T_CSTM 00800-2023 高速工具钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法.docx

ICS 77.080.20 CCS H 11团 体 标 准T/CSTM 008002023 高速工具钢 多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）High-speed tool steel-Determination of multi-element contents-Spark discharge atomic emission spectrometric method (routine method)2023-08-11 发布2023-11-11 实施中关村材料试验技术联盟发布前言本文件参照 GB/T 1.12020 标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国材料与试验标准化委员会综合标准化领域委员会（CSTM/FC99）提出。本文件由中国材料与试验标准化委员会综合标准化领域委员会（CSTM/FC99）归口。高速工具钢 多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）1 范围本文件规定了用火花放电原子发射光谱法测定高速工具钢中碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、钼、铝、铜、钨、钛、铌、钒、钴、硼、砷、锡、铅含量的分析方法。本文件适用于火花放电原子发射光谱法测定高速工具钢中碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、钼、铝、铜、钨、钛、铌、钒、钴、硼、砷、锡、铅含量的测定，各元素测定范围见表 1。表 1 各元素测定范围元素 测定范围（质量分数）/（%） C0.501.9Si0.031.5Mn0.051.0P0.0040.06S0.0030.06Cr2.58.0Ni0.021.0Mo0.410.0Al0.011.5Cu0.050.5W0.519.0Ti0.010.5Nb0.052.0V0.15.5Co0.110.5B0.0020.020As0.0060.05Sn0.0050.35Pb0.00050.0032 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 6379.1 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第1部分：总则与定义 GB/T 6379.2 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法 GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T 14203 火花放电原子发射光谱分析法通则GB/T 20066 钢和铁 化学分析测定用试样的取样和制样方法 3 术语和定义GB/T 14203 界定的以及下列术语与定义适用于本文件。3.1标准样品 reference material标准样品是日常分析绘制校准曲线所需的有证参考物质。 来源：GB/T 142032016，7.1 3.2标准化样品 standardization sample由于仪器状态的变化，导致测定结果的偏离，为了直接利用原始校准曲线，求出准确结果，用多个样品对仪器进行标准化，这种样品称为标准化样品。 来源：GB/T 142032016，3.13 3.3控制样品 control sample控制样品是与分析样品有相似的冶金加工过程、相近的组织结构和化学成分，用于对分析样品测定结果进行校正的均匀样品，可以用于类型标准化修正。 来源：GB/T 142032016，3.154 原理将制备好的块状样品在火花光源的作用下与对电极之间发生放电，在高温和惰性气氛中产生等离子体。被测元素的原子被激发时，电子在原子内不同能级间跃迁，当由高能级向低能级跃迁时产生特征谱线，测量选定的分析元素和内标元素特征谱线的光谱强度。根据样品中被测元素谱线强度（或强度比）与浓度的关系，通过校准曲线计算被测元素的含量。5 仪器测花光动%，对电极 不同型号的设备使用不同的对电极。一般使用直径为 4 mm7 mm，顶端加工成30 120 的圆锥形钨棒，也可使用直径 1 mm 的平头钨电极。每个实验室根据具体情况确定更换对电极的时间。5.6 分光计 一般分光计的一级光谱线色散的倒数应小于 0.6 nm/mm，焦距为 0.5 m1.0 m，波长范围 165.0 nm623.0 nm，分光计的真空度应在 3 Pa 以下工作，或充高纯氮气或氩气等气体（该气体不吸收波长小于 200 nm 谱线，且纯度不低于 99.999 %）。5.7 测光系统 测光系统应包括接收信号的光电转换装置（如光电倍增管或 CCD 检测器等）、能储存每一个输出的电信号的积分电容器、直接或间接记录电容器上电压的测量单元和为所需要的时序而提供的必要的开关电路装置。 6 取样和制样设备6.1 取样和制样按照 GB/T 20066 的规定取样和制样。取样时应保证取出的样品均匀、无缩孔和裂纹， 样品大小应足够覆盖火花架激发孔径，推荐厚度不小于 3 mm。6.2 制样设备研磨设备可采用砂轮机、砂纸磨盘或砂带研磨机，亦可采用铣床、车床等。