ICS 77.080.20 H 11
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T34209-2017
不锈钢 多元素含量的测定辉光放电原子发射光谱法
Stainless steel-Determination of multi-element contents-
Glow discharge optical emission spectrometry
2018-06-01实施
2017-09-07发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 34209—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009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。 本标准负责起草单位：鞍钢股份有限公司。 本标准参加起草单位：钢铁研究总院、江苏省沙钢钢铁研究院有限公司、冶金工业信息标准研究院
宝山钢铁股份有限公司、武汉钢铁（集团)公司、马鞍山钢铁股份有限公司、上海梅山钢铁股份有限公司、 本溪钢铁（集团)有限责任公司。
本标准主要起草人：于媛君、高品、罗倩华、王海丹、陈自斌、亢德华、胡显军。
I GB/T34209—2017
不锈钢 多元素含量的测定辉光放电原子发射光谱法
警示：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。 使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
1范围
本标准规定了辉光放电原子光谱法测定不锈钢中C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Al、Co、Mo、V、Ti、Nb 含量的方法。
本标准适用于不锈钢中-C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Al、Co、Mo、V、Ti、Nb含量的测定，各元素测定范围列于表1。
表1各元素的测定范围
分析元素
测定范围（质量分数)/%
c Si Mn P s Cr Ni Cu Al Co Mo V Ti Nb
0.02~0.5 0.10~2.0 0.10~2.5 0.005 ~0.06 0.002~0.07 7.8~28.0 0.09~25.0 0.02 ~4.4 0.005~1.7 0.008~0.5 0.02~3.2 0.04~0.5 0.003~0.7 0.05~2.4
2规范性引用文件
2
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
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 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度)第1部分：总则与定义 GB/T6379.2 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性
与再现性的基本方法
GB/T19502 表面化学分析 辉光放电发射光谱方法通则
1 GB/T34209—2017
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
将具有平整表面的被测样品作为辉光放电装置的阴极，样品在直流或射频辉光放电装置中产生阴
极溅射，被溅射的样品原子离开样品表面扩散到等离子体中，通过碰撞激发，发射出特征谱线。对样品原子的特征谱线进行光谱测量。根据被测样品中元素的谱线强度和浓度的关系，通过校准曲线计算出样品中待测元素的含量。
4试剂与材料
4.1气体
高纯氩，纯度要求达到99.999%。 高纯氮，纯度要求达到99.999%。
4.2标准样品
标准样品用于日常分析绘制校准曲线时，应选用有证标准样品。所选系列标准样品中各分析元素含量应覆盖分析范围且有梯度。所选标准样品与被测样品基体应接近。 4.3标准化样品
标准化样品应均匀，可以从标准样品中选取，也可以专门冶炼。用于对仪器进行漂移校正时，如使用两点标准化，所选标准化样品至少应覆盖各分析元素含量范围的上限和下限 4.4类型标准化样品
类型标准化样品与被测样品应有相同的冶金过程（微观结构），化学成分接近（见注），用于对被测样品的测定结果进行校正的样品。
注：类型标准化样品与被测样品含量的接近程度，可使用下列原则：主量元素（>1%）：含量相差不超过士10%；微
量元素（<1%）：CRM的含量相差不超过士50%。
5仪器
5.1基本要求
辉光光谱仪一般是由Grimm型或类似的辉光放电光源（包括直流或射频供电模式）和同时型光谱检测器组成，也可使用扫描型光谱检测器。光谱仪具备适合于被分析元素的分析线。直径在2mm～ 8mm范围内的阳极均可使用，推荐使用4mm的阳极。放电气体为高纯氢（4.1）。
推荐使用冷却装置，冷却温度设置为10℃～15℃。分光计的焦距为0.5m1.0m，分光计的真空度应小于10Pa或充氮气保护。 5.2稳定性要求
