本發(fā)明涉及一種合金含量的測(cè)定方法，尤其是一種測(cè)定鋼中酸溶硼含量的方法。

背景技術(shù)：

硼在鋼中屬微量元素,根據(jù)其可否溶于酸通常將鋼中的硼分為酸溶硼（bs）和酸不溶硼（bins），二者之和為全硼（bt）。當(dāng)硼以酸溶硼的形式存在時(shí)，能夠凈化鋼的晶向結(jié)構(gòu)，提高鋼的淬透性。但硼的性質(zhì)極為活潑，在煉鋼至成品加工過(guò)程中，硼能與殘留的氧、氮及碳化合形成穩(wěn)定的夾雜物而失去作用。因此準(zhǔn)確快速測(cè)定鋼的酸溶硼含量，對(duì)于指導(dǎo)工藝改進(jìn)和質(zhì)量判定有著重要的意義。目前分析鋼中酸溶硼的方法主要有姜黃素光度法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，這兩種方法的操作均較為繁瑣，分析周期較長(zhǎng)，不適于生產(chǎn)過(guò)程試樣的實(shí)時(shí)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)定鋼中酸溶硼含量的方法，以實(shí)現(xiàn)鋼中酸溶硼含量的快速分析。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：（1）取鋼試樣，去除試樣表面的氧化層；

（2）采用火花源原子發(fā)射光譜法測(cè)定試樣的單火花強(qiáng)度，得到硼元素的spark-dat譜圖；

（3）采用sdatquic1算法對(duì)譜圖進(jìn)行分析處理，得到酸不溶硼在全硼含量中所占的比例rins；

（4）通過(guò)式ⅱ所示的偽元素計(jì)算公式，得到酸溶硼含量；

式ⅱ中：m(bs)為酸溶硼含量；m(bt)為全硼含量。

本發(fā)明所述步驟（3）中，酸不溶硼的火花甄別條件見(jiàn)式?。?/p>

式ⅰ中：代表酸不溶硼火花的譜線強(qiáng)度；為全部火花平均強(qiáng)度；k為甄別系數(shù)；sd為全部火花平均強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。所述式ⅰ中，甄別系數(shù)k為2.1。

本發(fā)明所述步驟（1）中，采用銑樣機(jī)除試樣表面的氧化層。所述銑樣機(jī)分兩步進(jìn)行銑樣，兩步的銑樣深度均為0.5～0.8mm，刀頭轉(zhuǎn)速均為700～1000r/min；第一步的刀頭平移速度為250～350mm/min；第二步的刀頭平移速度為150～200mm/min。

本發(fā)明所述步驟（2）中的測(cè)定參數(shù)為：硼元素的分析通道為b1，譜線波長(zhǎng)182.64nm，分析條件選用fecno2，積分時(shí)間4～10s、積分光源條件fe8，內(nèi)標(biāo)通道為fe4，譜線波長(zhǎng)273.07nm；硼元素的spark-dat分析通道為b1s，分析條件選用fesd1，積分時(shí)間4～10s、積分光源條件fe1，trs窗口60～300μs。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)單火花強(qiáng)度分析，測(cè)量并記錄試樣在激發(fā)過(guò)程中每一個(gè)火花的硼元素譜線強(qiáng)度，當(dāng)一個(gè)火花的譜線強(qiáng)度比平均值高出k倍標(biāo)準(zhǔn)偏差時(shí)，則判定該火花的硼元素譜線強(qiáng)度主要由酸不溶硼產(chǎn)生，由此得到酸不溶硼在全硼含量中所占的比例，進(jìn)而計(jì)算出酸溶硼的含量。本發(fā)明方法準(zhǔn)確度高、精密度良好，且簡(jiǎn)便快捷，能夠在5分鐘內(nèi)測(cè)得試樣中酸溶硼的含量，為煉鋼生產(chǎn)和質(zhì)量判定提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持；本發(fā)明尤其適用于中低合金鋼中酸溶硼含量的快速分析，操作簡(jiǎn)便快捷，且分析結(jié)果精密度、準(zhǔn)確性理想。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明硼元素的spark-dat譜圖。

具體實(shí)施方式

本測(cè)定鋼中酸溶硼含量的方法采用下述工藝：

1、樣品制備：

采用爐前取樣或成材取樣的方式進(jìn)行取樣。爐前取樣采用浸入式取樣管從鋼水中取直徑約33mm，厚約12mm的盤狀試樣；成材取樣則使用砂輪切割機(jī)等工具從鋼材上截取便于銑樣機(jī)處理的規(guī)則試樣。使用德國(guó)herzog生產(chǎn)的hs-ff型自動(dòng)銑樣機(jī)除去試樣表面的氧化層；分兩步進(jìn)行銑樣，程序參數(shù)如表1所示。

表1：銑樣機(jī)程序參數(shù)

銑樣總深度為1.0～1.6mm，以充分去除試樣表層，確保分析結(jié)果具有代表性。刀頭轉(zhuǎn)速設(shè)為較高的700～1000r/min，且第二刀的刀頭平移速度設(shè)為較慢的150～200mm/min，以便在試樣表面得到細(xì)膩的紋路，減少激發(fā)時(shí)空氣滲入火花室對(duì)結(jié)果造成的不良影響。

2、分析儀器及測(cè)量條件：

分析儀器采用美國(guó)thermofisher生產(chǎn)的arl4460型直讀光譜儀，配有vuv氟化鈣透鏡，真空系統(tǒng)采用膜泵與分子泵結(jié)合，所使用的氬氣先后經(jīng)過(guò)cza-4z型和mp-2000氬氣凈化器的兩級(jí)凈化。

