直讀光譜法直接測(cè)定中、高鉻鋼球（鍛）中鉻含量方法的研究

摘要：文中采用兩臺(tái)不同廠家、型號(hào)的直讀光譜儀分別對(duì)相同的高鉻鋼球（鍛）樣品進(jìn)行測(cè)試比對(duì)，也與手工化學(xué)分析方法的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，并利用精密度和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論中t檢驗(yàn)分析了檢測(cè)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：高鉻鋼球；直讀光譜法；鉻

Study on Direct Determination of Chromium Content in Medium and High Chromium Steel Ball （Forged） Using Direct Reading Spectrometry

WU Xuhui

（ Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality， Fuzhou 350002， Fujian， China ）

Abstract： In this paper， two direct reading spectrometers of different manufacturers and models are used to test and compare the same high chromium steel ball （forged） samples， and the results are also compared with those from manual chemical analysis. The test results are analyzed by using precision and t-test in statistical theory.

Key Words： High chromium steel ball; Direct reading spectrometry; Cr

0 前言

中、高鉻鋼球（鍛）屬于鉻系白口鑄鐵，C、Cr含量高，C：1.8%～3.6%；Cr：3%～30%，比較特殊。

在日常檢測(cè)時(shí)，只能采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 223.11-2008《鋼鐵及合金 鉻含量的測(cè)定 可視滴定或電位滴定法》來(lái)進(jìn)行手工分析Cr含量。由于鋼球（鍛）硬度大，普通車(chē)床刀片無(wú)法直接對(duì)樣品進(jìn)行車(chē)屑加工，必須將樣品先于800℃高溫加熱半小時(shí)以上，再隨爐慢冷，待樣品軟化，才能再進(jìn)行車(chē)屑加工以進(jìn)行后續(xù)檢驗(yàn)。過(guò)程繁瑣，檢驗(yàn)周期最快也要2～3天。

因此，現(xiàn)擬采用火花放電原子發(fā)射光譜法對(duì)中、高鉻鋼球（鍛）的Cr元素含量進(jìn)行分析。

采用兩臺(tái)不同品牌的直讀光譜儀，分別對(duì)中、高鉻鋼球（鍛）進(jìn)行Cr含量檢測(cè)，①看結(jié)果與化學(xué)手工分析的結(jié)果是否相符；②兩臺(tái)不同儀器的檢測(cè)結(jié)果是否相符。

直接進(jìn)行直讀光譜分析，大大提高了檢測(cè)效率，縮短檢驗(yàn)周期；并且可以為將來(lái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的起草或修訂提供有力的依據(jù)，因此本項(xiàng)目具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，可以極大提高檢測(cè)效率，減少有害化學(xué)物質(zhì)的使用，更為環(huán)?？尚?。

1試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

儀器：臺(tái)式直讀光譜儀①（廠家THERMO 型號(hào)ARL、ISPARK 8820）；臺(tái)式直讀光譜儀②（廠家WORLD ANALYTICAL SYSTEM AG 型號(hào)FOUNDRY-MASTER）。

試劑：硝酸（ρ1.42g·mL-1）；磷酸（ρ1.69g·mL-1）；硫酸（ρ1.84g·mL-1）；硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定溶液等。所用酸均為分析純；試劑均為分析純；試驗(yàn)用水為一級(jí)水。

1.2 直讀光譜儀儀器工作條件

臺(tái)式直讀光譜儀①：高純氬氣（純度99.999%），氬氣壓力0.55MPa；90。錐角鎢電極（Φ4mm），Cr分析線(xiàn)為284.355nm。

臺(tái)式直讀光譜儀②：高純氬氣（純度99.999%），氬氣壓力0.2MPa；90。錐角鎢電極（Φ4mm），Cr分析線(xiàn)為286.257nm。

1.3 儀器分析試驗(yàn)方法

調(diào)用不銹鋼分析程序，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化、類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)條件試驗(yàn)選擇最佳激發(fā)方式和工作參數(shù)，再進(jìn)行試驗(yàn)樣品分析。