为了检查仪器是否稳定，应进行如下测试：用一块均匀的块状样品进行测试，即对该样品中含量（质量分数）约1%的元素的浓度进行11次测
定，每次测定前应至少放电60S，以达到放电稳定。数据采集时间在5s30s之间，每次测定都要在新
2 GB/T34209—2017
的表面上进行。计算这11次测定值的标准偏差，相对标准偏差不应超过2%。 5.3检出限
仪器检出限的测量可采用附录A中描述的SNR法或SBR-RSDB法。 其他的仪器基本要求应符合GB/T19502的规定。
6取样和样品制备
6.1取样
按照GB/T20066的规定取样和制样。取样时应保证取出的分析样品均匀、无缩孔和裂纹。铸态样品取样时，应将钢水注人规定的模具中，用铝脱氧时，脱氧剂含量不应超过0.35%；钢材取样时，应选取具有代表性部位。 6.2样品的制备
采用适当的方法处理样品表面，以保证样品表面平整、洁净。对于薄板样品，采用乙醇或丙酮清洁样品表面并吹干。
研磨设备可采用砂轮机、砂纸磨盘或砂带研磨机，选择不同的研磨材料可能对相关的痕量元素检测带来影响。推荐使用0.25mm～0.124mm的砂纸、砂带或砂轮，亦可采用铣床加工。样品的直径应不小于20mm，厚度不小于1mm。标准样品和分析样品应在同一条件下制备。
注：测定低铝样品不建议使用Al,O：砂纸。
7仪器的准备
7.1仪器工作环境
放置光谱仪的实验室应防震、洁净，一般室温保持在18℃～26℃，且温差波动小于5℃/h。相对湿度应保持在20%~80%。 7.2仪器参数的优化 7.2.1概述
根据制造厂家的说明书，启动并稳定运行仪器，检查并确保光谱仪的人口狭缝调整正确，以保证光谱仪在谱线的峰位测量发射强度，获得理想的信背比（详细信息见GB/T19502）。推荐在测量前用一块普通的样品激发至少3次。 7.2.2设置射频辉光放电参数 7.2.2.1恒定功率和气压模式
目前大多数的射频光源多采用恒定功率-气压模式。首先设置这两个参数为厂家推荐值，若推荐值不合适，按下列步骤选择最佳条件：
a）选择一块样品，最初选定一个放电参数（可选厂家推荐值或仪器参数设置范围的中间值），测定
每一个分析元素的谱线强度，固定一个参数，逐渐改变另一个参数，每个条件测量分析谱线强度7次或11次。
b）固定在第一步中变化的参数，逐渐改变另一个参数，重复第一步的操作。
3 GB/T34209—2017
对测定结果进行计算，考察放电参数对强度和相对标准偏差的影响，从而确定最佳放电参数。 7.2.2.2射频发生器匹配器的优化
射频光源检测样品时，使用被测样品进行匹配器的优化，调节匹配器的参数，使反射功率达到最低。 对于自动匹配调节的仪器，一般需设置参数的初始值。初始值与最佳值越接近，自动匹配时间越
短。初始值可使用厂家推荐值。 7.2.3设置直流辉光放电参数 7.2.3.1恒定电压-电流模式
恒定的两个参数是电流和电压。在仪器上选择恒定电压-电流模式，可选择厂家推荐值，或接下列
步骤选择最佳条件：
a）选择一块样品，设定一个最初放电参数或厂家推荐值。对于直流光源，2mm～2.5mm的阳
极，电流为5mA~20mA；4mm的阳极，电流为15mA~45mA；7mm~8mm的阳极，电流为40mA～100mA，电压一般为700V～1300V。测定每一个分析元素的谱线强度，固定其中一个参数，逐渐改变另一个参数，每改变一次参数，测定元素分析谱线强度7次或11次。
b）固定在第一步中变化的参数，逐渐改变另一个参数，重复第一步的操作。对测量结果进行计
算，考察放电参数对强度和相对标准偏差的影响，从而选出最佳放电参数。
7.2.3.2恒定电流-气压模式
恒定的两个参数是电流和气压。在仪器上选择恒定电流-气压模式，可选择厂家推荐值，或按下列步骤选择最佳条件：
a）选择一块样品，设定-个最初放电参数或厂家推荐值。对于直流光源，2mm～2.5mm的阳
极，电流为5mA~20mA；4mm的阳极，电流为15mA~45mA7mm~8mm的阳极，电流为40mA100mA。调节气压，使电压为700V～1300V。测定每一个分析元素的谱线强度，固定其中一个参数，逐渐改变另一个参数，每改变一次参数，测定元素分析谱线强度7次或 11次。
b)[ 固定在第一步中变化的参数，逐渐改变另一个参数，重复第一步的操作。对测量结果进行计
算，考察放电参数对强度和相对标准偏差的影响，从而选出最佳放电参数。
7.2.4调整放电参数
观察发射强度与溅射时间的关系，确保放电参数的设置能够实现稳定的溅射过程。不稳定的溅射过程可能与样品表面过热有关，应考使用合适的冷却方式。如果放电过程不稳定，则适当调节放电参数后再次分析样品，如有必要，重复该过程直到获得稳定的放电状态。 7.2.5优化溅射束斑形状
必要时选择一种标准样品，溅射深度为5μm～15μm。用合适的表面轮廊仪测量溅射束斑的形貌。在此过程中，重复微调放电参数，直至得到底部平直的束斑形状。 7.2.6检测系统的优化
检测器高压的选择应根据检测器的类型和测量元素的浓度范围来决定。通过激发样品，观察元素的信号强度，调整检测器的高压，使得对低浓度元素能保证足够的灵敏度，而对高浓度的元素不溢出。
对于配置高动态检测器的辉光放电发射光谱仪，仪器自动根据元素谱线的强度调节检测器负高压。
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