ICS 77.080.20 H 11
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T 4308-2012
低合金钢 多元素含量的测定激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法
（常规法）
Low alloy steel-Determination of multi-element contents --Laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry
(Routine method)
2012-11-07发布
2013-03-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T 4308—2012
前 言
本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。 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（SAC/TC183）归口。 本标准起草单位：北京钢铁研究总院、安捷伦科技有限公司、北京大学地球与空间科学学院。 本标准主要起草人：罗倩华、陈玉红、马芳、韩美、王明海、王海舟。 本标准为首次发布。 YB/T4308--2012
低合金钢多元素含量的测定
激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法（常规法）
1范围
本标准规定了用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法测定低合金钢中硅、锰、磷、铬、镍、钼、铜、钒、 铝、砷、锡和锑含量的方法。
本标准适用于低合金钢中硅、锰、磷、铬、镍、钼、铜、钒、铝、砷、锡和锑含量的测定，并可用于块状、屑状样品的原位和微区分析。测定范围见表1。
表1测定范围
元 素硅锰磷铬镍钼铜钒铝砷锡锑
测定范围（质量分数)/%
0.01~1.8 0.1~2.0 0.004~0.3 0.03~2.0 0.04~3.9 0.005~1.2 0.03~1.0 0.02~0.6 0.003~1.5 0.004~0.06 0.003~0.05 0.001~0.04
规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
2
件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T6379.1测试方法与结果的准确度（正确度和精密度）第1部分：总则与定义 GB/T6379.2测试方法与结果的准确度（正确度和精密度）第2部分：确定标准测量方法的重复
性和再现性的基本方法
GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法 3原理
试料经激光剥蚀，产生的蒸气和细微颗粒由载气带入电感耦合等离子体质谱仪，测量各待测元素同位素的质谱信号强度。以基体元素铁作内标，校正仪器灵敏度漂移和基体效应。根据校准曲线，计算样品中各待测元素的质量分数。
1 YB/T4308—2012
4试剂与材料 4.1氩气，纯度（质量分数)不小于99.99%。 4.2氢气，纯度（质量分数）不小于99.99%。 4.3标准样品
可以是块状标准样品，也可以是微创分析用集合式标准样品。用于日常分析绘制校准曲线，所选系列标准样品中各待测元索含量应覆盖分析范围且有适当的梯度；用于对仪器进行漂移校正时，所选标准样品应有良好的均匀性，且接近校准曲线的上限和下限。
注：由于激光剥蚀的束斑直径仅为微米级，因此，要求用于激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱分析的标准样品有更好的均匀性。 4.4砂纸，0.125mm、0.080mm、0.038mm 4.5树脂或牙托粉
用于样品的镶嵌。 5‘仪器与设备 5.1激光剥蚀系统
激光剥蚀系统包括激光器、光束传输系统、剥蚀池和观测系统，使用氨气（4.2）或氩气（4.1）作为载
气。 5.2电感耦合等离子体质谱仪
电感耦合等离子体质谱仪可以是四极杆质谱仪、磁扇质谱仪（高分辨质谱仪)或飞行时间质谱仪。为使仪器在优化的状态下运行，每种类型的仪器应按操作手册进行操作。所有这三类仪器都需要使用氩气 (4.1)作为工作气体。 5.3磨样机 6取制样 6.1取样
按GB/T20066的规定进行取样。 6.2试样和标准样品的制备
块状试样和标准样品（4.3)应加工成适合激光剥蚀池的尺寸，也可切成小块，镶嵌于树脂或牙托粉（4.5)等合适的材料中；屑状试样和标准样品（4.3)可取少量，直接镶嵌于树脂或牙托粉（4.5)等材料中。
试样和标准样品表面应依次使用0.125mm、0.080mm和0.038mn的砂纸（4.4）研磨、抛光成平整、 光洁的分析面，用水清洗吹干。 7仪器的准备 7.1仪器工作环境
放置激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪的实验室应防震、洁净，最好在超净实验室。室内温度应保持在23℃士2℃，相对湿度通常在20%~60%。
电源应符合规定，供电电源的电压及频率应稳定，应避免突然停电，以免对仪器造成损害。 7.2仪器工作条件
在分析前先点燃等离子体30min～60min以稳定仪器，其间用水清洗进样系统和炬管。具体预热时间依仪器类型不同而定。
