1、ICS 7704030H 11 a雪中华人民共和国国家标准GBT 242 1 32009金属原位统计分布分析方法通则General rules for original position statistic distribution analysis method200907-08发布 2010-0401实施宰瞀嬲紫瓣訾矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会“1”刖 罱GBT 242 1 32009本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会归口。本标准起草单位：钢铁研究总院、宝钢股份公司、唐山钢铁股份有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司、首钢总公司、济南钢铁股份有限公司、天津大无缝钢
2、管厂、天津天铁冶金集团有限公司、湖南华菱湘潭钢铁有限公司、武汉钢铁股份有限公司、湖南华菱涟源钢铁有限公司。本标准主要起草人：王海舟、张秀鑫、陈吉文、贾云海、杨新生、高宏斌、袁良经、李美玲、王辉、周伟。金属原位统计分布分析方法通则GBT 24213-20091范围本标准规定了金属原位统计分布分析方法的术语、基本原理以及对仪器设备、样品、分析步骤等的一般要求。本标准适用于制(修)订金属原位统计分布分析方法的国家标准。其他相关标准亦可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而
3、，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 14666-2003分析化学术语3术语和定义GBT 14666-2003确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31原位统计分布分析original position statistic distribution analysis在确定的分析面内对样品进行扫描连续激发，同步采集与分析位置相对应的火花或其他激发信号并采用数理统计方法进行解析，实现对金属材料分析面内元素的成分及状态的分布分析。32单次火花放电分析 single discharge analysis(sDA)一个脉冲
4、包含多个单次放电，通过对单次放电信号的提取，得到微米尺度内元素含量信息。33脉冲频率pulse frequency一秒钟内的脉冲放电次数。34线扫描速度line scanning speed夹持样品沿x轴方向的运动速度。35行距row space夹持样品沿y轴方向的平移距离。36单次火花放电斑点single discharge spot单次火花放电后形成的激发斑点。37激发区域spark area经连续扫描激发后，样品表面形成的激发区。38特定位置含量specific position content在样品表面分析区域内，与每一单次火花放电位置所对应的某特定元素的含量。】3 9含量置信区间co
5、ntent confidence interval含量置信区间是一个随机的含量区问，即某一置信度下以含量中位值为中心所疆盖的含量范围。3 10台量二维等高图content tw十dimension Contour map显示特定元素在扫描区域内不同坐标(xy)所对应的元素音量分布，并采用不同颤色或灰度表征其含量与位置对应关系的一种图谱(见图1)。1了1i孬面i一含量线分布图conent line distribution map当y(或x)值周定时某特定元索的位置含量册x(或y)方向的变化曲线(见罔3) 甓黑嚣黑曼器赛_-唧睡 一一一一f“曩=t一-、-图3含量线分布图3 1 3含量一额度分布
6、囤contetfrequency distribution在分析区域内以特定位置含嚣为横坐标，以特定位置含量相对全部位置含龄数据的权重比率为纵坐标的图谱(见图4)。：Ii：篙j=_胃i-：二：=r=。-_m o；图4含量-频度分布图3 1 4台量分段区间统计结果statistic results in different content甩“ge以某一规定音量段为jE准，整个扫描区域中不同含量段内的位置含量数据相对于整个扫描阵娥所有位置含量数据的权重比率(见图5)。含量分段区间统计结果同时显示中位值和95置信皮下的置信区问十目H 羞基 誊兰兰 蕃 ，囤5台量分段区间统计结果1区域含量一频度分布国
7、regional content-frequency distribution在扫描范围内任给定的M域(如图A 6方框内K域)，也可进行含量频度统计计算。剧以位置含量为横坐标，以设区域内特定位置含量相对饿区域内全部位置含量数据的权重比率为纵坐标的含量一频度分布图(见固6)。图6 E域含量-频度分布图GBT 242132009316最大偏析度maximum segregation degree在样品分析面内，某元素的最大偏析度有两种计算方式：点最大偏析度M(x，y)与微区最大偏析度M(s)。点最大偏析度M(x，)以用统计分析方法解析出的某特定元素最高位置含量c。与总体平均位置含量F的比值来表示，
8、见式(1)：M(x，y)一f。e (1)微区最大偏析度M(s)以用统计分析方法解析出的某特定元素最高位置含量为中心的1 mm2面积内的平均位置含量G与总体平均位置含量f的比值来表示，见式(2)：f(s)一f。肛 (2)317统计偏析度statistic segregation degree(S)在样品扫描范围内，以数理统计方法对某特定元素的含量分布进行解析，求得该元素95置信度下，以含量中位值为中心的含量置信区间为c-，cz的统计偏析度s，见式(3)：S=!衰鱼 (3)式中：旬含量中位值；c。、f。含量置信区间的上、下限。统计偏析度数值越大，偏析越严重；无偏析时，统计偏析度为0。318统计符合