研磨材料有氧化铝、氧化锆和碳化标硅准等样，品研、磨标材准料化的样粒品度及通控常制为样品0.25 mm 0.8 mm。 7 7.1 标准样品 标准样品中各分析元素含量应有适当的梯度，且化学定值准确，无物理缺陷。所选的标准样品应尽可能与被测样品的类型接近。 7.2 标准化样品 标准化样品应非常均匀并要求有适当的含量，可以从标准样品中选出，也可以专门冶炼。当使用两点标准化时，其含量分别取每个元素校准曲线上限和下限附近的含量。 7.3 控制样品 控制样品可通过专门冶炼自制，也可直接选取金属成品来做控制样品。在冶炼控制样品时，应适当规定各元素含量，使各样品的基本成分大致相等；对控制样品赋值时，应注意标准值定值误差以及数据、方法的可溯源性。如果粉末冶金方法制备的高速工具钢样品与熔炼法制备的样品在分析时存在偏差，应采用控制样品对质量进行控制。 8 仪器的准备8.1 环境要求 火花放电原子发射光谱仪应放在防震、洁净的实验室中， 通常室内温度保持在16 30 ，相对湿度应小于 80 %。在同一个标准化周期内，室内温度变化不超过 5 。8.2 电源 为保证仪器的稳定性，电源电压变化应小于10 %，频率变化小于2 %，保证交流电源为正弦波。根据仪器使用要求，配备专用地线。 8.3 激发光源为使激发光源电器部分工作稳定，开始工作前应使其有适当的通电时间。用电压调节器或稳压设备将供电设备电压调整到仪器所要求的数值。 8.4 对电极对电极需定期清理、更换并用极距规调整分析间隙的距离，使其保持正常的工作状态。 光学系统 聚光透镜应定期清理，定期描迹来校正入射狭缝位置。 8.6 测光系统 较长时间停机后，应按仪器使用说明通电稳定。积分时间是以分析精度为基础进行确定。 9 分析条件和分析步骤9.1 分析条件 分析条件可参见表 2，分析线与内标线列入表 3 中。 表 2 分析条件项目内容分析间隙3 mm6 mm氩气流量冲洗：3 L/min15 L/min测量：2.5 L/min10 L/min静止：0 L/min1 L/min预燃时间3 s20 s积分时间2 s20 s放电形式预燃期间高能放电，积分期间低能放电表 3 推荐的内标线和分析线元素波长/nm可能干扰的元素187.70271.40Fe（内标线）273.10281.30322.77360.90371.99C193.10Al、 Mo、 Co、 Cr、 W 、Mn 、Ni212.41C、NbSi251.61Ti 、 V 、Mo288.16Mo、 Cr、 W、AlMn192.12263.80293.30CrCr、Si、Mo346.80Cr、Si、Ni 、 MoP177.49Cu、Mn、Ni178.29Cu、Mn、Ni、Nb、Cr、MoS180.73Ni、MnCr206.50267.71286.25Mo 、 V Si、Ni、Mn298.91V、Mo、Ni（续）元素波长/nm可能干扰的元素Ni表 3218.49227.70231.60243.79341.47352.50Cr、MnCr、Mn、Si、MoW202.99209.86220.44400.87TiCo、Nb、V、Al、Ni、Cr Ti、MnMo202.03277.53281.61386.41Cr、Ni Mn、NiMn、Al、Si、VMn、VV214.09290.88310.22311.07311.67437.90622.10Al、Mn、 Cr、Ti Cr、Mn、NbAl186.27199.05237.20305.50308.20394.40396.10Mn、MoSi、Cr、V、Mo、 Ni Ni、V、Mo、Cr、MnSi、Cr、V、Mo、 NiTi190.86324.19337.28337.50WCr、MoCu211.20223.01224.26324.80327.39510.50Cr、Ni、WCr、Ni、Nb、Si、WNb313.10319.50Ti、Cr、V、Ni、SiMo、Ti、V、Ni、CrCo228.50258.03345.35384.50NiMo、Ni、V、W、Ti、SiB182.59182.64SMo、Mn、NiZr179.00339.19343.82349.62Cr、Cu、Mo、Ti、Ni NiAs189.04197.26228.81234.98Cr、W CrSn189.99317.51Cr、Al、MnMo、NiPb405.78Mn平.3.1 按 8.18.6 的要求，准备好仪器。9.3.2 分析工作前，先取一块与被测样品类型接近的试样激发 2 次4 次，确认仪器处于最佳工作状态。9.3.3 校准曲线的绘制：在选定的工作条件下，激发一系列标准样品，原则上使用 5 个水平以上的标准样品，每个样品至少激发 3 次，以每个待测元素相对强度的平均值对标准样品中该元素与内标元素Fe 的浓度比绘制标准曲线。如有必要，应进行基体校正和干扰元素校正。 9.3.4 校准曲线的确认：应用至少一个标准样品对校准曲线准确性进行确认。9.3.5 应定期用标准化样品对仪器进行校正，校正的时间间隙取决于仪器的稳定性。 9.3.6 按选定的工作条件激发分析样品，每个样品至少激发 2 次，获得 2 次独立测量结果；根据第 12 章的要求，判断测量结果的可接受性，并确定最终报告结果。必要时，可选择控制样品对分析结果进行校正。 10 分析结果10.1 根据分析线对的相对强度，从校准曲线上求出分析元素的含量。待测元素的分析结果， 应在校准曲线所用的一系列标准样品的含量范围内。10.2 分析结果以质量分数（%）表示，如产品标准无特殊要求，按表 4 保留有效数字位数， 修约按照GB/T 8170 规定进行。