专利名称：灰口铸铁中元素含量的检测方法
灰口铸铁中元素含量的检测方法技术领域
本发明属于冶金材料光谱分析技术领域，具体涉及一种灰口铸铁中元素含量的检 测方法，其利用火花源原子发射光谱分析方法对灰口铸铁中元素的含量进行测定。
背景技术：
原子光谱发射分析是元素在受到热或电激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基 态时，发射出特征光谱，依据特征光谱进行定性或定量的分析方法。其最常用的光源有直流 电弧、交流电弧、电火花、激发光源、电感耦合等离子体焰炬等，其中火花源原子发射光谱分 析方法是目前在钢铁冶炼、机械制造等行业得到广泛应用的一种分析方法。该方法适用于 炼钢和炼铁过程中铸态或锻轧样品的分析。但是应用原子发射光谱分析铸铁首先要能解决 样品的白口化，因为灰口化铸铁中，C以石墨形式存在，而石墨熔点高达3600°C以上，一般 火花光源激发样品表面不能达到如此高温，因此相关分析标准也是以铸铁样品白口化作为 方法的基础。
将铸铁样品白口化的方法有在铸铁样品取样时采用激冷方法，在分析层形成 白口化层，促使碳元素完全按照Fe_Fe3C相图进行结晶，其中碳全部以较低熔点渗碳体 (Fe3C)形式存在。若企业自产铸铁，可在冶炼过程取样时加入反石墨化元素促进样品的白 口化，也可以使用特定的具有内部水冷功能的取样模具或热导率较高的铜制模具来制作光 谱分析用白口化样品。有文献报导使用改进后的取样模具，促使球墨铸铁铁水激冷后形成 白口化分析表面，然后运用直读光谱仪测定了球墨铸铁中合金元素的含量。但我们发现由 于在浇铸过程中淬火温度难以控制，也会出现灰口和白口混杂情况，从而影响分析结果的 准确性。
铁水铸造成形后取制的样品，例如各种铸件、零部件和原材料生铁块，C元素几乎 完全石墨化，再使之白口化则非常困难，比如对于全灰口铸铁或C元素完全石墨化的球墨 铸铁而言，原子光谱发射分析过程中加长预燃时间以在试样的激发表面形成白口化分析 层，这样白口化方法效果仍然很差，多表现为激发斑点浅，结果准确性低，甚至有些样品几 乎不能激发。发明内容
本发明的目的在于针对目前的光谱检测方法所存在的问题，提供一种灰口铸铁中 元素含量的检测方法，其利用火花源原子发射光谱分析方法对灰口铸铁中元素的含量进行 测定。该方法较好解决了光谱分析灰口铸铁激发困难的问题，且操作简便，省时，分析结果 再现性良好。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
—种灰口铸铁中元素含量的检测方法，是采用火花源原子发射光谱分析方法对元 素含量进行检测，包括如下步骤
步骤一，将待测样品切割成符合光谱分析要求的规格，然后对切割后的待测样品的表面进行打磨抛光处理；
步骤二，采用标准样品对校准曲线的漂移进行校正和/或用控制试样对校准曲线 进行类型校正；
步骤三，用直读光谱仪分析经步骤一处理的待测样品，按设置的条件对待测样品 进行5-7次激发，该激发过程中不改变激发位置，选取第5、第6或第7次激发时的分析结 果，或者选取第5-7次激发时的平均值作为分析结果；
步骤四，改变待测样品的激发位置，然后重复步骤三的操作；
步骤五，对步骤三和步骤四得到的分析结果取平均值，然后利用该平均值通过校 准曲线计算本发明的灰口铸铁的元素含量。
上述检测方法在同一激发点对灰口铸铁样品进行多次激发，即在该激发点经过了 多次局部熔化-凝固过程，使灰口铸铁样品中的游离碳转化成化合碳(Fe3C)，从而形成足 够光谱分析厚度的白口化分析层，以使得光谱激发过程能够顺利实现，为光谱分析提供良 好的条件。在此基础上，通过合适的分析参数设置和合理的类型标准样品控制，准确分析灰 口铸铁中主次元素的含量。
在上述检测方法中，优选地，步骤三所述直读光谱仪以待测样品为上电极，钨电极 为下电极。
