书 书 书犐犆犛 ７７ ． ０４０ ． ９９ 犎 ２４ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３７７９３ — ２０１９ 钢坯枝晶偏析的定量分析方法 犙狌犪狀狋犻狋犪狋犻狏犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犱犲狀犱狉犻狋犻犮狊犲犵狉犲犵犪狋犻狅狀犻狀狊狋犲犲犾犫犻犾犾犲狋狊 ２０１９  ０８  ３０ 发布 ２０２０  ０７  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 。 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 ： 首钢集团有限公司 、 冶金工业信息标准研究院 、 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 。 本标准主要起草人 ： 严春莲 、 鞠新华 、 孟杨 、 柳洋波 、 尹立新 、 邓素怀 、 贾惠平 、 颜丞铭 、 栾燕 、 张珂 、 吴园园 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３７７９３ — ２０１９ 钢坯枝晶偏析的定量分析方法 １ 　 范围 本标准规定了利用电子探针分析仪对钢坯枝晶偏析进行定量分析的检测条件 、 标样选择 、 操作步骤 、 数据处理及检测报告 。 本标准适用于枝晶偏析元素含量在 ０．０１％ （ 质量分数 ） 以上的钢坯 。 铸锭 、 铸件 、 钢材等也可参照使用 。 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 ／ Ｔ４９３０ 　 微束分析 　 电子探针分析 　 标准样品技术条件导则 ＧＢ ／ Ｔ１３２９８ 　 金属显微组织检验方法 ＧＢ ／ Ｔ１５０７４ 　 电子探针定量分析方法通则 ＧＢ ／ Ｔ１５６１６ 　 金属及合金的电子探针定量分析方法 ＧＢ ／ Ｔ１７３６０ 　 钢中低含量 Ｓｉ 、 Ｍｎ 的电子探针定量分析方法 ＧＢ ／ Ｔ２１６３６ 　 微束分析 　 电子探针显微分析 （ ＥＰＭＡ ） 　 术语 ＧＢ ／ Ｔ３２０５５ — ２０１５ 　 微束分析 　 电子探针显微分析波谱法元素面分析 ＪＪＦ１０５９．１ 　 测量不确定度评定与表示 ＪＪＧ９０１ — １９９５ 　 电子探针分析仪 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ２１６３６ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 枝晶偏析 　 犱犲狀犱狉犻狋犻犮狊犲犵狉犲犵犪狋犻狅狀 固溶体合金按树枝晶方式生长时 ， 先结晶的枝干与后结晶的枝间存在着成分差异的现象 。 ３ ． ２ 面分析 　 犿犪狆狆犻狀犵犪狀犪犾狔狊犻狊 将电子探针分析仪的分光晶体调整到待测元素特征 Ｘ 射线波长的位置 ， 采用电子束扫描或样品台移动方式使电子束相对于试样沿 犡 、 犢 方向做直线移动 ， 记录 Ｘ 射线强度的变化 ， 获得该元素的浓度分布图像 。 ３ ． ３ 　 线分析 　 犾犻狀犲犪狀犪犾狔狊犻狊 将电子探针分析仪的分光晶体调整到待测元素特征 Ｘ 射线波长的位置 ， 采用电子束扫描或样品台移动方式使电子束相对于试样沿指定方向做直线运动 ， 记录 Ｘ 射线强度的变化 ， 获得该元素的浓度变化曲线 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３７７９３ — ２０１９ ３ ． ４ 累计频率 　 犪犮犮狌犿狌犾犪狋犲犱犳狉犲狇狌犲狀犮狔 犡 将电子探针面分析或者线分析所得元素的含量值按从小到大的顺序排列 ， 含量值相等的数据顺次占位 ， 总数据量是 犖 ， 每个数据的顺序号与总数据量 犖 的比值 。 ３ ． ５ 枝晶偏析比 　 犱犲狀犱狉犻狋犻犮狊犲犵狉犲犵犪狋犻狅狀狉犪狋犻狅 试样枝晶区域偏析元素含量最大值与最小值之比 。 ４ 　 方法概述 根据铸坯成分判断枝晶偏析的元素 ， 在枝晶偏析元素中选择分析元素 。 对铸坯中某一区域利用电子探针对选择的偏析元素进行面分析或线分析 ， 获得该元素的计数强度面分布图或者变化曲线 ， 然后建立该元素的标定曲线对面分析或者线分析数据进行定量化处理 ， 最后将所有该元素的含量值提取出来进行统计处理 ， 计算枝晶偏析比 。 ５ 　 设备和标样 ５ ． １ 　 电子探针分析仪应按 ＪＪＧ９０１ — １９９５ 的规定进行校准 ， 其性能等级应不低于 ３ 级 。 ５ ． ２ 　 电子探针分析仪为高精密的仪器设备 ， 其工作环境应符合 ＧＢ ／ Ｔ１５０７４ 的要求 。 ５ ． ３ 　 标准样品应符合 ＧＢ ／ Ｔ４９３０ 的规定 。 ６ 　 试样准备 ６ ． １ 　 钢坯应在有代表性的位置切取试样 ， 取样部位应在产品标准或合同中规定 。 试样尺寸应符合电子探针分析仪的分析要求 。 试样观察面宜不小于 １００ｍｍ ２ 。 ６ ． ２ 　 试样制备按 ＧＢ ／ Ｔ１３２９８ 规定方法将试样研磨 、 抛光 ， 抛光后的试样应平整 、 清洁和干燥 ， 用金相显微镜检查表面 ， 确认不存在污染及其他制样缺陷 。 ６ ． ３ 　 如果试样需要镶嵌 ， 则镶嵌后的试样应保证有良好的导电性 ， 并符合 ＧＢ ／ Ｔ３２０５５ — ２０１５ 中 ４．２ 的规定 。 ７ 　 分析步骤 ７ ． １ 　 按 ＧＢ ／ Ｔ１５０７４ 的规定完成测量前的准备工作 。 ７ ． ２ 　 选择一种枝晶偏析元素作为分析元素 。 按照 ＧＢ ／ Ｔ１５０７４ 和 ＧＢ ／ Ｔ１５６１６ 选择加速电压 、 束流 、 束斑直径 、 被检测 Ｘ 射线的线系 、 采集步长 、 驻留时间等检测条件 。 扫描步长应与束斑直径保持一致 。 分析方法可选择面分析或者线分析 ： ａ ） 　 对于面分析 ， 分析区域应含 １０ 根以上二次枝晶 ， 其面积不小于 １ｍｍ ２ ， 数据采集量应超过 １００００ 个 ； ｂ ） 　 对于线分析 ， 分析区域应选取几条有代表性的线段 。 推荐水平方向取 ３ 条线段 ， 且 ３ 条线段等分待测区域 ； 垂直方向取 ３ 条线段 ， 且 ３ 条线段等分待测区域 ； 每条线段长度应不小于 １ｍｍ ， 分析线段所在区域面积应不小于 １ｍｍ ２ ； 数据采集量应不小于 １０００ 个 。 ７ ． ３ 　 完成所选择元素的面分析或线分析 ， 获得该元素计数强度的面分布图或变化曲线 。 锰元素枝晶偏析定量分析推荐按附录 Ａ 设置检测条件 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ３７７９３ — ２０１９ ７ ． ４ 　 按照 ＧＢ ／ Ｔ１５０７４ 的规定选择标样 。 ７ ． ５ 　 按照 ＧＢ ／ Ｔ１７３６０ 规定的方法建立分析元素的标定曲线 ， 参数设置同 ７．２ 。 ７ ． ６ 　 利用该元素的标定曲线对计数强度的面分布图或变化曲线进行定量化处理 ， 将分析区域内该元素的计数强度转化为含量值 。 ７ ． ７ 　 将分析区域内该元素的含量值导出存储 。 ７ ． ８ 　 将存储数据导入 Ｍａｔｌａｂ 或其他数据分析软件进行统计处理 ： ａ ） 　 去除非正数的数据 。 ｂ ） 　 去除属于夹杂物 （ 如硫化物 、 氧化物 ）、 析出物 （ 碳化物 、 氮化物 ） 和异物等引入的异常数据 。 ｃ ） 　 将该元素的所有含量值按从小到大的顺序排列 ， 含量值相等的数据顺次占位 ， 总数据量是 犖 ， 以每个数据的顺序号除以 犖 得到累计频率 犡 。 如果以累计频率 犡 为横坐标 、 元素含量值为纵坐标绘制曲线 ， 可以得到一条元素含量的变化曲线 。 ｄ ） 　 计算 犆 ｍｉｎ （ 最小值 ） 和 犆 ｍａｘ （ 最大值 ）。 犆 ｍｉｎ 是最小含量区间 （ ０ ～ 犡 ） 的算术平均值 ； 犆 ｍａｘ 是最大含量区间 （ １－ 犡 ～ １ ） 的算术平均值 。 累计频率 犡 可取 ０．０５ ～ ０．２０ ， 由供需双方协商决定 。 如无特殊规定 ， 推荐 犡 取 ０．１５ 。 ７ ． ９ 　 根据式 （ １ ） 计算偏析比 ： 犛犚 犡 ＝ 犆 ｍａｘ 犆 ｍｉｎ ……………………（ １ ） 　　 式中 ： 犛犚 犡 ——— 累计频率 犡 下的偏析比 ； 犆 ｍａｘ ——— 含量最大值 ； 犆 ｍｉｎ ——— 含量最小值 。 ７ ． １０ 　 车轮钢 ３８０ＣＬ 板坯锰枝晶偏析定量分析面分析实例参见附录 Ｂ 。 车轮钢 ３８０ＣＬ 板坯枝晶偏析定量分析线分析实例参见附录 Ｃ 。 ８ 　 测量不确定度 枝晶偏析比测量结果的不确定度来源于元素含量最大值和最小值的测量不确定度 。 元素含量测定值不确定度的主要来源有试样制备 、 仪器校准 、 分析参数 、 标准样品 、 标定曲线等 。 不确定度的评价可按照 ＪＪＦ１０５９．１ 执行 。 ９ 　 检测报告 检验报告宜包括如下内容 ： ａ ） 　 本标准编号 ； ｂ ） 　 分析条件 （ 包括加速电压 、 束流 、 束斑直径 、 扫描步长 、 驻留时间等 ） 和分析元素 ； ｃ ） 　 使用的标样 ； ｄ ） 　 检验钢种 、 规格 ； ｅ ） 　 分析方法 ； ｆ ） 　 枝晶偏析比 ； ｇ ） 　 实验设备及分析软件 ； ｈ ） 　 检验日期 ； ｉ ） 　 检验者姓名 。 ３ 犌犅 ／ 犜 ３７７９３ — ２０１９ 附 　 录 　 犃 （ 资料性附录 ） 锰枝晶偏析定量分析检测条件 一般情况下 ， 锰元素的枝晶偏析比较典型 。 对锰元素 ， 推荐按表 Ａ．１ 设定设备的检测条件 。 表 犃 ． １ 　 锰枝晶偏析定量分析检测条件 项目 检测条件 分析晶体 ＬＩＦ 晶体