中低合金鋼光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研.ppt

1,中低合金鋼光譜分析用 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制,鋼鐵研究總院分析測(cè)試研究所 唐本玲 張翠敏 胡曉燕 范曉蕓 2006.10.8,2,主要內(nèi)容,前言 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備 均勻性檢驗(yàn) 定值分析和標(biāo)準(zhǔn)值的確定 穩(wěn)定性考察 成線(xiàn)性考察 一致性考察 與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平比較 結(jié)論,3,前 言,中低合金鋼是最常見(jiàn)的鋼種之一，廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁、機(jī)械制造業(yè)，社會(huì)上對(duì)此類(lèi)鋼材的需求量很大。而作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量器具的中低合金鋼類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以用于此類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、校正儀器、評(píng)價(jià)測(cè)量方法、統(tǒng)一測(cè)試量值，也可用于此類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)控制、成品分析質(zhì)量監(jiān)督等，需求量也很大；隨著分析儀器的普及，光譜分析用系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的需求也日益迫切。為此我們研制了本套系列中低合金鋼標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。,4,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備,成分設(shè)計(jì) 冶煉、鍛軋工藝 樣品的加工,5,成分設(shè)計(jì),本標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)化學(xué)成分及含量設(shè)計(jì)的依據(jù)是： 1）覆蓋較多品種系列中低合金鋼。 2）每點(diǎn)基體鐵含量大致一樣。 3）所設(shè)計(jì)的各元素含量應(yīng)呈均勻梯度分布，并控制工作曲線(xiàn)上不低于四個(gè)有效點(diǎn)。,6,冶煉、鍛軋工藝,冶煉工藝 采用500kg非真空感應(yīng)爐冶煉，用事先冶煉好的精鋼材做主體材料，其他合金元素的補(bǔ)充填加，都采用表面無(wú)油垢，無(wú)氧化皮，成分含量準(zhǔn)確的純金屬和品位較高的優(yōu)質(zhì)鐵合金。 鍛軋工藝， 鋼錠經(jīng)車(chē)床扒皮后，采用3噸氣錘鍛成3個(gè)方坯，切去頭部和尾部。再鍛軋成40mm棒材。,7,樣品的加工,光譜樣品的加工 將鍛軋好的圓棒用車(chē)床車(chē)去外皮至光潔，再加工成38mm30 mm 的塊狀樣品，對(duì)每塊樣品按每根圓棒順序編號(hào)。 定值分析用化學(xué)樣品的加工 按鋼錠頭、中、尾不同部位選40mm 的圓棒，加工成碎屑，混勻后裝瓶，作為定值分析用樣品。,8,均勻性檢驗(yàn),偏析檢驗(yàn) 定值成分均勻性檢驗(yàn),9,偏析檢驗(yàn),對(duì)鋼錠的頭、 中、尾部位選取樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，采用 Spectro M8火花光譜儀上進(jìn)行偏析檢驗(yàn)，每塊測(cè)量5次，將5次測(cè)量結(jié)果的極差匯總得出，所檢驗(yàn)的元素的化學(xué)成分極差除個(gè)別鈮和砷外均小于分析方法的精密度，因此，此批材料完全可以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)材料均勻性的要求。,10,定值成分均勻性檢驗(yàn),按照方差分析法的要求，從不同部位選取20塊樣品進(jìn)行測(cè)試，為消除系統(tǒng)誤差，將20塊樣品60個(gè)數(shù)進(jìn)行編號(hào)，按隨機(jī)表排序進(jìn)行三次測(cè)試，用Spectro M8火花光譜儀進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。 將所有定值元素采用雙因素方差分析法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)出它們的塊間不均勻方差和塊內(nèi)不均勻方差，將其不均勻方差疊加到定值不確定度中，結(jié)果此23個(gè)元素的均勻性都能滿(mǎn)足實(shí)際需要，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性的要求，表明本套中低合金鋼光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有良好的均勻性。,11,定值分析和標(biāo)準(zhǔn)值的確定,定值分析 標(biāo)準(zhǔn)值的確定,12,定值分析,邀請(qǐng)了常年參加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值分析，有豐富經(jīng)驗(yàn)的單位： （1）北京科技大學(xué)化學(xué)分析中心； （2）重慶特殊鋼公司技術(shù)中心； （3）攀枝花鋼鐵研究院； （4）上海材料研究所 ； （5）撫順?shù)搹S(chǎng)鋼研所； （6）上海鋼鐵研究所； （7）本溪鋼鐵公司技術(shù)中心； （8）鋼鐵研究總院； （9）武漢鋼鐵公司技術(shù)中心。 （10）武漢科技大學(xué)化學(xué)分析中心 （11）國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心,13,標(biāo)準(zhǔn)值的確定,按實(shí)驗(yàn)室、分析方法匯總數(shù)據(jù)。 用夏皮羅威爾克（shapiro-wilk）法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。 用格拉布斯（Grubbs）檢驗(yàn)法對(duì)每個(gè)組份的單元平均值進(jìn)行異常值檢驗(yàn)。 