在上述检测方法中，步骤三所述直读光谱仪设置的条件为氩气冲洗时间3_4s， 预燃时间9-lls，预燃光源条件Fel，积分时间3-5s，积分光源条件Fel，延迟时间为Os，氩 气静态流量l_3L/min，分析时氩气流量5 7L/min。更优选地，氩气冲洗时间3s，预燃时间 IOs,预燃光源条件Fe I，积分时间4s，积分光源条件Fe I，延迟时间为Os，氩气静态流量3L/ min,分析时IS气流量6L/min。
在上述检测方法中，优选地，步骤三所述直读光谱仪是在室内温度为22_26°C、相 对湿度< 75%的环境下工作。
在上述检测方法中，优选地，步骤一所述的待测样品切割成符合光谱分析要求的 规格是指将待测样品切割成30mmX30mm的方形粗坯。所述待测样品应该为没有缩孔、夹 杂、裂纹等缺陷的样品。
在上述检测方法中，优选地，步骤一所述的打磨抛光处理是指将切割后的待测样 品的表面先用25目砂轮打磨后,用60目的砂纸抛光。
在上述检测方法中，根据待测样品的基体强度稳定情况(一般连续记录在同一激 发位置激发两次测得的基体强度计数值，计算其相对标准偏差RSD%，若< 2. 5%，则视作稳 定)，来确定选取第5、第6还是第7次激发时的分析结果。
上述检测方法适用于多种铸铁的光谱分析，例如生铁块、铸件、球墨铸铁等；光谱 分析条件可选用白口化铸铁分析条件设置，目前一般发射光谱仪器均自带白口铸铁分析程 序，不必另设激发条件，可以使用市售铸铁光谱分析标准样品，或分析前用经过验证的控制 试样进行类型校正即可获得准确的分析结果。
本发明的有益效果如下操作简便，快捷，容易掌握，对样品组织没有苛刻要求，适 用于各种灰口化铸铁样品，具有广泛的适用性，且分析结果再现性(标准偏差)良好；较好解 决了灰口铸铁的白口化问题。
图1是Fe基发射光谱强度变化趋势图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下涉及的含量为重量百分比含量。
以下实施例中使用的直读光谱仪为ARL4460型光电直读光谱仪(瑞士 ARL公司，火 花光源，I米焦距，帕邢龙格装置)。并且在对待测样品进行分析前对直读光谱仪器自带的铸 铁工厂校正曲线进行漂移校正并用控制试样进行类型校正。
以下实施例中直读光谱仪设置的条件为氩气冲洗时间3s，预燃时间10s，预燃光 源条件Fe I，积分时间4s，积分光源条件Fe I，未设置延迟时间，氩气静态流量3L/min，分析 时氩气流量6L/min ;以表I中的待测样品为上电极，下电极为钨电极；直读光谱仪在室内温 度(24 ± 2 ) °C,相对湿度< 75 %的条件下工作。
实施例1Fe基发射光谱强度的变化趋势
将球墨铸铁样品切IllJ成30mmX 30mm左右的方形粗还，并注意挑选没有缩孔、夹 杂、裂纹等缺陷的样品，然后将粗坯的分析表面先用25目砂轮打磨后，再用60目的砂纸仔 细抛光。将表面处理后的球墨铸铁样品置于直读光谱的激发台上，在设置条件下激发10 次，该激发过程中不改变激发位置，记录Fe4内标谱线强度，从而获得图1所示基体元素光 谱强度变化曲线。
从图1中可以看出，在相同的激发条件下，随着激发次数的增加，Fe基光谱强度逐 步增加，在激发5次后，强度趋于稳定，而且平均强度计数值同元素组成类似、含量接近的 白口化球墨铸铁标准样品基本一致。所以可以确认激发5次时，灰口化的球墨铸铁的表面 已经形成了供色谱分析的白口化分析层。
实施例2多种待测样品中各元素含量的检测
步骤一，将表I中的几种待测样品分别切割成30mmX30mm左右的方形粗坯，并注 意挑选没有缩孔、夹杂、裂纹等缺陷的样品，然后将粗坯的分析表面先用25目砂轮打磨后， 再用60目的砂纸仔细抛光。
