铸铁碳硫专用标准样品研制

于录军++张穗忠++李洁++李杰

摘 要：铸铁碳硫专用标准样品是适用于铸铁碳硫分析的实物标准。研制的目的为了满足铸铁成份分析的要求，增加国内碳硫专用标准样品种类。本标准样品的研制过程从样品的冶炼、加工、均检及定值过程严格按照GB/T15000《标准样品工作导则》和YB/T082《冶金产品分析用标准样品技术规范》的要求进行，并定值了碳和硫两个特性量值。

关键词：铸铁 标准样品 碳硫专用

中图分类号：0652.4；TQ421.31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0077-02

铸铁具有耐磨、高强度等特点，被广泛应用于纺织、汽车、电力、家电、造船及国防等行业，其在生产实践中的广泛应用，其产品质量直接影响到下游产品的质量和性能。铸铁碳硫专用标准样品，是具有足够的均匀性和很好的确定了化学成份的物质，它作为成份分析的实物标准，对于验证化学分析方法的可靠性，提高化学成份分析的准确性都有着重要的作用和意义，被广泛应用于测量的质量保证、产品的质量管理、测量方法的评价以及相关法规的科学制定与有效实施[1]。

1 标准样品的制备

1.1 成分设计

标准样品的成分设计一般是根据产品的成分要求对主成分、次成分进行含量设计。该标准样品主要是根据标准GB/T 718-2005的铸铁产品成分要求进行设计，尽可能满足现有产品的产品标准规格的要求，方便分析者使用。

1.2 标准样品的冶炼

样品采用中频炉冶炼，冶炼原料采用碳含量2%、硫含量0.02%的生铁，石墨为增碳剂，硫化铁为增硫剂。浇铸模具采用管式急冷模具，底部浇铸。热开模后进行热处理。

1.3 化学成分的符合性检验及均匀性初检

随机选取1根铸锭钻屑样进行化学成分分析，碳、硫采用红外吸收法。结果表明，碳、硫均完全满足成分设计要求。

随机抽取3根铸锭钻屑样采用红外法进行碳、硫化学成分分析，结果表明，不同铸锭间的分析数据差小于国家标准允许差（GB/T20123-2006），不存在明显偏差，铸锭间不存在明显偏析。

随机抽取1根铸锭，在头部、尾部及横截面的边部、半径1/2处、中心部位等不同部位钻屑样，采用红外法进行碳、硫化学成分分析。数据表明，铸锭沿轴向和径向测量数据间的偏差小于国家标准允许差（GB/T20123-2006），不存在明显偏析，均匀性满足要求。

随机抽取1根铸锭进行金相检验，样品无石墨析出，其组织结构主要为莱氏体+珠光体+碳化物，后期切削加工过程中不会产生石墨剥离的现象，有利于保障均匀性不发生改变。

电子探针分析结果表明，样品中的夹杂物主要以硫化铁的形式存在，硫化铁夹杂物析出均匀，粒度不大于20μm，对后期加工不会产生不利影响。

1.4 标准样品的加工

本批标准样品去掉表面4 mm，从5 mm处开始收集样品。加工成的屑样分别采用0.850 mm（20目）和0.180 mm（80目）筛网筛分，弃去0.850 mm筛上和0.180筛下部分，然后混匀机内混匀。

2 均匀性检验

样品在混样机混匀后，随机抽取抽取20瓶样品，采用高频燃烧红外吸收法，对20瓶样品在控制同样的实验条件下进行测量，每瓶独立分析三次，得到等精度数据20组，共60个数据。称样量为0.2 g。

均匀性检验采用单因素方差分析法进行统计检验，若F≤Fα，则可认为样品是均匀的[2]。均匀性检验的统计数据见表1。

表1的数据表明，F≤F0.05，Sbb（瓶间不均匀性标准偏差）小于定值的标准偏差，本标准样品的均匀性检验合格。

3 标准样品的定值分析

3.1 定值分析及分析方法

共有八个实验室参与定值分析，研制负责单位出具两组不同方法的数据，其它实验室各出具一组分析数据。定值采用的分析方法见表2。

3.2 定值分析数据和数据的统计处理

3.2.1 分析数据的有效性的确认

各协作分析单位报来四个独立分析数据，经过计算分析数据的极差值均小于方法重复性r的1.3倍（无分析方法重复性的依据GB/T 20123-2006），表明全部数据有效。

3.2.2 异常值检验

实验室间分析数据用Crubbs、Cochran检验统计方法检查其是否存在异常值。经检验，无异常值。

3.2.3 定值数据的正态性检验

计算各试验室数据的平均值，组成一组新的数据，用夏皮罗—威尔克法考察各组平均值的正态性，计算其统计量W，当统计量W>W0.05时，则分析数据呈正态分布。经检验，9组数据的分布都呈现良好的正态分布。

3.2.4 定值参数的确定

将每个实验室、每种测量方法所测得数据的平均值视为单次测量值，构成一组新的数据，计算其总平均值作为标准值。所有定值分析数据计算出的标准偏差作为标准样品的标准偏差，标准偏差按只进不舍的原则修约，保留一位有效数字。

3.2.5 标准不确定度的评估

不确定度包含定值统计的平均值标准偏差、均匀性检验计算出的瓶间不均匀性标准偏差和稳定性统计检验计算出的瓶间不稳定性标准偏差。因铸铁标准样品的稳定性良好，所以不稳定性产生的瓶间不稳定性标准偏差可以忽略不计[4]。标准样品的标准值、标准偏差、测量组数及扩展不确定度见表3。

4 结论

本标准样品本标准样品的化学成分设计、冶炼、加工工艺合理；经化学成分均匀性检验，结果表明本标准样品的均匀性良好；由九个实验室采用不同原理、准确可靠的分析方法定值分析，碳和硫均采用两种或两种以上的定值分析方法进行定值，确定的标准值准确、可靠。

参考文献

[1] GB/T15000《标准样品工作导则》[S].

[2] YB/T082—1996《冶金产品分析用标准样品技术规范》[S].

[3] 徐建平.ICP-AES法测定钢中硫[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2004，24（4）：31-33.

[4] 胡晓燕.标准物质稳定性考察及评价[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2000，20（6）：31-34.endprint