钢铁中磷含量测定方法的研究

张 敏

(山西博奥建筑科研检测有限公司，山西 太原 030025)

钢铁中磷含量测定方法的研究

张 敏

(山西博奥建筑科研检测有限公司，山西 太原 030025)

介绍了几种钢铁中磷含量的测定方法，着重对铋磷钼蓝分光光度法进行了研究，阐述了实验所需仪器、试剂以及实验试剂制备流程，通过探讨实验的准确度与精密度，得出了一些有意义的结论。

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磷在钢铁中是一种有害成分，要严格降至一定量。磷在钢铁中是以夹杂形式存在。磷在钢铁中可以提高钢的抗拉强度和耐大气腐蚀作用，改善钢的切削加工性能;但是磷在钢铁中又能降低高温性能和增加脆性，影响钢塑性和韧性，因此，磷在钢中是一种有害元素。一般钢中磷含量控制在0.05%以下。

目前，低合金钢中磷的测定方法有:1)二氨精比林甲烷磷钼酸重量法;2)磷钼铵容量法;3)锑磷钼蓝分光光度法;4)铋磷钼蓝分光光度法;5)乙酸丁酯萃取分光光度法;6)钒钼黄分光光度法和仪器法等。本文采用铋磷钼蓝分光光度法。铋磷钼蓝分光光度法是将铋磷钼黄杂多酸还原成铋磷钼蓝后进行比色测定，所用还原剂是抗坏血酸。

1 实验部分

1.1 原理

试料经酸溶解后，冒高氯酸烟，使磷全部氧化为正磷酸并破坏碳化物。在硫酸介质中，磷与铋、钼酸铵形成黄色络合物，用抗坏血酸将铋磷钼黄还原为铋磷钼蓝，在分光光度计上于波长700 nm处测量吸光度，计算磷的质量分数。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器

72-2型可见光分光光度计;

锥形瓶:150 mL;容量瓶:100 mL。

1.2.2 试剂

硫酸(1+1);盐酸—硝酸混合酸(2+1);氢溴酸—盐酸混合酸(1+2);抗坏血酸，20 g/L;钼酸铵溶液，30 g/L;亚硝酸钠溶液，100 g/L;硝酸铋溶液，10 g/L;铁溶液，5 mg/mL;磷标准溶液，5.0 μg/mL。

1.3 标准曲线的绘制

取7支50 mL比色管，用磷标准溶液按表1配置标准系列，并绘制标准曲线(见图1)。

表1 磷标准系列

图1 磷标准曲线图

在上述各管中各加10.00 mL铁溶液，加2.50 mL硝酸铋溶液、5.00 mL钼酸铵溶液，每加一种试剂必须立即混匀。加5.00 mL抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，混匀，在室温下放置20 min。以零浓度标准溶液为参比，在波长700 nm处，用2 cm比色皿测量其吸光度。以磷的质量为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，用回归曲线计算磷含量。

1.4 试料分解和试液制备

将试料置于150 mL锥形瓶中，加10 mL盐酸—硝酸混合酸，加热溶解，滴加氢氟酸，加入量视硅含量而定。待试样溶解后，加10 mL高氯酸，加热至刚冒高氯酸烟，取下，稍冷。加10 mL氢溴酸—盐酸混合酸除砷，加热至刚冒高氯酸烟，再加5 mL氢溴酸—盐酸混合酸再次除砷，继续蒸发冒高氯酸烟，至烧杯内部透明后回流3 min～4 min，蒸发至湿盐状，取下，冷却。

沿杯壁加入20 mL硫酸，轻轻摇匀，加热至盐类全部溶解，滴加亚硝酸钠溶液将铬还原至低价并过量1滴～2滴，煮沸驱除氮氧化物，取下，冷却。移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取10.00 mL上述试液两份，分别置于50 mL容量瓶中。

2 基础实验

2.1 空白值的测定和最低检出限的测定

空白实验值的大小及其分散程度，对分析结果的精密度和分析方法的检出限都有很大的影响，而且在很大程度上，较全面的反映了一个环境检测室及其分析人员的水平。其测定方法如下:

以纯水为参比，每天平行测定两个全程序空白值，共测五次，然后根据测得的值计算出最低检出限(见表2)。

表2 最低检出限

其中，xi为各个空白实验值;Bi为每天n个空白实验值之和;m为测定的批(天)数;n为每天一批测定空白实验值的个数;Swb为空白测定批内标准偏差。

用EL-5100S计算器计算出:

式中tf(t0.05(f))从t分布的单侧分位数tɑ表查得:

t0.05(f)为2.015。代入上式中:

我们确定的最低检出限为0.009 μg/50 mL。

2.2 精密度

分析方法的精密度是用该方法对某种试样反复多次测定而得到数据之间的重复程度，它是衡量分析结果好坏的一个相关尺度。我们用标钢:国家标准物 YSBC 11137-95低合金钢筋钢(20MnSi)(冶金工业部钢铁研究总院，2010年)磷标准值0.025%上偏差0.005%，平行测定8个，测定结果见表3。

相对标准偏差RSD=Sx÷×100%=1.6%。

极差R=最大值 －最小值=0.026% －0.025%=0.01%。

表3 精密度检验

2.3 准确度

准确度是反映此方法的系统误差和随机误差两者的综合指标，它决定着该分析方法的可靠性，准确度用绝对误差或相对误差表示。准确度的评价方法可以用测量标准物质或以标准物质做回收率测定的办法来评价分析方法和测量系统误差的准确度。磷我们用测量标准物质的办法来评价分析方法和测量系统的准确度。我们用标钢:国家标准物YSBC 11137-95低合金钢筋钢(20MnSi)(冶金工业部钢铁研究总院，2010年)磷标准值0.025%，上偏差0.005%，做两个样品。

绝对误差=测量值 － 真值=0.026% －0.025%=0.001%。

相对误差 =x100%=(0.026% －0.025%)/0.025% ×100%=4.0%。

测定值均在标准样品保证值范围内。

准确度检验见表4。

表4 准确度检验

3 结语

经过实验，证明本法具有灵敏度高，精密度好，准确度高和操作简便等优点。本法适用于低合金中磷含量的测定。实验结果:磷标准曲线的相关性好，相关系数rc=0.9997，最低检出限为0.009 μg/50 mL。磷含量为 0.025% 时，标准偏差为 0.0004%，相对标准偏差为1.6%，极差为0.01%，国家标准物YSBC 11137-95低合金钢筋钢(20MnSi)(冶金工业部钢铁研究总院，2010年)磷标准值0.025%+0.005%，测定平均值为0.026%，绝对误差为0.001%，相对误差为4.0%，测定值均在标准样品保证值范围内。

［1］中国环境监测总站.环境水质监测质量保证手册［M］.第2版.北京:北京化学工业出版社，1994.

［2］JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示［S］.

Research on determination method of phosphorus content in steel and iron

ZHANG Min
(Shanxi Boao Building Monitoring and Scientific Research Limited Company，Taiyuan 030025，China)

This paper introduced the determination method of concentration phosphorus content in steel and iron，emphatically researched the bismuth phosphorus molybdenum blue spectropho-tometry method，elaborated the experimental equipment，reagents and laboratory experimental preparation process，through the experimental research on accuracy and precision，draw some meaningful conclusions.

experiment，phosphorus standard，determination，result

TG115.3

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.30.075

1009-6825(2014)30-0132-02

2014-08-20

张 敏(1971-)，女，工程师