根据电感耦合等离子体质谱仪说明书设置仪器参数，如输出功率、冷却气流量、辅助气流量、雾化气流量、样品提升速度、样品提升时间、冲洗时间、数据采集参数等。将仪器说明书推荐的标准溶液导人等 2 YB/T4308—2012
离子体，调节仪器的离子传输系统和检测器参数，使仪器状态适于测量。
对仪器运行一定浓度的仪器校准溶液进行质量校准，然后进行检测器校准。仪器校准溶液应含有能覆盖所测量的质量数范围，通常含有锂、、钴、、镧、铅、铋、铀等元素，也可以是别的元素，浓度依据说明书而定。
熄灭等离子体，将激光剥蚀系统与电感耦合等离子体质谱仪连接起来。开启激光器电源，选择适宜的激光载气流量、能量密度、束斑直径、频率等参数。
将标准样品装入激光剥蚀池，按仪器说明书调节气流，然后点燃等离子体。根据仪器说明书重新调节仪器参数，包括输出功率、冷却气流量、辅助气流量、雾化气流量、样品提升速度、样品提升时间、冲洗时间、数据采集模式、数据采集参数和重复次数等，使激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪的工作条件得到最优化，并在测量前至少预热30min或直到仪器稳定。
激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱分析采用时间分辨的数据采集模式。 8分析步骤 8.1依据仪器说明书建立分析程序。 8.2校准样品的测量
在所选定的工作条件下，依次将每个标准样品经激光剥蚀后，进人等离子体中。在基线稳定后，开始样品采集。同时测量各待测元素和基体元素铁的质谱信号强度，以铁为内标校正仪器测量灵敏度漂移和基体效应，以基线的强度信号为空白。每次打开剥蚀池更换样品后，应用载气冲洗足够长的时间，以驱尽管路和系统中的空气。 8.3绘制校准曲线
标准样品中待测元素和空白的内标校正信号强度值之差为该待测元素的净信号强度。以待测元素的含量为横坐标，以其净信号强度为纵坐标绘制校准曲线。校准曲线相关系数不小于0.99。 8.4试样的测量
测量高含量的标准样品后，用载气冲洗，直至待测元素的同位素质谱信号强度的空白值稳定且在较低水平。先测量待测元素同位素质谱信号的空白值，再测量试样中各待测元素同位素的质谱信号。二者内标校正信号强度值之差为试样中该待测元素的净信号强度。 9 结果计算
试样中各待测元素的含量以质量分数WMe计，由其净信号强度通过校准曲线计算得到。 10精密度
本标准的精密度试验是在2011年由6个实验室对12个分析元素的5～9个水平进行测定，每个实验室对每个水平的元素含量按照GB/T6379.1规定的重复性条件下测定2次。对各实验室报出的原始数据（测定值)按照GB/T6379.2进行统计分析，精密度见表2。
表2精密度
元素 水平范围（质量分数)/% 硅
重复性限r
再现性限R
0.01~1.8 0.1~2.0 0.004~0.3 0.03~2.0 0.04~3.9
lgr=—0.9518+0.7665lgm lgr=—1.2525+0.4512lgm r=0.00019+0.1624m r=0.00385+0.04604m lgr=-1.2809+0.9807lgm
lgR=—0.8430+0.6797lgm lgR=-1.0648+0.6371lgm R=0.00079+0.2978m R=0.01135+0.05289m IgR=-1.0829+0.84361gm
锰磷铬镍
3 YB/T4308-2012
表2(续）
再现性限R
重复性限r
水平范围（质量分数)/%
元素钼铜钒铝砷锡锑式中，m是两个测定值的平均值（质量分数）。 重复性限（r）、再现性限（R)按表2给出的方程求得。 在重复性条件下，获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于重复性限（r），以大于重复性限（r）的情况不超过5%为前提；
lgr=-1.1000+0.77801gm r=0.00204+0.06286m lgr=—1.2175+0.8217lgm lgr=-1.3830+0.6942lgm lgr=-1.3322+0.6522lgm
lgR=--0.8718+0.82851gm R=0.00260-+0.07217m lgR=—1.0628+0.7161lgm lgR=-1.2466+0.5642lgm lgR=—1.2421+0.6301lgm R=0.6755+0.89521gm R=0.00000092-+0.3679m
0.005~1.2 0.03~1.0 0.02~0.6 0.003~1.5 0.004~0.06 0.003~0.05 0.001~0.04
-1.2618+0.6900lgm r=0.000089+0.2170m
在再现性条件下，获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于再现性限（R），以大于再现性限（R)的情况不超过5%为前提。 11 试验报告
试验报告应包括以下内容： a) 所有辨别样品、实验室及分析数据所需的内容； b) 引用本标准所用的方法； c) 结果及表达形式； d) 测量过程中观察到的异常现象； e) 任何本标准中未规定的操作或任何可能影响结果的操作； f) 试验日期。 YB/T4308-—2012
附录A (资料性附录) 可能的质谱干扰
表A.1 待测同位素、丰度与潜在的质谱干扰同位素
元素 Element
