案后的第二次实验,也是验证“镧铈复合添加”思路的关键一战。
按照新方案,她先将打磨干净的纯铁锭、石墨粉、铬铁合金和镍块逐一称量,fe-0.6c-14cr-2ni的基础配比精准无误,每一份原料都单独标记,避免混淆。“稀土元素要最后加,温度必须降到1400c。”她默念着张教授的叮嘱,将基础原料小心送入石墨坩埚,按下熔炼炉的启动按钮。
炉温缓慢攀升,从室温逐渐升至1500c,原料在高温下慢慢熔化成暗红色的钢水,表面泛起细密的气泡——那是杂质气体在排出。林荞紧盯着温度显示屏,手指悬在控制键上,随时准备调整升温速率。旁边的赵磊抱着胳膊站在一旁,脸上没什么表情,但眼神却不自觉地跟着她的动作移动。
“该脱氧了。”当炉温稳定在1500c时,林荞拿起预先称量好的硅锰合金,小心翼翼地从加料口送入炉内。钢水瞬间泛起一阵剧烈的气泡,随后又恢复平静。她解释道:“硅锰合金能优先与钢水中的氧结合,避免稀土元素被氧化消耗。”赵磊没应声,但微微点头,算是认可了她的操作。
保温30分钟后,林荞开始降温,当温度精准降至1400c时,她立刻拿起装有0.2%镧和0.3%铈的混合稀土块,快速而平稳地送入坩埚。“必须快速搅拌,让稀土均匀分散。”她转动炉体侧面的搅拌手柄,钢水在坩埚内形成漩涡,稀土块迅速融化,与钢水完美融合。
整个熔炼过程持续了三个小时,林荞始终站在炉前,不敢有丝毫懈怠。李薇学姐路过时,看到她额头上的汗珠,递来一张纸巾:“别太紧张,你的方案很严谨,操作也很规范,肯定没问题。”
“谢谢学姐。”林荞接过纸巾擦了擦汗,嘴角露出一丝浅浅的笑容,“还是小心点好,这步不能出错。”
浇铸环节同样关键。林荞将熔化均匀的钢水缓缓倒入预热好的模具中,钢水顺着模具内壁平稳流动,没有出现飞溅或浇不足的情况。她控制着倾倒速度,确保钢水填满模具的每一个角落,直到模具顶端溢出一圈均匀的钢水,才停止浇铸。
接下来是冷却和样品制备。钢水在模具中自然冷却至室温后,林荞将合金锭取出,表面光滑无气孔,色泽均匀,初步判断熔炼成功。她带着合金锭来到样品制备区,按照国家标准进行切割、打磨和抛光——切割时要避免样品过热影响性能,打磨时要保证表面平整度,抛光后更是要达到镜面效果,才能进行后续的性能测试。
赵磊在旁边看着她一系列操作,眼神渐渐变了。从称量、熔炼到浇铸、制备,每一个步骤都精准规范,甚至比一些资深学长还要细致。他想起第一次实验后自己的冷嘲热讽,心里泛起一丝不易察觉的愧疚。
样品制备完成后,首先进行硬度测试。林荞将样品固定在布氏硬度计的工作台上,调整压头位置,按下测试按钮。压头在样品表面留下一个清晰的圆形压痕,仪器显示屏上很快跳出数值:272hb。
“272hb!”林荞忍不住轻声惊呼,比目标值260hb高出12hb,比普通合金提升了32%。旁边的李薇学姐也凑了过来,脸上露出惊喜的笑容:“硬度达标了,而且比预期还好!接下来看韧性测试。”
韧性测试的气氛格外紧张。林荞将5个标准u型缺口试样逐一固定在冲击试验机上,每测试一个,就记录一个数据。第一个试样的冲击吸收功是42j,第二个45j,第三个43j,第四个44j,第五个46j——平均值高达44j,远超40j的合格标准,甚至比普通合金提升了25%。
“韧性也达标了!”李薇学姐兴奋地拍了拍手,“林荞,你成功了!硬度和韧性都达到了要求!”
周围的学长们也纷纷围了过来,看着测试数据,脸上都露出了欣慰的笑容。“太好了!这组数据太理想了!”一位学长说道,“我们终于找到平衡硬度和韧性的方法了!”
林荞的眼眶微微有些湿润,连日来的熬夜查阅资料、反复推演方案、小心翼翼操作实验的疲惫,在这一刻都化为了满满的成就感。她拿出计算器,快速核算成本:复合稀土添加量仅0.5%,且选用价格较低的轻稀土,再加上基础合金中碳含量的优化,整体成本比普通耐磨合金降低了15%,完全符合“低成本”的课题要求。
“耐磨性测试也得做一下,看看实际使用效果。”赵磊突然开口说道,语气比之前温和了许多。他主动帮林荞将样品固定在磨损试验机上,设置好测试参数——模拟农机零件在土壤中的工作环境,加载压力50n,滑动速度0.2ms,测试时间1小时。
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