硅含量对火花放电原子发射光谱法测定超低碳钢中碳含量的影响

通过火花放电原子发射光谱法(以下简称光谱法)对不同合金成分的超低碳钢(w(C)≤0.003%)进行对比实验,发现不同硅含量的试样对光谱法检测碳含量的准确性存在显著性差异。过高的硅含量(w(C)≥0.8%)金相组织上的存在明显差异,光谱法检测碳值时碳检测值偏高。同时,高含量硅使得样品冷却过程中温度下降的速度减缓,增加析出物的量,析出物的量增加会使光谱蒸发过程中的蒸发能增加,也会使光谱法分析中碳值偏高。

火花放电原子发射光谱法分析钢中高镍含量

通过重新绘制分析曲线,将钢中镍含量的分析上限由5.34%扩展至13.18%,采用共存元素干扰校正方法,消除了Mn元素的干扰,使方法准确性有效提升,满足9Ni钢冶炼过程中炉前实验室快速检验和自动分析需求。严格按照GB/T6379.2—2014标准要求,对精密度试验数据进行一致性、离群值检查后计算得到本方法的重复性限和再现性限,方法的精密度优于GB/T标准、ASTM标准、JIS标准,成功应用于生产检验分析。

制定碳素钢火花放电原子发射光谱标准的精密度研究

新版国家标准GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)》已于2016年11月1日实施,相较于2002版标准的显著差异之一是分析范围变窄,而这种变化的产生是由于新版标准是严格按照ISO有关最新技术报告(ISO TR 21074—2016)制定。为便于实验室开展日常分析工作,针对碳素钢中元素碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、钼、钒、铝、钛、铜、铌、钴、硼、锆、砷、锡、氮、钙、锑的低含量范围,制定火花放电原子发射光谱的中国材料与试验团体标准委员会(CSTM)团体标准以拓展国标分析范围下限。团体标准制定过程中,在技术上创新性地采用了元素低含量段二次校正的方法,并在标准中对低含量段火花放电原子发射光谱分析的技术要求作了严格规定;对于共同试验的结果统计,在国内、国际首次根据ISO TR 21074—2016确定标准方法最终测定范围。将团体标准在制定过程中如何按照ISO有关规程进行实验室间研究的过程展开说明,获得了理想的结果。

火花放电原子发射光谱测定镍基合金中铁元素的校准曲线探讨

火花放电原子发射光谱仪一般在仪器出厂时已配置目标测量元素的原始校准曲线,仪器用户经标准化、曲线确认后即可开展相关检测工作,光谱仪的原始校准曲线正确度的高低将直接影响测试结果的正确度。本实验室光谱仪在测定镍基合金中低含量Fe元素时常出现负值且精密度较差的现象,采取控制样品法也无法获取准确结果。为满足产品标准要求,下延镍基合金中Fe元素的测定下限,提高Fe元素的分析正确度,试验通过调整Fe元素低含量段校准曲线Mo元素的干扰校正方式及校正系数,解决了低含量Fe元素测试结果出现负值的问题;通过对校准曲线添加新的控制样品、重新拟合校准曲线将原三次曲线变更为二次曲线,大幅提高了测试结果的精密度及正确度,从而建立了一条新的镍基合金中低含量Fe元素的校准曲线,Fe元素测定下限由0.50%(质量分数)延伸至0.010%(质量分数)。

火花放电原子发射光谱仪分析高含量硅时校准曲线的扩展与应用

火花放电原子发射光谱仪分析高含量Si(w(Si)≥3.0%)时,其元素含量已超出了校准曲线的线性范围,导致分析值偏低。实验通过增加中低合金钢、硅钢标准样品,完善并扩展了Si校准曲线,完成了共存元素的干扰校正,拓宽了Si元素的分析范围,质量分数上限由3.14%扩展至4.16%,线性相关系数达0.99965。校准曲线扩展后重新选择标准化样品进行漂移校正,校准曲线强度比由9.41扩展至11.01。对扩展含量段的两个样品(w(Si)≥3.0%)进行精密度考察,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)为0.43%和0.50%;对比了8个不同Si含量的样品,发现完善、扩展后校准曲线的Si测定值与认定值更相符;同时统计过程控制(SPC)控制图处于受控状态。可见校准曲线经完善、扩展后可满足工艺过程控制和成品分析要求。

