钢铁化学元素检验国内外标准概述

摘要：经几代人的努力，至目前为止，我国已制订的钢铁化学分析方法国家标准（GB 223）共35个元素（项目）76个分析方法，除7个原子吸收光谱、3个极谱和2个定氧方法外分别为光度法、重量法和滴定法。此外还制订了碳素钢、中低合金钢和不锈钢的2个光电光谱分析方法（GB 4336-84和GB 11170-89）。钢铁化学分析方法国家标准从内容和形式等方面逐步与国际、国外先进标准接轨。

关键词：钢铁化学分析 元素检验 标准

柯瑞华等曾对90年前的国外分析方法标准作过介绍[1]。本文就现行国标（98年）和国际、国外标准（ISO 98年、ASTM 98年、BS 97～98年、ΓOCT 96年）的现状、特点作一介绍和述评，并展望今后国标的制、修订工作。

一、钢铁化学分析方法国家标准的特点

从86年开始，按照GB 6379-86《测试方法精密度 通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性》开展各分析方法的实验室间共同试验，对测试数据进行统计回归，至目前已制订了61个分析方法的精密度重复性（r）和再现性（R），代替了以往协商制订的允许差，从而大大提高了方法精密度水平，使分析方法标准制订中不可缺少的精密度共同试验及其表示方法与国际、国外先进标准接轨 。从各方法已制订的重复性和再现性参数而言，多数达到且少数超过国际、国外同类方法标准的精密度水平，表明我国分析方法标准具有较高的综合水平。

所制订的分析方法标准体现了我国在有机试剂合成，显色剂、掩蔽剂及其分析体系研究和应用的成果。现行分析方法标准体现了标准所要求的先进性、科学性和实用性，广泛应用于标准物质分析、质量监督检验、产品贸易检验、仲裁分析和日常分析中。愈来愈多的实验室将学习和实施分析方法标准作为日常质量活动的基本内容。

二、国际、国外先进标准动态

近年来ISO、JIS等对钢铁化学分析方法标准的制修订倾注了极大热情。至98年ISO制订了18个元素44个分析方法标准，其中近一半的方法是92年后制订的，另有13个方法正处于制订的DIS或CD阶段，多个方法处于共同试验阶段。JIS制订了25个元素80个化学分析方法，另外制订了包括18个元素的27个AAS法（JIS G1257-94）、11个元素的ICP-AES法（JIS G1258-89）、28个元素的火花放电AES法（JIS G1253-95）和31个元素的X荧光光谱法（JIS G1256-97）。化学分析法中94年后修订的占56%。ASTM在E350、E351、E352、E353中制订了24个元素41个分析方法（97年确认，不含重复的方法）。BS在98年确认的有20个元素52个方法，其中大部分方法是90年代初修订的。而俄罗斯近年来未对前苏联的钢铁化学分析方法标准进行修订，其96年的目录上ΓOCT 12344～12366仍是80年代修订的方法，包括27个元素78个方法，只是97年修订了包括18个元素的钢的光电光谱分析法（ΓOCT 18895-97），各标准的方法分类见下表。

JIS、BS分析方法标准修订的特点之一是积极采用先进的ISO标准。94年来JIS在硅、碳、硫、磷、镍、铬、铝、钙、铜、钒、氮等元素的分析方法中有选择地等同等效采用了22个ISO方法，JIS G1257-94的27个AAS方法中有6个方法等同采用ISO方法。BS标准中52个方法中亦有 24个方法等同等效采用ISO方法。这种举措有效缩短了本国标准与ISO之间的距离。

近年来，ASTM没有像JIS标准致力于化学分析方法的研究和修订。80年代来，ASTM也废除了一些不常用的化学分析方法（如碳的重量法、电导法，硫的重量法，氮的蒸馏滴定法等），但仍保留了一些如汞阴极电解分离铁，使用氰化钠作掩蔽剂的方法。BS的某些化学分析方法亦显得落后和陈旧。