硼元素的分析通道為b1，譜線波長(zhǎng)182.64nm，分析條件選用fecno2（積分時(shí)間4s，積分光源條件fe8）。內(nèi)標(biāo)通道為fe4，譜線波長(zhǎng)273.07nm。硼元素的spark-dat分析通道為b1s，分析條件選用fesd1（積分時(shí)間5s，積分光源條件fe1），trs窗口60～300μs。

3、譜圖分析與結(jié)果的計(jì)算：

采用單火花強(qiáng)度分析技術(shù)，對(duì)試樣激發(fā)過(guò)程中b1s通道的每一個(gè)火花的譜線強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量與記錄，得到硼元素的spark-dat譜圖，如圖1所示。圖1中橫坐標(biāo)為火花序號(hào)，縱坐標(biāo)為每個(gè)火花的譜線強(qiáng)度。由于酸溶硼在試樣中均勻分布，而酸不溶硼則以?shī)A雜物的形式富集在個(gè)別區(qū)域，因此，當(dāng)一個(gè)火花激發(fā)到酸不溶硼時(shí)，會(huì)得到一個(gè)高于平均強(qiáng)度水平的峰值。

采用sdatquic1算法對(duì)譜圖進(jìn)行分析處理。酸不溶硼的火花甄別條件見(jiàn)式ⅰ：

式ⅰ中：iins代表酸不溶硼火花的譜線強(qiáng)度,；為全部火花平均強(qiáng)度；k為甄別系數(shù)；sd為全部火花平均強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差；i、和sd的單位均為kc。

經(jīng)該算法處理后得到酸不溶硼在全硼含量中所占的比例，單位為%，然后通過(guò)在儀器軟件中設(shè)置偽元素計(jì)算公式，得到酸溶硼含量，公式見(jiàn)式ⅱ：

式ⅱ中：m(bs)為酸溶硼含量；m(bt)為全硼含量，由b1通道獲得；式中各數(shù)據(jù)單位均為%。

每個(gè)試樣至少進(jìn)行兩次分析，按照gbt4336-2016《碳素鋼和中低鋼多元素含量的測(cè)定火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》中12.2（b）的方法選取數(shù)據(jù)并計(jì)算最終結(jié)果。

4、甄別系數(shù)的設(shè)定：

通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)酸溶硼的分析值和參考值進(jìn)行比對(duì)的方法，得到甄別系數(shù)k的最佳取值。用本分析方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)gbw1395-1400中酸溶硼的含量，每設(shè)定1個(gè)k值，得到1組分析值，計(jì)算各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析值與參考值之差的平方和f，如下式ⅲ：

式ⅲ中mi和mi分別代表每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析值和參考值，單位均為%。當(dāng)k在1.9至2.3之間時(shí)，所得分析結(jié)果f值如表2所示。

表2：甄別系數(shù)k的確定

可見(jiàn)，當(dāng)k取2.1時(shí)f值最小，即標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析值與參考值最接近，故設(shè)定甄別系數(shù)k為2.1。

5、方法的精密度：

取2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品和2個(gè)生產(chǎn)試樣，分別用本方法連續(xù)分析11次，計(jì)算分析結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，如表3所示。

表3：精密度實(shí)驗(yàn)

6、方法的準(zhǔn)確性：

分別用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（icp-aes）和本方法分析生產(chǎn)試樣，將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如表4所示。

表4：準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)

7、結(jié)論：

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本方法測(cè)定鋼中酸溶硼含量的精密度、準(zhǔn)確度理想，能夠滿足工藝控制和質(zhì)量判定工作的要求；且本方法簡(jiǎn)便快捷，檢測(cè)速度快。

實(shí)施例1：本測(cè)定鋼中酸溶硼含量的方法采用下述具體工藝。

（1）采用上述工藝對(duì)牌號(hào)為10b21的鋼樣品進(jìn)行第1次檢測(cè)，測(cè)得2527個(gè)火花的光強(qiáng)值，在甄別系數(shù)為2.1的條件下，由儀器軟件的sdatquic1算法對(duì)各火花的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到酸不溶硼占全硼的比例rins為11.32%，同時(shí)測(cè)得全硼含量m(bt)為0.00211%。由預(yù)設(shè)的偽元素計(jì)算公式得到酸溶硼含量m(bs)為：

m(bs)=m(bt)×(1-rins)=0.00211%×(1-11.32%)=0.00187%。

（2）改變分析部位，對(duì)試樣進(jìn)行第2次檢測(cè)，由同樣的方法，得到酸不溶硼占全硼的比例rins為12.56%，同時(shí)測(cè)得全硼含量m(bt)為0.00209%。由預(yù)設(shè)的偽元素計(jì)算公式得到酸溶硼含量m(bs)為：

m(bs)=m(bt)×(1-rins)=0.00209%×(1-12.56%)=0.00183%。

（3）根據(jù)gbt4336-2016《碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測(cè)定火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》表4中的重復(fù)性限計(jì)算公式，該含量的硼元素重復(fù)性限為0.00015%，兩次分析結(jié)果的差值小于該數(shù)值，因此取平均值作為最終分析結(jié)果，即：(0.00187%+0.00183%)/2=0.00185%。

用icp-aes法分析該樣品所得結(jié)果為0.0019%，與本方法的分析結(jié)果一致，證明本方法準(zhǔn)確可靠。