鑄鐵碳硫專用標準樣品研制

于錄軍++張穗忠++李潔++李杰

摘 要：鑄鐵碳硫專用標準樣品是適用于鑄鐵碳硫分析的實物標準。研制的目的為了滿足鑄鐵成份分析的要求，增加國內碳硫專用標準樣品種類。本標準樣品的研制過程從樣品的冶煉、加工、均檢及定值過程嚴格按照GB/T15000《標準樣品工作導則》和YB/T082《冶金產品分析用標準樣品技術規范》的要求進行，并定值了碳和硫兩個特性量值。

關鍵詞：鑄鐵 標準樣品 碳硫專用

中圖分類號：0652.4；TQ421.31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0077-02

鑄鐵具有耐磨、高強度等特點，被廣泛應用于紡織、汽車、電力、家電、造船及國防等行業，其在生產實踐中的廣泛應用，其產品質量直接影響到下游產品的質量和性能。鑄鐵碳硫專用標準樣品，是具有足夠的均勻性和很好的確定了化學成份的物質，它作為成份分析的實物標準，對于驗證化學分析方法的可靠性，提高化學成份分析的準確性都有著重要的作用和意義，被廣泛應用于測量的質量保證、產品的質量管理、測量方法的評價以及相關法規的科學制定與有效實施[1]。

1 標準樣品的制備

1.1 成分設計

標準樣品的成分設計一般是根據產品的成分要求對主成分、次成分進行含量設計。該標準樣品主要是根據標準GB/T 718-2005的鑄鐵產品成分要求進行設計，盡可能滿足現有產品的產品標準規格的要求，方便分析者使用。

1.2 標準樣品的冶煉

樣品采用中頻爐冶煉，冶煉原料采用碳含量2%、硫含量0.02%的生鐵，石墨為增碳劑，硫化鐵為增硫劑。澆鑄模具采用管式急冷模具，底部澆鑄。熱開模后進行熱處理。

1.3 化學成分的符合性檢驗及均勻性初檢

隨機選取1根鑄錠鉆屑樣進行化學成分分析，碳、硫采用紅外吸收法。結果表明，碳、硫均完全滿足成分設計要求。

隨機抽取3根鑄錠鉆屑樣采用紅外法進行碳、硫化學成分分析，結果表明，不同鑄錠間的分析數據差小于國家標準允許差（GB/T20123-2006），不存在明顯偏差，鑄錠間不存在明顯偏析。

隨機抽取1根鑄錠，在頭部、尾部及橫截面的邊部、半徑1/2處、中心部位等不同部位鉆屑樣，采用紅外法進行碳、硫化學成分分析。數據表明，鑄錠沿軸向和徑向測量數據間的偏差小于國家標準允許差（GB/T20123-2006），不存在明顯偏析，均勻性滿足要求。

隨機抽取1根鑄錠進行金相檢驗，樣品無石墨析出，其組織結構主要為萊氏體+珠光體+碳化物，后期切削加工過程中不會產生石墨剝離的現象，有利于保障均勻性不發生改變。

電子探針分析結果表明，樣品中的夾雜物主要以硫化鐵的形式存在，硫化鐵夾雜物析出均勻，粒度不大于20μm，對后期加工不會產生不利影響。

1.4 標準樣品的加工

本批標準樣品去掉表面4 mm，從5 mm處開始收集樣品。加工成的屑樣分別采用0.850 mm（20目）和0.180 mm（80目）篩網篩分，棄去0.850 mm篩上和0.180篩下部分，然后混勻機內混勻。

2 均勻性檢驗

樣品在混樣機混勻后，隨機抽取抽取20瓶樣品，采用高頻燃燒紅外吸收法，對20瓶樣品在控制同樣的實驗條件下進行測量，每瓶獨立分析三次，得到等精度數據20組，共60個數據。稱樣量為0.2 g。

均勻性檢驗采用單因素方差分析法進行統計檢驗，若F≤Fα，則可認為樣品是均勻的[2]。均勻性檢驗的統計數據見表1。

表1的數據表明，F≤F0.05，Sbb（瓶間不均勻性標準偏差）小于定值的標準偏差，本標準樣品的均勻性檢驗合格。

3 標準樣品的定值分析

3.1 定值分析及分析方法

共有八個實驗室參與定值分析，研制負責單位出具兩組不同方法的數據，其它實驗室各出具一組分析數據。定值采用的分析方法見表2。

3.2 定值分析數據和數據的統計處理

3.2.1 分析數據的有效性的確認

各協作分析單位報來四個獨立分析數據，經過計算分析數據的極差值均小于方法重復性r的1.3倍（無分析方法重復性的依據GB/T 20123-2006），表明全部數據有效。

3.2.2 異常值檢驗

實驗室間分析數據用Crubbs、Cochran檢驗統計方法檢查其是否存在異常值。經檢驗，無異常值。

3.2.3 定值數據的正態性檢驗

計算各試驗室數據的平均值，組成一組新的數據，用夏皮羅—威爾克法考察各組平均值的正態性，計算其統計量W，當統計量W>W0.05時，則分析數據呈正態分布。經檢驗，9組數據的分布都呈現良好的正態分布。

3.2.4 定值參數的確定

將每個實驗室、每種測量方法所測得數據的平均值視為單次測量值，構成一組新的數據，計算其總平均值作為標準值。所有定值分析數據計算出的標準偏差作為標準樣品的標準偏差，標準偏差按只進不舍的原則修約，保留一位有效數字。

3.2.5 標準不確定度的評估

不確定度包含定值統計的平均值標準偏差、均勻性檢驗計算出的瓶間不均勻性標準偏差和穩定性統計檢驗計算出的瓶間不穩定性標準偏差。因鑄鐵標準樣品的穩定性良好，所以不穩定性產生的瓶間不穩定性標準偏差可以忽略不計[4]。標準樣品的標準值、標準偏差、測量組數及擴展不確定度見表3。

4 結論

本標準樣品本標準樣品的化學成分設計、冶煉、加工工藝合理；經化學成分均勻性檢驗，結果表明本標準樣品的均勻性良好；由九個實驗室采用不同原理、準確可靠的分析方法定值分析，碳和硫均采用兩種或兩種以上的定值分析方法進行定值，確定的標準值準確、可靠。

參考文獻

[1] GB/T15000《標準樣品工作導則》[S].

[2] YB/T082—1996《冶金產品分析用標準樣品技術規范》[S].

[3] 徐建平.ICP-AES法測定鋼中硫[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2004，24（4）：31-33.

[4] 胡曉燕.標準物質穩定性考察及評價[J].冶金分析（Metallurgical Analysis），2000，20（6）：31-34.endprint