一种锰基合金中氧元素含量的准确测定方法

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，特别是涉及一种锰基合金中氧元素含量的准确测定方法。

背景技术

锰基合金以其优良的化学/物理性能在现代工业中得到了广泛的应用，而锰基合金中氧元素含量的准确测定是确保锰基合金冶炼和成品性能的关键。目前，脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法是钢铁及合金中氧含量测定的常规方法，如《GB/T 11261-2006钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法》、《HB 5220.49-2008高温合金化学分析方法第49部分：脉冲加热-红外、热导法测定氧、氮含量》等方法中都明确规定了试验原理、方法和步骤，但是锰基合金中氧元素含量的准确测定方法未见报道。锰基合金按照标准方法的步骤操作时，会出现测量结果随着测量次数的增加而逐渐降低的问题，导致无法进行准确测定。

脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法，试料在氦载气流中经脉冲炉加热熔融，试料中的氧呈一氧化碳释出，或经加热后的稀土氧化铜转化为二氧化碳，由红外检测器测定氧含量。金属锰的饱和蒸汽压极低，在高温下极易挥发，挥发后的锰附着于炉体内，导致反应产生的一氧化碳被吸附，进而导致一氧化碳经稀土氧化铜转化的量下降，实际测得二氧化碳的量下降，氧含量测定结果低于实际值，导致测定的氧含量结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供涉及一种锰基合金中氧元素含量的准确测定方法，解决了锰基合金中氧元素含量测量结果随着测量次数的增加而逐渐降低等问题。

本发明采用氧氮分析仪应用脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法测定锰基合金中的氧含量，具体工艺步骤及控制的技术参数如下：

步骤1试验条件准备

1.1仪器选择

选择氧氮分析仪为检测锰基合金氧、氮含量的设备，工作条件如下：脱气功率：4900W～5500W；分析功率4200W～4500W，氧分析时间25s，氮分析时间55s，氦气流量：440ml/min～460ml/min。

1.2主要试剂与材料

氦气；

乙醚、丙酮或四氯化碳；

石墨套坩埚；

钢铁气体分析有证标准物质

步骤2制备试样

试样车制成直径4～5mm、长度大于50mm的圆棒；测定前，试样在钻床上以碳化硅纱布或刚玉纱布在800r/min转速下抛光；抛光后用剪线钳剪去样品端部弃去，再剪取所需长度，质量为0.5～1.0克；在超声波清洗器中用四氯化碳、乙醚或丙酮清洗3～5分钟，用热风吹干后备用。

步骤3空白试验

按仪器测定步骤(不同型号仪器略有不同，请按设备的说明书操作)测定空坩埚“空白”，待空白值稳定后，如果空白值不大于0.00005％，可以进行分析。

步骤4漂移校准

选择一个与被测样品质量分数相近的钢铁有证标准物质进行漂移校准分析。按仪器测定步骤分析这个标准样品，待结果稳定后，如果分析结果的极差值不大于方法(《GB/T11261-2006钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法》)的重复性限，进行漂移校准。

步骤5验证分析

取与试样质量分数相近的钢铁有证标准物质进行验证，当分析结果的平均值与标准值(接受参考值)的差值不大于临界差CD

步骤6锰基合金样品分析

称取约0.1克至1.0克(视样品含量而定)被测样品，准确到0.1毫克，屑状样品置于镍篮或镍囊中。按仪器操作步骤进行分析，每分析一个样品，分析一次空白；分析空白换坩埚之前，用电极刷和吸尘器仔细清理炉体和上电极，测完空白，可以不换坩埚，继续进行样品测定，测量完成后系统自动显示分析结果。

步骤7屑状样品分析空白扣除

对于屑状样品，需要扣除镍篮或镍囊空白值。按上述步骤6的操作步骤测定镍囊或镍篮，输入与被测样品相同的质量，将测得的空白值从分析结果中扣除。

本发明所述氦气纯度不低于99.99％。

所述镍蓝或镍囊的空白值O≤0.0005％(1克称样量)。

乙醚、丙酮或四氯化碳为分析纯；

本发明使用的钢铁气体分析有证标准物质如下：

本发明所述步骤适用于锰含量10～99.99％的合金中氧元素含量的测定。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1锰基合金4J72(Mn72Ni10Cu18)的分析