9、度statistic fitting degree在分析区域内，某元素所有位置含量与所规定的含量(或含量范围)一致性的百分比。319夹杂物状态分析inclusion state analysis当待测金属样品中存在夹杂物时，会产生异常单次火花放电，其信号强度的高低以及其频度能够表征夹杂物的粒度及含量。通过不同元素异常信号的合成，可进行不同种类夹杂物的定量分析。320表观致密度apparent density(珥)在扫描区域内，单次放电位置处各元素含量C。之和。D=q321平均表观致密度average apparent density(D)在扫描区域内，N个位置的表观致密度平均值。D一D，N4原
10、理块状样品经铣床或磨样机制备出平整且具一定清晰纹路的表面。采用金属放电电极对相对运动的样品实施连续的火花激发放电，将所激发的火花光谱色散成特定波长的线状光谱。高速、实时记录单次火花放电的位置和光谱信号，将单次火花信号转化为电信号，输入信号存储器。对选用的参比线和分析线的发射谱线强度进行测量，用计算机对上述单次火花放电的线状光谱进行统计分布分析。根据标准样品制作的校准曲线，求出分析样品测量区域内各待测元素的化学成分分布。经过含量统计分布分析，得到用于评价各元素含量分布和偏析的各种指标：特定位置含量、最大偏析度、含量二维等高图、含量三维视图、含量频度分布图、含量线分布图、统计符合度及统计偏析度等。
11、45仪器GBT 242132009金属原位分析仪主要由以下单元组成。51激发光源激发光源是能提供一个能量可控、并能长时间连续放电的光源装置。52连续激发台能够放置和激发大样品，并能支持其连续移动的激发平台。该装置可使用高纯氩气进行气氛保护。53对电极采用45。顶角纯钨电极，直径为3 mm。每个实验室根据分析样品数量的具体情况确定更换对电极的时间。54分光计分光计的一级光谱色散的倒数应小于06 mmm，焦距为075 m1_0 m，波长范围为1700 m4000 nm。分光计的真空度应在3 Pa以下。55分光单元由准直透镜、入射狭缝、凹面光栅以及出射狭缝组成，光经过准直透镜进入人射狭缝、凹面光栅分
12、光，由出射狭缝系统选择各自元素的特征谱线，整套光路系统均在真空系统下运行。56信号高速采集系统信号高速采集系统由光电倍增管、高压板、放大板和高速采集板(AD板)组成，此系统可以高速采集放电区域内的所有单次火花的激发信号。该系统高速连续采集由连续激发光源对待测样品放电所产生的大量单次火花信号强度，并加以存储。57扫描系统试样扫描方式为线性面扫描，沿x轴方向连续扫描，扫描速度为1 mms；y轴方向为平移方式，间隔为2mm。58数据处理系统由于一个火花脉冲包含多个单次放电，每个单次放电信号与放电位置的状态相关。该系统将由高速采集系统采集存储的大量单次火花信号强度进行数理统计分析，即可得到与原始位置相
13、对应的元素成分位置含量分布及相关缺陷状态分布的信息。该统计分析方法处理系统以含量二维等高图、含量三维视图、含量线分布图、含量一频度分布图、致密度分布图以及夹杂物分布图来直观表征待测元素在样品中的分布规律，并以平均含量、最大偏析度、统计偏析度、统计符合度、平均表观致密度以及夹杂物含量来表征元素的分布规律。6取制样61取样按分析要求，从试样待分析部位截取形状规整以方便夹持的样品，分析面通常包含某些特征区域如板坯的中心、方坯的中心等。62制样样品的切割和表面处理：采用线切割或锯床对样品进行切割，制备出尺寸合适的样品。然后用铣床对样品表面进行加工。铣完后的样品表面应平整、纹路清晰，并保持洁净。没有铣床
14、时，按分析样品的要求配置磨样设备，磨样材料为氧化铝或氧化锆，粒度为025 mmo40 mm。7标准样品、标准化样品和控制样品71标准样品标准样品用于在原位统计分布分析中绘制校准曲线。标准样品中各分析元素含量应有适当的梯5GBT 242132009度，且化学定值准确，无物理缺陷。所选择的标准样品应尽可能与被测样品的类型接近。标准样品的扫描面积一般为20 mmX 20 mm。72标准化样品标准化样品用于校正仪器的漂移。标准化样品应非常均匀，并要有适当的含量。当使用两点标准化时，其含量分别取每个元素校准曲线上限和下限附近的含量。73控制样品控制样品是与分析样品有相似的冶金加工过程和化学成分且成分分布
15、均匀的样品。必要时，可用于对分析样品测定结果进行校正，以控制测定结果的准确性。8分析测量81环境要求放置金属原位分析仪的实验室应防震、洁净，一般室内温度应保持在25左右，在同一个标准化周期内室内温度变化不超过3，相对湿度应在4070。82电极的更换和调整电极应定期清理、更换，并用定距规调整其间隙的距离，使其保持正常工作状态。83光学系统的检查聚光镜应定期清理，光路应定期校准。84仪器的稳定为使仪器工作稳定，开始工作前应使激发光源有适当的通电时间，使光室和激发平台加热至恒温，分光计的真空度达3 Pa以下。长时间停机后重新开机，一般应保证通电时间不少于8 h。分析工作前先激发一块样品，确保仪器稳定
16、后开始分析。85标准样品及工作条件的选择根据样品的种类、化学成分，选择标准样品、标准化样品。根据样品的种类、化学成分，选择参比线、分析线、激发参数等工作条件。86校准曲线的绘制在选定的工作条件下，扫描激发一系列标准样品。以每个待测元素的绝对强度或相对强度与标准样品中该元素的含量绘制校准曲线。87校准曲线的标准化应定期采用标准化样品对校准曲线进行标准化，标准化的间隔时间取决于仪器的稳定性。必要时，可进一步使用与待测样品成分、冶炼工艺类似的控制样品。88测定结果的控制对标准样品进行扫描测定，确定分析结果的准确性和可靠性。89样品分析根据需要确定分析样品的取样区和扫描区。采用与绘制校准曲线相同的工作条件对样品进行激发并保存数据。9结果的表述根据各元素的绝对强度或相对强度，从校准曲线上计算出扫描区域内各元素含量。通过成分统计分布分析，得到扫描分析范围内用于评价各元素分布的各种指标：特定位置含量、最大偏析度、含量二维等高图、含量三维视图、含量一频度分布图、含量线分布曲线、统计符合度及统计偏析度等。参考文献GBT 14203-1993钢铁及合金光电发射光谱分析法通则GBT 242132009
