直读光谱法直接测定中、高铬钢球（锻）中铬含量方法的研究

摘要：文中采用两台不同厂家、型号的直读光谱仪分别对相同的高铬钢球（锻）样品进行测试比对，也与手工化学分析方法的结果进行比对，并利用精密度和统计学理论中t检验分析了检测结果。

关键词：高铬钢球；直读光谱法；铬

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、高铬钢球（锻）属于铬系白口铸铁，C、Cr含量高，C：1.8%～3.6%；Cr：3%～30%，比较特殊。

在日常检测时，只能采用国家标准GB/T 223.11-2008《钢铁及合金 铬含量的测定 可视滴定或电位滴定法》来进行手工分析Cr含量。由于钢球（锻）硬度大，普通车床刀片无法直接对样品进行车屑加工，必须将样品先于800℃高温加热半小时以上，再随炉慢冷，待样品软化，才能再进行车屑加工以进行后续检验。过程繁琐，检验周期最快也要2～3天。

因此，现拟采用火花放电原子发射光谱法对中、高铬钢球（锻）的Cr元素含量进行分析。

采用两台不同品牌的直读光谱仪，分别对中、高铬钢球（锻）进行Cr含量检测，①看结果与化学手工分析的结果是否相符；②两台不同仪器的检测结果是否相符。

直接进行直读光谱分析，大大提高了检测效率，缩短检验周期；并且可以为将来相关标准的起草或修订提供有力的依据，因此本项目具有良好的社会和经济效益，可以极大提高检测效率，减少有害化学物质的使用，更为环保可行。

1试验部分

1.1 主要仪器与试剂

仪器：台式直读光谱仪①（厂家THERMO 型号ARL、ISPARK 8820）；台式直读光谱仪②（厂家WORLD ANALYTICAL SYSTEM AG 型号FOUNDRY-MASTER）。

试剂：硝酸（ρ1.42g·mL-1）；磷酸（ρ1.69g·mL-1）；硫酸（ρ1.84g·mL-1）；硫酸亚铁铵标准测定溶液等。所用酸均为分析纯；试剂均为分析纯；试验用水为一级水。

1.2 直读光谱仪仪器工作条件

台式直读光谱仪①：高纯氩气（纯度99.999%），氩气压力0.55MPa；90。锥角钨电极（Φ4mm），Cr分析线为284.355nm。

台式直读光谱仪②：高纯氩气（纯度99.999%），氩气压力0.2MPa；90。锥角钨电极（Φ4mm），Cr分析线为286.257nm。

1.3 仪器分析试验方法

调用不锈钢分析程序，进行相对应的标准化、类型标准化。通过条件试验选择最佳激发方式和工作参数，再进行试验样品分析。

1.4 化学分析试验方法

根据国家标准GB/T 223.11-2008《钢铁及合金 铬含量的测定 可视滴定或电位滴定法》中的可视滴定法，来进行手工化学分析检Cr含量。

根据Cr含量称取合适重量的试样置于500mL锥形瓶中，加硫磷混酸溶解（难溶试样可先加适量盐酸及硝酸），然后对Cr进行氧化，最后用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定。

2 结果与讨论

2.1 精密度试验

采用台式直读光谱仪①（厂家THERMO 型号ARL、ISPARK 8820）在上述分析条件下对同一个高铬钢球样品进行11次分析，得到测定结果及相对标准偏差如表1所示，由此可看出此方法精密度较好。

2.2 不同方法比对试验

为从实践中验证此方法的可行性，现用化学手工分析方法与直读光谱法对10个不同的高铬钢球样品进行试验，结果对照见表2。从表2数据中可以看出：结果的相符程度较高，并无显著性差异，这进一步表明此检测方法的准确可靠。

2.3 不同仪器比对试验

为进一步证实此方法对仪器的适用性广，现用两台不同品牌的直读光谱仪对相同的高铬钢球样品进行试验，结果对照见表3。从表3数据中可以看出：结果的相符程度较高，并无显著性差异，这进一步表明此检测方法的准确可靠。

2.4 方法的显著性差异试验

用化学手工分析方法与直读光谱法对3个不同的高铬钢球样品进行试验，结果对照见表4。

采用单样本t检验法来检验方法之间是否存在显著性差异。

单样本t检验公式：t=

式中：n为测定次数，n＝6；

X为6次测定的平均值；

s为样品的标准偏差；

为样品用化学手工分析方法的测定值。

根据上式算出t值，再根据t分布表得出与t值对应的相伴概率值（Sig.）（此值借助SPSS11.0软件求得）。如果Sig.小于显著性水平（0.05），则认为两者存在显著性差异；相反如果Sig.大，则认为两者不存在显著性差异（计算结果见表4）。从表4中可以看出：测定值经t检验后，所得Sig.大于显著性水平（0.05），表明用直读光谱法所测得的样品的总体均值与手工分析的测定值之间无显著性差异，此方法可行。

3 结论

1）本方法进一步拓宽了光电直读光谱法在铸造钢球（锻）产品中的应用领域；

2）分析流程短，方法简单、快速、准确度好，且可以与铸造钢球（锻）中其它多元素同时、快速、准确测定，节省了取样、制样和分析时间，更好地满足了生产和实验室日常分析的要求；

3）由于目前尚无制定相关高碳高铬铸造钢的光电直读光谱法国家标准，本方法也可为将来相关标准的起草或修订提供有力的依据。

参考文献

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