技術(shù)判斷為異常值，也予以剔除。,14,標(biāo)準(zhǔn)值的確定,由于本套標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值項(xiàng)目多，又同時(shí)有W，Mo，Nb，Ti元素存在，給分析測(cè)試帶來(lái)很大困難，有些元素的定值數(shù)據(jù)較為分散（如 P等），但通過(guò)線(xiàn)性考察表明最終確定的標(biāo)準(zhǔn)值是準(zhǔn)確的，其不確定度是可以完全滿(mǎn)足使用要求的。 剔除異常值后，各組份的單元平均值作為一組新的測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)偏差。,15,標(biāo)準(zhǔn)值的確定不確定度的確定,以平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度由三部分組成 ： 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值分析產(chǎn)生的不確定度； 樣品塊間不均勻帶來(lái)的不確定度； 樣品塊內(nèi)不均勻帶來(lái)的不確定度；,16,標(biāo)準(zhǔn)值的確定溯源性,采取多家實(shí)驗(yàn)室協(xié)作定值。 采用基準(zhǔn)方法和其他準(zhǔn)確可靠的測(cè)試方法，如硫、鎢、鎳、碳、鉬和硅采用重量法，碳還采用氣體容量法，有的元素采用了8種測(cè)試方法。,17,18,19,對(duì)有代表性的元素進(jìn)行了一年多考察，參照同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性，說(shuō)明本套中低合金鋼光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性良好。研制單位定期進(jìn)行穩(wěn)定性考查、跟蹤試驗(yàn)，如有變化及時(shí)通知用戶(hù)。,穩(wěn)定性考察,20,成線(xiàn)性考察,采用Spectro Lab M8型和納克 Metal-L-75/80火花直讀光譜儀對(duì)C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、W、Mo、V、Nb、Co、Al、Ti、B、Zr、Pb、Sn、Sb、Bi、As、Ca進(jìn)行成線(xiàn)性考察，每個(gè)項(xiàng)目（除Sb外）都有良好的線(xiàn)性關(guān)系，每個(gè)組份含量有較好的梯度分布（除Ca外）。,21,22,一致性考察,將本套標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與我院和撫順?shù)搹S(chǎng)合作研制的GSB4006893系列（6點(diǎn)）中低合金鋼進(jìn)行一致性考查，采用Spectro Lab M8型和納克 Metal-L-75/80火花直讀光譜儀進(jìn)行測(cè)試，有很好的相關(guān)性，從繪制的曲線(xiàn)表明這兩套有很好的一致性。,23,24,與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平比較,通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心COMAR信息庫(kù)2003年版進(jìn)行查新檢索，共查詢(xún)了20個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息。經(jīng)查詢(xún)，未見(jiàn)有類(lèi)似定值26個(gè)項(xiàng)目的中低合金鋼光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。,25,與國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì),經(jīng)查新，美國(guó)NIST有類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，編號(hào)為SRM661和SRM663，確定21個(gè)元素標(biāo)準(zhǔn)值，只確定了Tit、Alt、Bt標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)其證書(shū)中提供的單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差，與本套進(jìn)行了比對(duì)，結(jié)果表明本套標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)從定值項(xiàng)目及定值水平達(dá)到美國(guó)NIST同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水平。,26,與國(guó)內(nèi)同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì),機(jī)械電子工業(yè)部西南地區(qū)理化檢測(cè)中心研制了一套含痕量元素(Pb，As，Sn，Sb，Bi)編號(hào)為GBW01359GBW01368，僅確定14個(gè)元素的標(biāo)準(zhǔn)值。我院與撫順?shù)搹S(chǎng)于1993年合作研制過(guò)一套中低合金鋼光譜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品，編號(hào)為GSB4006893，定值19個(gè)元素。,27,結(jié) 論,本套中低合金鋼光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的化學(xué)組分設(shè)計(jì)合理，覆蓋了大多數(shù)中低合金鋼材料的化學(xué)成分，同時(shí)增加了雜質(zhì)元素（Pb，Sn，As，Sb，Bi）,并確定了Tit，Tis，Alt，Als，Bt，Bs的標(biāo)準(zhǔn)值，首次確定了光譜分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Ca的標(biāo)準(zhǔn)值，適用范圍很廣，易于推廣使用。 經(jīng)均勻性檢驗(yàn)和穩(wěn)定性考察，結(jié)果表明本套標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性和穩(wěn)定性良好。,28,結(jié) 論,采用不同原理的準(zhǔn)確可靠分