火花放电原子发射光谱分析标准GB/T 14203—2016和GB/T 4336—2016修订要点及应用

GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)》和GB/T 14203—2016《火花放电原子发射光谱分析法通则》修订要点包括:规定了研磨粒径为0.25~0.124mm;采用"标准化样品"、"控制样品"术语;增加测试结果可接受性检查方法,2、3、4个独立测量结果的极差分别不大于方法重复性限r、1.2r、1.3r;增加正确度判断方法,两个测试结果平均值与参照值之差|-μ_0|不大于临界差CD_(0.95)值,当标准样品的不确定度不可忽略时,|-μ_0|不大于临界差C。附录B给出精密度相关数据:重复性限r、再现性限R、10次测量标准偏差s的限量以及两次测量平均值的临界差CD_(0.95)。光谱仪厂商提供的验收指标"10次测量标准偏差"应符合s≤0.52r;10次测量结果极差不大于1.6r。随机选取11台仪器,每台仪器使用同一样品,短时间测量10次,计算每台仪器每个元素10次数据的平均值、标准偏差、极差、重复性限r、1.6r、0.52r,发现无论采用10次测量极差不大于1.6r,还是采用10次测量标准偏差不大于0.52r,测量数据超差与否的结论一致。对比了美国材料与试验协会(ASTM)标准及日本工业标准(JIS)。给出了GB/T 4336—2016修改单中低含量可分析范围。介绍了低含量范围碳钢火花光谱分析的中国材料与试验团体标准委员会(CSTM)团体标准。

火花放电原子发射光谱法分析硅钢中硅和铝元素的影响因素探讨

在硅钢冶炼中,硅和铝元素成分的精准控制是提高硅钢冶炼质量的重要保证。实验就火花放电原子发射光谱法分析硅钢中硅和铝元素的影响因素进行了探讨,研究了铣床制样参数、电极清洁次数、光谱分析程序、液氩使用管路、仪器使用状态、样品分析过程和光谱仪使用透镜等影响因素。结果发现:铣床制样参数、光谱仪两种分析程序和使用透镜情况对硅和铝元素的影响不显著,但电极清洁次数、液氩使用管路、仪器使用状态、样品分析过程对硅和铝元素的精密度和正确度都有显著影响。因此,在进行硅钢样品分析时,要保证电极清洁彻底、液氩管路两级净化、样品室温,仪器在长时间不分析样品时,开始使用前要预分析样品约30min后再进行使用。通过控制硅钢样品分析过程中的影响因素,可以提高样品分析的精密度和正确度,从而提高生产效率,控制产品质量。

火花放电原子发射光谱法分析不锈钢中铬镍元素精密度和准确度的影响因素探讨

在冶金行业的生产应用中,原子发射光谱仪被广泛应用于钢铁冶炼中。不锈钢冶炼过程中铬、镍元素的快速准确分析可以有效的提高生产效率,降低冶炼成本。实验就火花放电原子发射光谱法分析不锈钢中铬、镍元素的影响因素进行了探讨,研究发现光谱仪排气管堵塞、电极清洁程度、激发台污染、激发台冷却不良、电器元件老化等对铬和镍元素的分析精密度有显著影响,因此在进行样品分析时,要确保排气管路畅通,激发台冷却良好,并在激发前进行电极和激发台的清洁。对电极的距离、使用氩气压力、仪器维护周期、真空度、激发点重叠、样品分析温度等对铬和镍元素的准确度有显著影响,因此在进行样品分析时,要确保仪器真空度和氩气压力的正常稳定,要进行定期的仪器维护,要保证对电极的正确极距,分析样品要确保室温且激发点不得重叠等。而透镜污染程度则对铬和镍元素的影响不显著。在分析过程中,通过控制影响因素,可有效提高铬、镍元素的分析精密度和准确度,从而在提高生产效率的同时有效控制冶炼成本。

火花放电原子发射光谱法测定低合金钢中痕量铌

低合金钢样品经磨料粒径小于0.155mm的氧化锆砂纸打磨,再经乙醇清洗后,采用火花放电原子发射光谱法用于测定低合金钢中痕量铌。选择预燃时间为4s,分析时间为5s;选择波长为210.94nm谱线为铌的分析线,并采用干扰系数加和模式修正钒的干扰。铌的相对谱线强度与其质量分数之间的校准曲线方程为y=0.03035 x^2+0.21885 x-0.002525,检出限为0.0006%。方法应于低合金钢样品分析,测定值的相对标准偏差(n=11)为8.3%~13%;方法用于标准物质中铌的测定,测得值与认定值吻合。

火花放电原子发射光谱多功能光谱夹具的研究与应用

为了解决了目前光谱夹具的单一性问题,研究并开发了多功能光谱夹具,并将其用于火花放电原子发射光谱分析中。多功能光谱夹具是融合了传统的立式和卧式夹具的原理改进而成,通过合理的拆卸设计,完成棒、线、管、片材和球状样品的分析测试。根据卧式光谱夹具的原理,可用于外径或宽度在1.0~10mm之间棒、线、管、片材样品分析;另外该夹具根据立式光谱夹具的原理,将圆球形样品借助不锈钢钢管、弹簧及螺栓完成了向棒材样品转换,通过定位板和V型板的定位,可用于外径在2.5~10mm之间钢球样品的测定。

