鋼鐵分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

       在第7條和第8條中給出的材料中，化合物（如TiO2, SiO2, Al2O3等）的含量和其它的特性，如燒失量或水含量，要定值。圖4.1顯示了在COMAR庫中作為所有鋼鐵分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的各個(gè)部分，不同類型材料的分布情況。
      

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的生產(chǎn)者

       當(dāng)今最重要的鋼鐵產(chǎn)品分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者有：

• 國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST（美國）
• 歐洲EURONORM-CRM生產(chǎn)者集團(tuán)，成員有：英國（BAS）、法國CTIF和IRSID、德國鋼鐵有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)工作組，包括BAM、VDEh和研究鐵的MPI, 還有瑞典/芬蘭的NCRMWG。歐盟的IRMM，前身是BCR，它為許多不同的領(lǐng)域生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，而不生產(chǎn)鋼鐵分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（煤例外），因?yàn)闅W洲EURONORM-CRM生產(chǎn)者集團(tuán)的存在。
• 中國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心
• 日本鋼鐵聯(lián)合會(huì)（JISF）
• ISO TSNIICHM（俄國）

       另外，還有其他一些公司生產(chǎn)鋼鐵分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，或出售他們內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。除了很好確定有證元素含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)外，還有再校準(zhǔn)和飄移控制的樣品，如火花發(fā)射光譜儀（spark emission spectrometers）用的樣品。這些標(biāo)準(zhǔn)化或建立的樣品必須非常均勻，而元素含量的精確認(rèn)識(shí)則不那么重要。在測量這些樣品時(shí)，只把產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度與以前的測量比較以排除任何飄移效應(yīng)。有許多生產(chǎn)者專門生產(chǎn)這些標(biāo)準(zhǔn)化樣品，如MBH分析有限公司或SPEKTRARAT和其它。

樣品形狀

       在4.1.3中，對(duì)不同形狀的CRM與它們所用于的方法之間的關(guān)系進(jìn)行了一般評(píng)論。通常，鋼鐵分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有三種形狀（圖4.2）。
      

       圓盤狀致密樣品 致密樣品用于校準(zhǔn)、再校準(zhǔn)和使用SD-OES和XRF的質(zhì)量控制測量。因?yàn)槿垠w在鼓風(fēng)爐中的停留時(shí)間現(xiàn)在仍在減少，所以經(jīng)常是沒有足夠的時(shí)間用傳統(tǒng)或濕化學(xué)分析方法來分析以控制熔體的成分。因此，樣品取自于熔化的金屬，在固化和冷卻后用火花發(fā)射光譜法直接進(jìn)行分析。致密樣品重要性不斷增加的另一個(gè)原因就是—作為分析儀器技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果—用SD-OES測定的非金屬元素，如氮的可能性�？紤]到這些技術(shù)的可能性，生產(chǎn)者給氮含量定值的致密形狀標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量不斷增加。（歐洲EURONORM-CRM生產(chǎn)者集團(tuán)有一個(gè)計(jì)劃，為7種現(xiàn)有的EURONORM標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的氮含量定值）

       在生產(chǎn)致密標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，控制樣品的均勻性是極端重要。在把熔解材料鑄造成棒生產(chǎn)樣品時(shí)，就存在棒中不均勻的可能性，即棒的頂部和底端存在差別，而樣品就是把這樣的棒切割成小塊制成的。當(dāng)溶體鑄造耗時(shí)較長引起揮發(fā)性元素流失時(shí)，也可能有不均勻問題。另外一方面，由于在溶體的固化過程中的偏析效應(yīng)，可能使樣品從外到內(nèi)存在不均勻性。一種獲得均勻致密樣品的方法是將溶體在惰性氣體氛圍中（如氬中）霧化制成微粒，然后進(jìn)行粉末高溫等靜壓[4.12]。

       碎屑或粉末樣品 粉末或碎屑形狀的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要用于濕化學(xué)分析。它們用作校準(zhǔn)物質(zhì)，也就是使用AAS或ICP-OES進(jìn)行溶液分析。如果標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)基體與樣品基體相似或相同，與使用商業(yè)的或自制的標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)相比，使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是考慮了所有來自于基體的影響。

       粉末或碎屑形狀的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)—作為致密樣品—的第二種重要用途是在測量大量系列樣品時(shí)控制分析方法的準(zhǔn)確度或控制漂移效應(yīng)。另外，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)還用于確認(rèn)新的分析方法。一方面，必須檢查要確認(rèn)的分析方法是否適合不同類型的基體，而另一方面，必須借助標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來測定一些重要參數(shù)，如濃度范圍、復(fù)原值、方法標(biāo)準(zhǔn)偏差和實(shí)驗(yàn)室間標(biāo)準(zhǔn)偏差等。但是，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度也考慮到。