三、我国钢铁化学分析方法标准制修订展望

我国的钢铁化学分析方法标准有自己的特色，特别是湿法化学分析方法的优势在国际上得到了认可。98年分别在卢森堡和瑞典举行的ICASI（国际钢铁化学分析者委员会）第四次会议、ISO/TC17/SC1第17次年会认为，现在有许多诸如重量法、容量法之类的分析只有中国和日本能做，欧美一些国家已没有人能做此类项目了[12]。虽有优势，但不可否认，与国际、国外标准相比尚有明显不足，今后国标的制修订还有很多工作要做。

1.仪器分析方法标准的研究、制订与国际、国外先进标准有明显的差距。国标7个AAS方法，均为直接测定。JIS制订了18个元素AAS方法，几乎包括了钢中所有能用AAS方法测量的元素，ISO制订了11个包括火焰和电热的AAS方法，ASTM制订了11个包括直接和分离后的AAS方法。ICP-AES、DCP-AES、红外和热导法、X荧光光谱法等均出现在ISO、JIS、ASTM等标准中。事实上在我国大、中型金属材料分析实验室已广泛采用这些仪器分析方法代替日常的化学分析，具有良好的实验基础，但至今尚无相应的方法标准。在标准物质分析、质量监督检验及日常分析中迫切需要有相应仪器分析方法来统一和规范仪器的校准、操作和量值的传递。GB 4336-84和GB 11170-89两个光电光谱分析法，分别包括了17个元素和12个元素，前者未作精密度试验，规定的允许差明显偏大。另从测量元素及范围、测量条件论述和方法精度等与JIS G1253存在明显差别。研究和制订红外吸收法测定碳、硫、氧，热导法测定氮、ICP-AES多元素测定、拓展AAS分析方法是制订国标的当务之急。

2.GB 223中涉及的元素和方法不少，但痕量成份分析方法不多，且有些方法不甚理想。随着材料科学的发展，纯净钢、超纯净钢及高性能合金材料的研制，要求钢中磷、硫、氧、氮及某些杂质元素含量控制在μg/g级。GB 223中硼、锑、铋、砷、铅、钙、镉、碲的测量下限在10μg/g下，这些方法均预先经共沉淀、萃取、蒸馏或巯基棉分离后再用适当方法测定（钙为直接AAS法），复杂的分离加上难以控制的空白，使一些方法在实践中难以推广。

3.积极采用国际、国外先进标准。通过比对、验证试验，将适合我国实验室条件、有价值的国际、国外标准方法等同、等效采用为国家标准方法。最近审定的GB/T 223.59磷钒钼酸盐光度法测定磷量（0.001～1.5%）等同采用了ISO 10714-92磷量的方法。JIS、BS在近几年修订的方法中采用了相当量的ISO方法。笔者认为，在红外吸收法、AAS、ICP-AES等分析方法标准制订中，通过验证试验直接采用国际、国外先进标准，或在此基础上补充、完善，不失为一个省时省力的有效途径。

4.注意基础标准的制修订工作。至目前为止，与钢铁化学分析方法标准有关的基础标准有分析方法总则及一般规定，安全技术，分光光度法、原子吸收法和发射光谱法通则等，远少于JIS、ASTM相应的基础标准。其中有些标准缺乏对分析方法制订的指导作用。分析方法基础标准在方法标准与产品标准间、各分析方法间起统一、协调作用，并指导和规范各分析方法标准的试验和起草工作，使分散的分析方法成为一个完整统一的体系。

5.将钢铁及合金中夹杂物和析出相的定性和定量分析方法标准的制修订提到议事日程上来。80年代至90年代在冶金系统中通过共同试验提出过碳钢和低合金钢中氧化夹杂物、硫化物，不锈钢中氧化夹杂物，钢中稀土夹杂物分析的推荐方法，并研制了不锈钢析出相，含钛、含钒、含铌低合金钢析出相的标准物质，可以说我国在夹杂物和析出相的分析和研究方面有一定的基础和实力。但也应看到，当前同内各实验室从事夹杂物和析出相分析和研究人员普遍后继乏人，有必要将一些业已成熟的方法首先作为常规方法介绍到各实验室，作为老一代人的研究成果为今后制订标准作准备。

参考文献：

1. 柯瑞华等，最新国外钢铁及合金化学分析标准方法，北京：中国物资出版社，1992

2. ISO有关钢和铁化学成份测定方法标准文本（98年有效版本）