火花放电原子发射光谱法测定铁基纳米晶合金中氮

为了在铁基纳米晶合金生产过程中进行氮的质量控制分析,提出了用火花放电原子发射光谱法测定铁基纳米晶合金中氮含量的方法。对测定氮的光谱线选择、氮的分析条件、内控标样的制作、取样方法的验证、分析样品的分取和处理、共存元素的干扰影响和氮校准曲线的拟合等问题进行了讨论。确定测定氮的最佳分析条件如下:高纯氩气(φ≥99.999%)流量为180L/h,氩气冲洗时间为2s,预燃(HEPS)时间为6s,积分时间为2s,分析线对为N149.3nm/Fe149.7nm。在上述分析条件下,采用自制的含氮铁基纳米晶合金标准样品绘制了氮的校准曲线并校正了共存元素的干扰。采用实验方法测定了铁基纳米晶合金分析样品中氮的含量,其测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于7.0%,所得的分析结果与用脉冲加热-热导法的测定值一致。实验方法也可实现铁基纳米晶合金分析样品中氮和合金元素含量的同时测定。

火花放电原子发射光谱法测定铬合金铸造磨球中11种元素含量的研究

通过对火花放电原子发射法测定铬合金铸铁磨球的仪器条件优化、精密度和准确度试验、不同检测方法对铬含量测定的分析比较。确定了火花放电原子发射光谱法测定铬合金铸铁磨球中C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Mo、V、Ti化学成分分析的仪器试验条件,元素含量检测范围,该检测方法快速便捷高效、结果准确可靠。

火花放电原子发射光谱法测定合金钢中镁

在钢铁冶炼工程中,采用镁处理可以更好地控制夹杂物的形态和尺寸,因此准确测定钢中残余镁意义重大。目前相关国家标准中镁的定量限无法满足合金钢中镁的检测要求。实验采用镁质量分数为0.00005%~0.0043%的纯铁标准化样品和低合金钢国际标准样品绘制校准曲线,通过扣除干扰校正消除基体效应,实现了火花放电原子发射光谱法对合金钢中痕量镁的测定。方法的定量分析范围为0.0001%~0.0010%,检出限和定量限分别为0.000 03%和0.000 1%。采用电子探针-能谱仪对镁处理后钢坯进行了夹杂物形貌分析,发现其夹杂物尺寸比较小,主要成分为MgO、Al2O3相互包裹而成的MgO·Al2O3,酸溶性较差。选择含镁钢铁标准样品CRM 196-2和BS 4130进行方法验证,测定值与认定值吻合,相对标准偏差(RSD,n=5)为2.6%~9.2%;采用实验方法对生产试样进行分析,测定值与化学湿法结果一致。

火花放电原子发射光谱法分析带极堆焊熔敷金属中7种元素

在实际生产应用中,火花放电原子发射光谱法广泛应用于带极堆焊熔敷金属的日常检验。因生产工艺和组织结构等因素的差别,使用标样作为类标样品时分析结果存在误差。实验针对带极堆焊熔敷金属,开展了火花放电原子发射光谱法应用于碳、硅、锰、硫、磷、铬、镍7种元素含量检测的应用研究,通过对光源参数中冲洗时间、预燃时间、积分时间进行优化,确定了冲洗时间为5s、预燃时间为6s、积分时间为7s的实验条件。探讨了使用标准样品和自制控样两种类型标准化方法对分析结果的影响。试验发现,采用不锈钢标样ZBGS003作为类型标准化样品测定带极堆焊熔敷金属时,碳、锰、铬、镍尤其是铬的分析值与化学湿法相差较大。而采用自制的带极堆焊熔敷金属建立类型标准化曲线后,测定结果与化学湿法分析结果基本一致。

火花放电原子发射光谱法分析低合金钢中酸溶铝的准确性探究

采用脉冲分布分析测光(PDA)技术,以火花放电原子发射光谱法对低合金钢中酸溶铝的含量进行分析。讨论了3种制样方法(Al2O_3砂轮、SiC砂轮磨样及车铣)、氩气激发流量、压力及纯度对分析结果的影响,得出车铣制样方法为最佳选择,同时,控制氩气激发流量10L/min、输入压力0.20~0.30MPa及氩气纯度大于99.99%的实验条件。通过试验确定以Fe 287.2nm为内标线,Al 394.4nm为分析线,氩气冲洗时间3s,预燃时间1 700脉冲,积分时间3 600脉冲的分析条件。对校准曲线进行一次和二次线性拟合回归,发现后者效果更佳,相关系数达0.999 89。通过干扰元素V、Ti、Nb的重叠干扰校正,选择4种低合金钢标准样品进行精密度(n=10)和准确度考察,标样认定值与测定结果间的绝对误差、临界差CD0.95、标准偏差及重复性限对应的标准偏差均满足GB/T 4336—2016标准的规定要求,实验方法适合测定低合金钢中质量分数为0.008%~0.25%的酸溶铝含量。