1.4 化學(xué)分析試驗(yàn)方法

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 223.11-2008《鋼鐵及合金 鉻含量的測(cè)定 可視滴定或電位滴定法》中的可視滴定法，來(lái)進(jìn)行手工化學(xué)分析檢Cr含量。

根據(jù)Cr含量稱(chēng)取合適重量的試樣置于500mL錐形瓶中，加硫磷混酸溶解（難溶試樣可先加適量鹽酸及硝酸），然后對(duì)Cr進(jìn)行氧化，最后用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。

2 結(jié)果與討論

2.1 精密度試驗(yàn)

采用臺(tái)式直讀光譜儀①（廠家THERMO 型號(hào)ARL、ISPARK 8820）在上述分析條件下對(duì)同一個(gè)高鉻鋼球樣品進(jìn)行11次分析，得到測(cè)定結(jié)果及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表1所示，由此可看出此方法精密度較好。

2.2 不同方法比對(duì)試驗(yàn)

為從實(shí)踐中驗(yàn)證此方法的可行性，現(xiàn)用化學(xué)手工分析方法與直讀光譜法對(duì)10個(gè)不同的高鉻鋼球樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果對(duì)照見(jiàn)表2。從表2數(shù)據(jù)中可以看出：結(jié)果的相符程度較高，并無(wú)顯著性差異，這進(jìn)一步表明此檢測(cè)方法的準(zhǔn)確可靠。

2.3 不同儀器比對(duì)試驗(yàn)

為進(jìn)一步證實(shí)此方法對(duì)儀器的適用性廣，現(xiàn)用兩臺(tái)不同品牌的直讀光譜儀對(duì)相同的高鉻鋼球樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果對(duì)照見(jiàn)表3。從表3數(shù)據(jù)中可以看出：結(jié)果的相符程度較高，并無(wú)顯著性差異，這進(jìn)一步表明此檢測(cè)方法的準(zhǔn)確可靠。

2.4 方法的顯著性差異試驗(yàn)

用化學(xué)手工分析方法與直讀光譜法對(duì)3個(gè)不同的高鉻鋼球樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果對(duì)照見(jiàn)表4。

采用單樣本t檢驗(yàn)法來(lái)檢驗(yàn)方法之間是否存在顯著性差異。

單樣本t檢驗(yàn)公式：t=

式中：n為測(cè)定次數(shù)，n＝6；

X為6次測(cè)定的平均值；

s為樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

為樣品用化學(xué)手工分析方法的測(cè)定值。

根據(jù)上式算出t值，再根據(jù)t分布表得出與t值對(duì)應(yīng)的相伴概率值（Sig.）（此值借助SPSS11.0軟件求得）。如果Sig.小于顯著性水平（0.05），則認(rèn)為兩者存在顯著性差異；相反如果Sig.大，則認(rèn)為兩者不存在顯著性差異（計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4）。從表4中可以看出：測(cè)定值經(jīng)t檢驗(yàn)后，所得Sig.大于顯著性水平（0.05），表明用直讀光譜法所測(cè)得的樣品的總體均值與手工分析的測(cè)定值之間無(wú)顯著性差異，此方法可行。

3 結(jié)論

1）本方法進(jìn)一步拓寬了光電直讀光譜法在鑄造鋼球（鍛）產(chǎn)品中的應(yīng)用領(lǐng)域；

2）分析流程短，方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確度好，且可以與鑄造鋼球（鍛）中其它多元素同時(shí)、快速、準(zhǔn)確測(cè)定，節(jié)省了取樣、制樣和分析時(shí)間，更好地滿(mǎn)足了生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室日常分析的要求；

3）由于目前尚無(wú)制定相關(guān)高碳高鉻鑄造鋼的光電直讀光譜法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，本方法也可為將來(lái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的起草或修訂提供有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鞍鋼鋼鐵研究所，沈陽(yáng)鋼鐵研究所.實(shí)用冶金分析

方法與基礎(chǔ)[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1990：

402-409.

[2]賈去海，苑鵬飛，張京成.冶金光電直讀光譜分析的

進(jìn)展[J].冶金分析，1999，19（4）：31.

[3]周皓.統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)和SPSS11.0入門(mén)與提高[M].北京：

清華大學(xué)出版社，2004：144-151.