ICS77.080.01 H 11 YB 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/T 4307-2012 钢铁及合金 氧、氮和氢含量的测定 脉冲加热惰气熔融-飞行时间质谱法 (常规法） Iron, steel and alloy-Determination of oxygen, nitrogen and hydrogen contentsTOF-mass spectroscopy method after fusion in a current of inert gas(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 4307—2012 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准的附录A、附录B和附录C是资料性附录。 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、北京纳克分析仪器有限公司、广州禾信分析仪器有限公司、中 国科学院金属研究所。 本标准主要起草人：杨植岗、王蓬、沈学静、朱跃进、胡少成、马红权、杨倩倩、周振、高伟、崔秋红、罗倩 华、王海舟。 本标准为首次发布。 YB/T 4307—2012 钢铁及合金氧、氮和氢含量的测定 脉冲加热惰气熔融-飞行时间质谱法（常规法） 1范围 本标准规定了用脉冲加热情气熔融-飞行时间质谱法测定钢铁及合金中氧、氮和氢含量方法。 本标准适用于钢铁及合金中氧、氮和氢含量的测定。测定范围见表1。 表 1测定范围 元素 测定范围(质量分数)/% 氧 0.0005~0.020 氮 0.001~0.10 氢 0.00005~0.001 2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，仅均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 将预先制备好的试料置于加样口，投入经脱气处理的石墨埚中，在氨（氩或氮)气流中高温熔融，试 料中的氧呈一氧化碳析出，氮呈氮气析出，氢呈氢气析出，经支流扩散式接口，导人飞行时间质谱检测器 进行测定。 用钢铁标准样品建立校准曲线。 4试剂与材料 除非另有说明，仅使用分析纯试剂。 4.1高纯氨（或氩、氮）气，质量分数不小于99.999%。 4.2动力气 工业氮气、工业氩气或压缩空气，其杂质（油和水)的质量分数小于0.5%。 4.3四氯化碳（或乙醚）。 4.4丙酮。 4.5真空油脂。 4.6无水高氯酸镁，粒度为1.2mm~2mm。 4.7氢氧化钠，粒度为0.7mm~1.2mm。 4.8玻璃棉。 1 YB/T43072012 4.9标准样品。 4.10石墨埚，采用高纯或光谱纯石墨加工而成。 5仪器与设备 5.1脉冲加热情气熔融-飞行时间质谱分析仪。 包括脉冲加热炉、质谱检测系统、毛细管进样系统及辅助净化系统。仪器示意图见图1。 提取炉控制 质谱检测 钢瓶气体 打印报表 实时监控/报警 远程传输 终端显示 标准气体 信号采集 数据处理 5 电路系统 熔融或燃烧炉 气路系统 离子源 质量分析器 加速区 联用接口 冷却系统 检测器 净化、转化系统 一载气气源； 提取装置； 3-联用接口； 一质谱仪； 计算机及软件； 5 结果输出。 图1脉冲加热情气熔融-飞行时间质谱分析仪示意图 5.2钳，夹时使用。 5.3标准气体进样装置。 5.4超声波清洗器。 6取制样 按照GB/T20066或适当的钢铁国家标准取制样。 7分析步骤 7.1 仪器准备 放置脉冲加热情气熔融-飞行时间质谱仪的实验室应防震、洁净，般室内温度应保持在20℃～ 30℃，相对湿度应小于70%。 按照仪器制造厂家提供的说明书要求开机，确认仪器各参数指示在指定范围。检查仪器净化装置和 2 YB/T 4307--2012 辅助净化系统的过滤器和试剂是否有效，若失效应更换。必要时，对仪器进行漏气检查， 设置仪器参数，稳定仪器。若长时间关机，开机后应运行足够长的时间，使仪器稳定；更换过滤器、净 化试剂后仪器处于非作业状态，应通过2~3次空烧后稳定仪器。系统空白应保持相对稳定。 7.2试料 称取0.5g~1.0g试样，精确至0.001g。用合适的溶剂（4.3或4.4)清洗，必要时应用超声波清洗器 (5.4)清洗，用热风吹干。 7.3空白试验 测试试料前，先进行以下空白试验： 将石墨埚（4.11)置于加热炉上，在分析条件下加热脱气。按照厂家说明书操作加热炉，测量3次 空白值，并计算空白平均值。 7.4校准曲线建立 用3个5个基体与试料尽可能相同的有证参考物质（4.9)作为校准样品，或选择3个～5个不同定 量体积的标准气体作为校准样品，按照仪器说明书的要求执行校准程序。 每个校准样品分析3次，取各元素分析谱线质谱信号的平均值，扣除空白后，绘制氧、氮和氢的校准 曲线。 用中间含量或参与校准的任一种标准样品的分析结果验证校准的可靠性。各元素分析结果均处于 该标准样品标准值不确定度范围内，则执行后续程序。否则重复上述操作过程。 7.5测量 7.5.1按仪器说明书的要求输入样品信息。 7.5.2用专用铜刷清扫进样通道与脉冲炉膛，将试料（7.2)装入加样器，在加热炉内装入石墨埚 (4.10)。 7.5.3按附录C中条件设置仪器参数。 7.5.4仪器按预先设定的程序自动完成整个测量过程。在仪器软件的主界面，绘制出试料中各元素熔 融释放曲线，测量结束后自动显示测定结果。 7.5.5待加热炉冷却后，移出旧埚，清洁炉腔和气路系统，准备下次测量。 7.5.6在连续测量几个样品后，可测量一个标准样品，用于监控仪器漂移和验证最初校准的有效性。 8精密度 本标准的精密度试验是在2011年由6个实验室分别对钢中6个水平的氧、氮和氢进行测定，每个实 验室对每个水平的氧、氮和氢按GB/T6379.1规定的重复性条件下测定3次。所用试样列于附录A中 表A.1。 对各实验室报出的原始数据（测定值，见附录B)按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) 重复性限r 再现性限R 氧 0.00005~0.020 r=0.0005222+0.07227m R=0.0006890+0.07962m 氮 0.0010~0.10 r=0.00005297+0.08784m R=0.00005941+0.1087m 氢 0.00002~0.0010 =0.000004082+0.2695m R=0.000002168+0.2906m 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； 3 YB/T4307—2012 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。 试验报告 9 试验报告应包括下列内容： 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； (P 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/T4307——2012 附录A (资料性附录) 脉冲加热惰气熔融-质谱法测定钢铁中氧氮氢共同实验所用样品 表A.1 含量（质量分数)/% 试样 氧 氮 氢 GSB03-2466-2008 0. 0199 0.0055 碳素钢 GSB03-1682-2004 0.0133 0.0118 不锈钢 GSB03-1679-2004 0.0115 0. 0025 碳素钢 GSB03-2467-2008 0.0112 0. 0084 纯铁 GSB-03-1680-2004 0. 0074 0. 0351 不锈钢 GSB-03-2468-2008 0. 0038 0.0820 不锈钢 GSB03-2461-2008 0. 0022 0.0110 轴承钢 GSB03-2463-2008 0.00084 0. 0076 轴承钢 YSBS20601-2007 0.00088 不锈钢 0. 0005 LEC0501-529 AR557 0.00038 AR555 0.00028 LECO 762-747 0.00018 AR546 0.000063 5