       使用碎屑形狀標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，重要的一點(diǎn)是保留樣品量不要低于最小值（最小顆粒數(shù)），因?yàn)椴煌�顆粒間的任何可能的不均勻性都將要被排除。顆粒間的不均勻性問題在生產(chǎn)過程中已經(jīng)加以考慮了。例如，根據(jù)鐵合金的粒度，已知顆粒間存在碳的不均勻性。在富碳鑄鐵的粉碎過程中，石墨有時(shí)會(huì)沉淀。因此，在把這種物質(zhì)調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之前，有必要除去石墨沉淀。一般來說，不同粒度分量之間必須確保沒有不均勻性，否則就必須丟棄那些不均勻的分量。

       如果用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)，必須記住測量中的不確定度會(huì)增加，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度變?yōu)榭偛淮_定度的一部分。由于不確定度較高，如果必需需要高準(zhǔn)確度情況下，就應(yīng)避免用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)；例如，鐵合金的主要成分的測定，這里材料價(jià)格取決于主要成分含量。

       球形、棒狀等的特殊形狀樣品

       鋼鐵實(shí)驗(yàn)室中對(duì)非金屬的氮、氧、硫、碳的測定通常使用分析儀器進(jìn)行的，被分析物在坩堝中燃燒或載氣熱萃取后紅外線或熱導(dǎo)探測。現(xiàn)今，一些上面提到的元素使用火花發(fā)射光譜法測定。燃燒或載氣熱萃取的儀器通常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來校準(zhǔn)。用純化學(xué)品或氣體進(jìn)行校準(zhǔn)的缺點(diǎn)是考慮任何基體效應(yīng)。尤其對(duì)氧氣的測定，己有幾種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可用于分析儀器的校準(zhǔn)。鋼溶體中氧含量必需要檢查，因?yàn)檫@種元素使固化過程不穩(wěn)定，在固化的鋼中產(chǎn)生許多小氣泡，使鋼屈服強(qiáng)度受到影響（susceptible to unyieldingness）。

       小棒或球狀樣品很適合于做校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，因?yàn)樵跍y量之前通過化學(xué)浸蝕（chemical picking）很容易就可以去除表面的氧化物層。也有一些材料鍍了很薄的一層金（如ECRM 099-1）。這些材料不用任何預(yù)處理就可以直接放進(jìn)氧氣分析器儀的坩堝里，因?yàn)樗鼈兊谋砻鎸?duì)氧化作用是惰性的。一些氧和氮測定用的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)列于表4.3中。
      

未來的發(fā)展

       鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢是制造時(shí)間減少，如溶體在高爐（blust furnace）中的停留時(shí)間。因此，分析測量必須要很快才行。這樣的結(jié)果是儀器分析方法正在逐步替代傳統(tǒng)的分析方法。另一個(gè)原因是實(shí)驗(yàn)室里的雇員在減少，所以不大可能在元素測定時(shí)使用耗時(shí)的分析方法。許多儀器方法要求致密的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來校準(zhǔn)，與致密樣品相比，碎屑形狀樣品的重要性在減少。對(duì)以聯(lián)合實(shí)驗(yàn)建立有證值并只使用純物質(zhì)校準(zhǔn)的濕化學(xué)方法或分析技術(shù)進(jìn)行定值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者來說，工業(yè)實(shí)驗(yàn)室分析能力的消失也是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。

       除了以上提及的元素以外，其它一些元素越來越受到關(guān)注，例如：

• 合金鋼中的鈣。加入少量的鈣可以改善材料鑄造和車削性能[4.38]。
• 環(huán)境敏感元素,因?yàn)檎�府指令要求，如�?duì)包裝材料工業(yè)。由于這些元素通常只是微量，考慮檢測限及其它參數(shù)可用于定值分析的分析方法需求日益增加。如ICP-MS這樣新的靈敏分析方法被用來測定這些微量元素。

       除了總的元素含量外，對(duì)其他特性的關(guān)注也在增加。用于核工業(yè)的鋼中硼的同位素分布就是一個(gè)例子。另一關(guān)注點(diǎn)是某元素的類型，如鋁在鋼中的酸溶解部分和不溶部分，或礦石中除了總含鐵量外Fe（Ⅱ）的含量。