表 4元素的质量分数/%0.100.0100.100.00100.0100.00010.0010保留位数小数点后二位小数点后三位小数点后四位小数点后四位示例5.200.0750.00660.000811 精密度11.1 参照 GB/T 6379.1 和 GB/T 6379.2 进行精密度试验。精密度数据是由 8 家实验室对高速工具钢中 19 个元素的多个水平进行测定（见附录 A），每个实验室对每个水平的元素含1.2 对得到的结果进行统计处理，各元素的含量与试验结果的重复性限 r 和再限性限 R 按量在重复性条件下独立测定 11 次。表 5 给出的方程求得。1表 5 精密度数据元素含量范围（质量分数）m/%重复性限 r/%再限性限 R/%C0.501.9lgr=0.6080lgm-1.5436R=0.0659m+0.0042Si0.031.5lgr=0.7832lgm-1.6840R=0.0813m+0.0076Mn0.051.0r=0.0122m+0.0010R=0.0784m+0.0078P0.0040.06r=0.0620m+0.0003R=0.1704m+0.0027S0.0030.06r=0.1170m+0.0002lgR=0.7766lgm-0.7580Cr2.58.00.0670.24Ni0.021.0r=0.0141m+0.0018lgR=0.7160lgm-1.1752Mo0.410.0r=0.0317m-0.0023lgR=0.9231lgm-1.1057Al0.011.5lgr=0.8953lgm-1.6144lgR=0.6622lgm-1.1876Cu0.050.5lgr=0.9458lgm-1.2526R=0.1485m+0.0005W0.519.0r=0.0467m+0.0005R=0.2011m+0.0026Ti0.010.5lgr=0.9801lgm-1.6364lgR=0.6427lgm-0.8041Nb0.052.0r=0.0254m+0.0001R=0.0831m+0.0104V0.15.5lgr=0.6080lgm-1.5436R=0.0659m+0.0042Co0.110.5lgr=0.8191lgm-1.9706lgR=0.6411lgm-1.1772B0.0020.020r=0.1301m-0.00003R=0.278m+0.0005As0.0060.05r=0.0344m+0.00020.0085Sn0.0050.35r=0.0508m+0.0005lgR=0.2731lgm-1.6576Pb0.00050.0030.0003R=0.1368m+0.004211.3 在重复性条件下，获得的两个独立测量结果之差的的绝对值应不大于重复性限 r，以不大于重复性限 r 的情况不超过 5 %为前提。11.4 在再现性条件下，获得的两个独立测量结果之差的的绝对值应不大于再现性限 R，以不大于再现性限 R 的情况不超过 5 %为前提。12 测量结果的可接受性及最终报告结果的确定12.1 在重复性条件下，如果两个独立测量结果之差的绝对值不大于 r，可以接受这两个测量结果。最终报告结果为两个独立测量结果的算术平均值。12.2 在重复性条件下，如果两个独立测量结果之差的绝对值大于 r，实验室应再测量 1 个或 2 个结果。如果 3 个独立测量结果的极差不大于 1.2 r 时，取 3 个独立测量结果的平均值作为最终报告结果；如果 3 个独立测量结果的极差大于 1.2 r 时，取 3 个独立测量结果的中位值作为最终报告结果，或者再多测 1 个结果。如果 4 个独立测量结果的极差不大于 1.3 r 时，取 4 个独立测量结果的平均值作为最终报告结果；如果 4 个独立测量结果的极差大于1.3 r 时，则剔除 4 个测量结果的最大值和最小值，取剩余 2 个结果的平均值作为最终报告结果。13 试验报告试验报告应包括下列内容：a） 识别样品、实验室和试验日期所需的全部资料；b） 本文件编号；c） 结果及其表示；d） 测定中发现的异常现象；e） 对结果可能已产生影响的本文件中未作规定的各种操作或任选的操作。A（资料性）附录精密度试验数据精密度数据是由 8 家实验室对高速工具钢中 19 个元素的多个水平进行测定，每个实验室对每个水平的元素含量在重复性条件下独立测定 11 次。原始数据参照 GB/T 6379.2 进行统计分析，经柯克伦检验和格拉布斯检验后，剔除离群值，计算得出平均值 m、重复性限 r 和再现性现 R。试验结果汇总列于表A.1A.19。表 A.1 C 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.4350.4360.4710.4690.4210.4440.4790.4330.4490.0110.06420.7450.7380.7500.7270.7430.7290.7100.7770.7400.0310.06230.8210.8170.8180.8220.8310.8230.8180.8790.8220.0320.03340.9070.8990.9100.9120.9220.9090.8960.9730.9080.0320.03951.0080.9731.0090.9950.9790.9860.9721.0300.9940.0370.06761.101.101.091.121.101.111.101.151.1020.0340.04271.251.251.301.221.301.311.321.281.2750.0240.10081.831.841.851.861.881.831.861.851.8500.0330.06092.472.492.492.522.572.482.602.552.5140.0500.14103.103.073.112.903.192.793.043.033.0280.0550.39表 