X熒光光譜法測定高速工具鋼中鉻錳鎢鉬釩*

李 濤，安 敏

(蘭州電機廠，甘肅 蘭州 730050)

1 引言

高速工具鋼是機械行業常用材料之一，用傳統化學方法測定其中主要合金元素，步驟繁瑣且時間冗長，已不能適應現代化生產需求，而采用原子吸收、ICP等先進手段，由于首先要溶解樣品和制備溶液，也要耗費不少時間。而使用X射線熒光能譜儀測定合金鋼中主要合金元素是一種簡便、快捷、有效的測試方法。

能量色散——X熒光能譜儀是近年來發展迅速的X射線分析儀器，其價位遠低于X射線波譜儀。因其優良的性價比、寬廣的分析范圍、靈活的分析方法、簡單的制樣操作、滿意的分析結果以及低廉的運行成本，深得廣大化學分析工作者的青睞。逐步在鋼鐵、冶金、有色金屬、合金、水泥、陶瓷、貴金屬、玻璃、石油化工、耐火材料、塑料、電子產品、食品、醫藥等眾多領域得到廣泛應用［1］。

無標樣基本參數法是能量色散——X熒光光譜分析的一種重要分析方法，是化學分析工作者對未知樣品進行定性、半定量、定量分析的簡便快捷工具。但要掌握好這種方法，作出準確數據并不容易，需在實踐中不斷積累經驗。針對不同基體、不同元素及含量的樣品，要選擇好適當的分析條件及譜處理方式［2］，才能達到理想效果。

筆者探討了用能量色散——X熒光光譜法中無標樣基本參數法定量測定高速工具鋼中鉻錳鎢鉬釩等主要合金元素，從制樣、采譜條件、譜處理方法等方面進行試驗和討論，通過對測定結果進行統計分析，本方法有較好的精密度和準確度，測定偏差在化學分析法允許范圍內，有一定的推廣和應用價值。

2 試驗部分

2.1 儀器與試劑

QuanX EC型能量色散——X熒光能譜儀(美國熱電集團)，DY-30型電動壓片機(天津科器)。高速工具鋼標準樣品6個(瓶裝粒狀標樣5個、塊狀標樣1個)。

2.2 試驗方法

(1)試樣制備 在24 mm的壓片模具中放置3～5 g粒狀標準樣品，在25 t壓力下壓制試樣，并保持60 s，塊狀標樣表面處理干凈，可直接測試。

(2)采譜條件設置及譜處理方式 試驗中采譜條件設置如下:準直器為8.8 mm;管電壓為26 kV;管電流自動;濾光片Pd Medium;樣品室環境為空氣;采譜時間為50 s;采譜比率為中;分析技術為無標樣基本參數法。譜處理方式如表1所列。

表1 譜處理方式

3 結果與討論

3.1 譜線及激發電勢的選擇

譜線的選擇需要考慮多種因素的影響，包括譜線重疊干擾，高能量譜線對低能量譜線的增強效應等。釩～鎢最靈敏X射線(即Ka線，鎢La線因激發電勢太高，超出儀器管電壓最高設置，應取Lb線)激發電勢分別為V 4.949，Cr 5.411，Mn 5.895，Fe 6.400，Mo 17.443，W 8.396。從V～W最小的激發電勢為4.949 kV，最大激發電勢為17.443 kV，平均激發電勢為8.6 kV。根據能量色散X——熒光光譜法常用激發電勢(即管電壓)為其元素激發電勢3～5倍的原則，分別選定激發電勢(即管電壓)為24 kV、26 kV、28 kV、30 kV進行試驗，結果當激發電勢為26 kV時測定數值偏差較小、準確度較高。

3.2 譜處理方式的選擇

QuanX EC型能譜儀對待測元素特征X射線強度的攝取方式有GROSS，NET，XML-FITTINGHE和DERIVATIVE四種不同方式，通過不同的計算模式對強度進行積分運算。同一元素的特征X射線強度，通過四種不同的提取方式，計算結果往往有很大差異。需要根據實際情況，即每一元素的特征X射線強度譜圖，靈活選擇譜處理方式，才能達到理想效果。本法中除Mn元素是無標樣基本參數法中默認的譜處理方式及譜強度提取范圍外，其它元素的譜處理方式及譜強度提取范圍均是根據反復多次試驗確定下來的。

3.3 樣品粒度的影響

本方法選用五瓶粒狀標樣及一塊塊狀標樣(粒度大小不一)，試驗結果(準確度)并無明顯差異，說明用無標樣基本參數法測定樣品時，樣品粒度大小對測定結果影響很小，可忽略。

3.4 壓片機壓力的選擇

將五瓶粒狀標準樣品分為15 t、20 t、25 t、30 t幾種，壓力壓片后分別進行測定，結果表明隨著壓力增大，熒光強度逐步增加，當壓力達到25 t以后，熒光強度不再增大而趨于穩定。本法選定壓力為25 t。

3.5 試驗結果

3.5.1 方法的精密度

按試驗條件對其中1個高速工具鋼標準樣品(174 W18Cr4V)平行測定6次，結果如表2所列。由表3可知，各元素測定結果的相對標準偏差除錳較高外，其它元素測定結果的相對標準偏差均小于5%，符合儀器測定的精密度要求。

表2 精密度試驗結果(n=6)

3.5.2 方法的準確度

按試驗條件分別測定6個高速工具鋼標準樣品，測定結果如表3所列。從表4可知，用無標樣基本參數法測定高速工具鋼中主要合金元素，測定值與認定值吻合，測定偏差在化學分析法允許范圍內。本方法的精密度和準確度均符合相關國家標準，可滿足實際生產分析要求。

表3 準確度試驗結果

4 結論

使用能量色散——X熒光光譜法中無標樣基本參數法定量測定高速工具鋼及其他合金中的主要合金元素，有較好的精密度和準確度。而且制樣簡單(塊狀、粒狀、粉末狀均可)、速度快、運行成本低，是一種方便、快捷、有效的測試方法。

［1］ 桂立豐，吳 誠.機械工程材料測試手冊［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，1996.

［2］ 吉 昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析［M］.北京:科學出版社，2005.