火花放电原子发射光谱法测定镍基合金中12种元素

化学元素的含量及其变化影响镍基合金材料的各项性能。因此准确检测镍基合金化学成分并对其严格控制,对提高和保证镍基合金材料性能具有重要意义。通过对仪器分析条件进行优化,采用控制样品法,建立了用火花放电原子发射光谱法测定镍基合金中Al、C、Cr、Co、Cu、Fe、Nb、P、Si、S、W、Mo等12种元素含量的方法。采用优化的吹氩时间6 s、预燃时间6 s、积分时间8 s等实验条件测定了3种常规镍基合金样品,测定值与现行国家标准分析方法结果一致。

火花放电原子发射光谱分析全流程正确度控制方法研究

火花放电原子发射光谱法以临界差CD0.95为正确度验证上限值符合标准,测量偏倚不大于临界差,表明测量正确度合格。当实验室采用更精细的内控手段如类型标准化时,应采用更小的正确度临界差。在光谱分析流程中,未经类型标准化,采用CD0.95验证正确度。若仪器经类型标准化样品A测量n1次,正确度验证样品B测量n2次的临界差形式为r·√(1/2n1+1/2n2),当(n1,n2)组合为(3,2)或(4,2)时,临界差值为0.65r或0.61r(r为重复性限)。经类型标准化后,如果测量持续较长时间(1h以上),正确度验证的临界差为含时间因素的CD0.95(Rw),其数值约为CD0.95/2。月度平均值-标准偏差控制图中两倍标准偏差2S“警告限”可作为实验室的CD0.95(Rw)。当考虑类型标准化样品A和验证样品B扩展不确定度(U)时(包含因子k=2),样品B正确度验证临界差为√r^2*(1/2n1+1/2n2)+UA^2+UB^2。除火花放电原子发射光谱法外,任何采用类型标准化的方法短时间内都可以用相应的临界差验证正确度。

激发室空气吸附对火花放电原子发射光谱法测定汽车板钢氧含量精密度的影响

针对采用火花放电原子发射光谱法(SDOES)测定氧时检出限较高的问题,实验探讨了激发室空气吸附对SDOES测定汽车板钢中氧精密度的影响。研究发现,由于伯努利效应,空气被吸入激发室而产生吸附,吸入的氧气、水蒸气不能被放电前的预冲氩完全除去,导致氧分析精密度变差。采取在不分析样品时将用的密封块把激发孔盖上,此外分析时注意将试样加工平整、保持样品与激发平台弥合、减少大气吸入等隔离空气的措施后,O 130.1nm谱线的背景波动得到有效控制,氧测定结果的相对标准偏差(RSD)由密封前的14.2%降低至密封后的5.5%。用低合金钢标准样品绘制氧校准曲线的相关系数(r)为0.990 2,测定下限降至0.000 96%。对氧质量分数分别为0.003 7%和0.001 1%的样品进行精密度考察,结果的RSD分别为7.5%和9.8%。汽车板试样的实验方法分析结果与国家标准脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法分析结果之差小于GB/T 11261—2006临界差(CD0.95)。在实验条件下,批量分析氧试样时工作效率优于红外法。

火花放电原子发射光谱法分析铜锌钎料中铜锌锰结果稳定性的探讨

铜锌钎料中Cu、Zn、Mn的化学成分测定长期采用化学湿法,但因为分析周期相对较长,很难满足现代生产企业对分析效率的要求。实验主要探讨了采用火花放电原子发射光谱法分析焊材铜锌钎料中Cu、Zn、Mn时,试样的制备、氩气输出压力、各项激发参数的设定等对Cu、Zn、Mn分析结果稳定性的影响。通过试验,确定镍基块状样品进行压样分析、采取酒精湿磨的样品表面处理方式;调节氩气输出压力为3.0MPa;选择光源分析参数中冲洗时间为4s、预燃时间为25s、积分时间为5s的改进措施。在优化的实验条件下,对1.5mm厚度铜锌钎料样品进行精密度考察,Cu、Zn、Mn测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)分别为0.14%、0.15%和0.98%;测定值与其他单位实验室提供的参考值一致。

火花放电原子发射光谱法测定不锈钢中氮元素含量的分析条件的优化

氮是钢中的主要有害元素之一,会与钢中钛、铝等元素形成氮化物夹杂,从而影响钢的表面质量[1]。当溶解在钢中的氮气的质量分数增加时,会使钢的强度增加、延伸率和断面收缩率降低、冷脆性增加[1]。