A.2 Si 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.03100.03120.03500.03200.03510.03400.03590.02960.0330.00190.006720.06600.06540.06500.06300.06820.07000.0802-0.0690.00270.01630.1050.1050.1100.1250.1210.1120.1180.1340.1160.00360.02940.1870.1860.1940.1950.1900.1830.1530.1940.1890.00350.01450.2070.2090.2050.2070.2080.2060.1910.1840.2020.00530.02660.3490.3510.3450.3490.3510.3570.3310.3590.3490.00830.02570.4340.4480.4360.4450.4600.4610.4420.4550.4480.0110.03180.5150.5200.5270.4850.5510.5510.4930.5560.5210.0130.07690.6520.6520.6650.6490.6410.6120.6040.6030.6390.0120.065100.7900.7900.8070.8080.7990.814-0.8090.8020.0220.034110.9150.9190.9051.0600.8750.9041.0110.8900.9010.0310.055121.431.431.451.371.511.511.491.541.4640.0240.17132.052.052.052.012.202.052.102.232.0920.0370.22表 A.3 Mn 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.05800.05820.06000.05000.06380.05300.05560.05920.0570.00220.01220.1270.1260.1280.1580.1300.1430.1520.1340.1370.00250.03530.1790.1790.1980.1790.1810.1820.1950.1810.1800.00400.005440.2850.2880.2830.2860.2890.3020.3040.3100.2930.00450.02950.3110.3130.3080.3140.3200.3290.3300.3360.3190.00370.02960.4050.4050.3990.4090.4090.4150.4240.4350.4120.00510.03370.3860.3870.3860.3750.3810.4130.3980.3770.3880.00460.03880.4530.4520.4640.4340.4520.4140.4670.4530.4490.00800.04990.5250.5240.5260.5120.5490.4930.5460.5370.5230.00680.049水平j实验室 imrR12345678100.6160.6150.6110.6200.6310.6270.6320.6680.6270.00780.051110.7570.7590.7600.7560.7960.8190.7610.7940.7750.0130.069121.021.001.060.981.020.971.071.031.0190.0210.10131.271.271.301.221.291.341.301.321.2880.0170.10141.561.561.531.661.511.481.601.561.5580.0380.16151.921.891.951.921.901.931.881.941.9150.0410.079163.733.723.633.393.673.603.483.563.5880.0390.35表 A.4 P 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.00310.00300.0037-0.00670.00330.00400.00400.00070.004020.00460.00410.00480.0040-0.00720.00530.00810.00570.00050.004530.00760.00780.00770.01000.0084-0.00870.00930.00850.00080.002640.01680.01570.01720.02100.01610.01890.01930.02070.01790.00140.005650.02380.02260.02340.02100.02680.02050.0229-0.02300.00170.006060.03400.03360.03470.03500.03610.03200.03160.03960.03460.00300.007670.04800.04930.05020.04900.05410.04750.04570.05140.04940.00380.008180.05600.05590.05520.04700.05460.0591-0.05960.05520.00310.013090.05830.05830.05910.05800.05820.06620.04970.06830.05970.00250.0172100.08000.07650.07910.08200.07330.06980.07050.08750.07730.00670.0181表 