步骤二，将待检测样品置于校正后的直读光谱的激发台上，按设置的激发条件，激 发样品7次，该激发过程中不改变激发位置，获得7组分析结果；
步骤三，改变待检测样品的激发位置，重新按步骤二的激发条件激发样品7次，该 激发过程中不改变激发位置，获得7组分析结果；
步骤四，分别将步骤二和步骤三中第6次的分析结果记录下来，计算二者的平均 值，然后在通过校准曲线上读出该平均值对应的元素含量，结果见表I。
表I样品中元素含量测定结果
权利要求
1.一种灰口铸铁中元素含量的检测方法，是采用火花源原子发射光谱分析方法对元素含量进行检测，其特征在于，包括如下步骤步骤一，将待测样品切割成符合光谱分析要求的规格，然后对切割后的待测样品的表面进行打磨抛光处理；步骤二，采用标准样品对校准曲线的漂移进行校正和/或用控制试样对校准曲线进行类型校正；步骤三，用直读光谱仪分析经步骤一处理的待测样品，按设置的条件对待测样品进行 5-7次激发，该激发过程中不改变激发位置，选取第5、第6或第7次激发时的分析结果，或者选取第5-7次激发时的平均值作为分析结果；步骤四，改变经步骤一处理的待测样品的激发位置，然后重复步骤三的操作；步骤五，对步骤三和步骤四得到的分析结果取平均值，然后利用该平均值通过校准曲线计算所述灰口铸铁的元素含量。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤三所述直读光谱仪以经步骤一处理的待测样品作为上电极，钨电极作为下电极。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤三所述直读光谱仪设置的条件为気气冲洗时间3-4s,预燃时间9-1 Is,预燃光源条件Fel,积分时间3_5s,积分光源条件 Fel，延迟时间为Os，氩气静态流量l_3L/min，分析时氩气流量5 7L/min。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤三所述直读光谱仪设置的条件为氩气冲洗时间3s，预燃时间10s，预燃光源条件Fel，积分时间4s，积分光源条件Fel，延迟时间为Os,気气静态流量3L/min,分析时気气流量6L/min。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤三所述直读光谱仪是在室内温度为22-26°C、相对湿度< 75%的环境下工作的。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤一中，符合光谱分析要求的待测样品的规格为30mmX30mm。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤一所述的打磨抛光处理是指将切割后的待测样品的表面先用25目砂轮打磨，再用60目的砂纸抛光。
全文摘要
本发明公开了一种灰口铸铁中元素含量的检测方法，具体如下步骤一，将待测样品切割后进行表面打磨抛光处理；步骤二，采用标准样品对校准曲线的漂移进行校正和/或用控制试样对校准曲线进行类型校正；步骤三，用直读光谱仪分析经步骤一处理的待测样品，按设置的条件对待测样品进行5-7次激发，该激发过程中不改变激发位置，选取第5、第6或第7次激发时的分析结果，或者选取第5-7次激发时的平均值作为分析结果；步骤四，改变待测样品的激发位置，然后重复步骤三的操作；步骤五，对步骤三和步骤四得到的分析结果取平均值，然后利用该平均值通过校准曲线计算本发明的灰口铸铁的元素含量。该方法操作简便，分析结果再现性良好。
文档编号G01N21/67GK103063653SQ20121059249
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者张海 申请人:大冶特殊钢股份有限公司