丰度/% Abundance
潜在质谱干扰 Potential Interference 12 C15 N、12 C14 NH、13 C13 CH
Isotopes 27* 28* 29 30
Al
100 92. 23 4. 683 3. 087
14 N14 N, 12 C16 O
Si
14 N15 N、1" N14 NH、12 CI7 O,13 C16 O、12 Cl6 OH
14 N16 O,12 C18 O,13 C17 O 14 N17 O、15 Nl6 O、4 N16 OH、15 N15 NH、
P
31* 50 51° 52 53* 55* 54 56 57* 58 58 60* 61 62 63* 65* 75* 95* 97 98 100 118* 119 120 121* 123
100
12 C18 OH、13C18 O、13 C17 OH
50 Ti、50 Cr、34 S16 O
0.250 99. 75 83. 79 9. 501 100 5. 845 91. 75 2.119 0.282 68. 08 26.22 1.140 3. 634 69. 17 30.83 100 15. 92 9. 55 24.13 9.63 24. 22 8. 59 32.58 57. 21 42. 79
V
35 CI16 0 40 Ar12 C,36 Arl6 O
Cr Mn
37 CI16 O
40 Arl5 N,40 Arl* NH,39 K16 O
54Cr,38 Ar16 O
40 Arl60、40Cal6 O.39 K16 OH 40 Ar16 0.40 Ar17 OH,41 K16 0
Fe
58 Ni,42 Cal6 O 58 Fe,42 Ca16 O 4Cal60 45 Scl6 0 46 Ti16 0、6 Ca16 0
Ni
47 Ti16 0 49 Ti16 0
Cu
As
40 Ar35 CI、40 Ca35 CI
79 Br16 0 81 Brl6 0 98 Ru.82 Sel6 0
Mo
100 Ru 102 Rul6 O,102 Pdl6 0
Sn
103 Rhl6 O
120 Te、104 Rul6 O、104 Pdl O
10s Pd16 O 123 Te,107 Agl16 0
Sb 注：带*号为推荐使用的同位素。
5 YB/T4308-2012
附录B (资料性附录）
精密度试验附加资料
2011年，由6个实验室对12个分析元素的5～9个水平的低合金钢样品进行共同精密度试验，结果得到表2。
所用试样和实验室间共同试验的详细结果见表B.1～表B.12。
表B.1 硅共同试验结果
精密度（质量分数)/%
硅含量(质量分数)/%
再现性限
试样
重现性限
测定值 0. 011 0.0261 0.0763 0.127 0. 282 0. 498 0. 875 1. 07 1. 78
认可值 0.011 0.026 0.069 0.127 0. 263 0. 481 0.819 1. 11 1. 77
R 0. 0067 0.0120 0.0250 0.0353 0.0607 0. 0894 0.131 0. 150 0. 212
A 0.0035
材字28726Cr2Ni4MoV GSBH40072-6-94低合金钢 YSBC11216-94中低合金钢 YSBC18503-94低合金钢
0.0068 0. 0155 0.0230 0.0423 0.0655 0. 101 0.118 0. 174
材字25035CrMoV YSBC11217-94 中低合金钢 GSBH 40062-93 合金结构钢 GSBH 40065-93 合金结构钢 GSBH 40066-93 合金结构钢
表B.2 锰共同试验结果
精密度(质量分数)/%
锰含量(质量分数)/%
再现性限
重现性限
试样
测定值 0. 117 0. 244 0. 509 1. 08 1. 49 1. 90
认可值 0. 12 0. 24 0. 52 1. 07 1. 46 1. 96
R 0.022 0. 035 0. 056 0.090 0.111 0.130
r
0.021 0. 030 0. 041 0. 058 0. 067 0. 075
YSBC11216-94中低合金钢材字28726Cr2Ni4MoV
材字25035CrMoV YSBC11217-94中低合金钢 GSBH40072-4-94低合金钢 YSBC11220-94 中低合金钢
表B.3磷共同试验结果
精密度（质量分数)/%
磷含量（质量分数)/%
再现性限
重现性限
试样
测定值 0.00435 0.00664 0. 0111 0.0243 0.048 0. 0587 0. 295
认可值 0. 0044 0.0062 0. 01 0. 022 0. 047 0. 069 0. 31
R 0.0021 0.0028 0.0041 0.0080 0. 0151 0.0183 0.0886
T 0.0009 0. 0013
YSBC11216-94中低合金钢材字28726Cr2Ni4MoV YSBC11215-94中低合金钢 YSBC11217-94中低合金钢 GSBH40072-4-94低合金钢 YSBC11220-94中低合金钢 PHB-2多系列合金铸铁
0.0020 0.0041 0.0080 0.0097 0.0481
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