A.5 S 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.00250.00230.00210.0030-0.00350.00440.00350.00300.00070.002620.00460.00420.00420.0040-0.0060-0.00870.00530.00070.005230.00750.00710.0082-0.00890.00790.00760.00760.00780.00120.002040.01800.01780.01710.01700.01420.01740.02200.02090.01760.00210.006750.02320.02400.02220.02200.03030.02340.02920.03340.02600.00250.012460.02600.02580.02350.02400.01980.02360.02980.02520.02470.00350.008670.03500.03690.03450.03700.03730.03860.03510.04130.03700.00350.007180.05910.05610.05870.06600.0522-0.06370.06720.06040.00440.015890.09300.08900.0900-0.06920.07490.06580.06710.07840.01390.0358100.1610.1680.1620.166-0.2040.143-0.16740.02550.0611表 A.6 Cr 的实验室间试验结果（%）水平 j实验室 imrR1234567812.582.542.582.542.582.502.642.732.5860.07380.208822.972.962.932.953.012.902.973.122.9760.05690.192933.243.243.223.253.313.173.213.343.2470.06240.162743.543.513.533.533.603.473.443.653.5330.05500.191553.603.563.473.623.623.443.263.623.5360.05450.379563.883.883.883.893.923.793.733.953.8650.07320.213974.244.204.214.324.364.284.004.334.2420.08530.327084.584.584.534.594.654.604.264.644.5960.06590.131195.205.175.195.185.335.224.685.335.2150.05830.1740107.957.987.97-7.767.827.997.737.8870.07810.3217表 A.7 Ni 的实验室间试验结果（%）水平j实验室 imrR1234567810.02500.02550.03000.02700.02560.02600.02640.02680.0270.00240.004920.08400.08220.08800.07700.08640.08500.08300.08690.0840.00210.009930.1520.1560.2280.1530.2140.1490.1500.1610.1540.00350.014240.1770.1800.1870.1560.1900.1760.1780.1770.1770.00360.030750.1940.1930.2070.1970.2040.1840.1850.1860.1940.00630.026660.2300.2240.2260.2230.2280.2050.2150.2170.2210.00570.025370.2880.2940.2860.2740.2890.2800.3010.2770.2860.00760.028280.3860.3800.3900.3800.4220.3760.3700.3690.3790.00610.022590.4100.4020.4030.3830.4020.3940.4140.3870.3980.00570.0301100.9270.9190.9130.8960.8960.8130.8820.8750.9010.01650.0560111.701.671.671.631.751.541.721.701.6910.02240.1128表 A.8 Mo 的实验室间试验结果（%）水平 j实验室 imrR1234567810.4200.4210.4400.4180.4320.4200.4220.4550.4290.01260.038820.4450.4450.4650.4400.4470.4160.4230.4350.4390.01180.044130.666