本实例采用的仪器型号为美国力可(LECO)公司TC 600型氧氮分析仪，包括以下步骤：

开机，打开动力气：氮气，0.3MPa。

依次合上配电盘、稳压电源、测定仪、天平、显示器和计算机主机电源。

打开TC 600分析软件。待仪器自检完成后，打开载气：氦气，0.15MPa。

待测定仪稳定4小时后，查看“诊断”中“图表”，看各项参数是否稳定正常，稳定正常后，开始试验。

开一次冷却水。

选择空坩埚做空白试验。按仪器测定步骤测定3～5次“空白”，待空白值稳定后，如果氧、氮空白值不大于0.00005％，可以进行分析。

选择一个与被测样品质量分数相近的钢铁有证标准物质进行漂移校准分析。按仪器测定步骤分析2～5次这个标准样品，待结果稳定后，如果分析结果的极差值不大于方法(《GB/T 11261-2006钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法》)的重复性限，进行漂移校准。

取与试样含量相近的钢铁有证标准物质进行验证，当分析结果的平均值与标准值(接受参考值)的差值不大于临界差CD

试样在钻床上以碳化硅纱布或刚玉纱布在800r/min转速下抛光；抛光后用剪线钳剪去样品端部弃去，再剪取所需长度，质量为约0.5克；在超声波清洗器中用四氯化碳清洗3～5分钟，用热风吹干后备用。

点击“登录”，输入样品标识号，选择分析方法。称样准确至0.1毫克，输入质量。

按加载按钮，将样品放入加样器内，按加载按钮，下电极下降，炉体打开，换上一个新坩埚，按加载按钮，炉体合上，分析将自动开始，测量完成后系统自动显示分析结果。每分析一次样品，分析一次空白；分析空白换坩埚之前，用电极刷和吸尘器仔细清理炉体和上电极，测完空白，可以不换坩埚，继续进行样品测定。分析完成后，四次独立测量分析结果如下表。

由上表可知：样品的分析结果平均值(m)为0.0018％，极差值为0.0002％。根据《GB/T 11261-2006》中9精密度公式(㏒r＝0.7629㏒ m-1.7345)计算：两次独立测量的重复性限r为0.00015％；四次独立测量的重复性限应为1.3r，即0.00020％，极差值不大于重复性限，满足标准中关于精密度的要求。由于没有锰基合金气体分析有证标准物质，本方法只考核精密度。

实施例2锰基合金SS15A(2Cr15Ni2Mn15)的分析

本实例采用的仪器型号为美国力可(LECO)公司TC 600型氧氮分析仪，包括以下步骤：

开机，打开动力气：氮气，0.3MPa。

依次合上配电盘、稳压电源、测定仪、天平、显示器和计算机主机电源。

打开TC 600分析软件。待仪器自检完成后，打开载气：氦气，0.15MPa。

待测定仪稳定4小时后，查看“诊断”中“图表”，看各项参数是否稳定正常，稳定正常后，开始试验。

开一次冷却水。

选择空坩埚做空白试验。按仪器测定步骤测定3～5次“空白”，待空白值稳定后，如果氧、氮空白值不大于0.00005％，可以进行分析。

选择一个与被测样品质量分数相近的钢铁有证标准物质进行漂移校准分析。按仪器测定步骤分析2～5次这个标准样品，待结果稳定后，如果分析结果的极差值不大于方法(《GB/T 11261-2006钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法》)的重复性限，进行漂移校准。

取与试样含量相近的钢铁有证标准物质进行验证，当分析结果的平均值与标准值(接受参考值)的差值不大于临界差CD

试样在钻床上以碳化硅纱布或刚玉纱布在800r/min转速下抛光；抛光后用剪线钳剪去样品端部弃去，再剪取所需长度，质量为约0.5克；在超声波清洗器中用四氯化碳清洗3～5分钟，用热风吹干后备用。

点击“登录”，输入样品标识号，选择分析方法。称样准确至0.1毫克，输入质量。

按加载按钮，将样品放入加样器内，按加载按钮，下电极下降，炉体打开，换上一个新坩埚，按加载按钮，炉体合上，分析将自动开始，测量完成后系统自动显示分析结果。每分析一次样品，分析一次空白；分析空白换坩埚之前，用电极刷和吸尘器仔细清理炉体和上电极，测完空白，可以不换坩埚，继续进行样品测定。分析完成后，四次独立测量分析结果如下表：

由上表可知：样品的分析结果平均值为0.0063％，极差值为0.0004％。根据《GB/T11261-2006》中9精密度公式(㏒r＝0.7629㏒m-1.7345)计算：两次独立测量的重复性限r为0.00039％，四次独立测量的重复性限应为1.3r，即0.00051％，极差值不大于重复性限，满足标准中关于精密度的要求。由于没有锰基合金气体分析有证标准物质，本方法只考核精密度。