ASTM SA 751-2010

SA-751-2010

钢制品化学分析方法、实验操作和术语

（除表1和表2中元素符号有编辑性修正外，与ASTM标准A751-01（R06）完全等同。）

序言

本标准的制定意在回答需要有一份获取和报告钢、不锈钢和有关合金的化学分析，包括各个方面的唯一文件。如术语的定义和成品（校核）分析偏差（公差）一类题目要求的解释。而对于取样、符合规定的限制和数据处理上的要求，已制定的产品标准中通常并不很清楚。

本标准打算包含对于测定钢、不锈钢和相关合金的化学成分的所有要求，从而产品标准将只需要包括特殊的修正和例外。

1、范围

1.1 本标准包括钢、不锈钢和同类合金化学分析有关的定义、参考方法、实验操作和指南，也包括湿法化学分析和仪器分析技术。

1.2 对处理化学成分要求、产品分析、剩余元素和参考标准，并对化学分析数据的处理和报告都提供了指导。

1.3 本标准只适用于那些把本标准或其一部分作为要求的产品标准。 1.4 在有争议的情况下，产品标准的要求优先于本标准的要求。 1.5 当需要评定实验室的准则资料时，请参阅使用规程A880。

1.6 本标准无意论述与使用本标准有关的所有安全问题。本标准的使用者有责任在使用之前制定适当的安全卫生规程和确定这种管理限制的使用范围。 2、引用标准 2.1 ASTM标准

A 880 评定检验和检查钢、不锈钢和同类合金的实验室和机构所用准则的实用规程 E 29 为确定与标准的一致性，实验数据中取有效位数的实用规程 E 30 钢、铸铁、平炉铁和熟铁的化学分析方法

E 50 金属化学分析用仪器、试剂和安全预防措施的实用规程 E 59 测定化学成分用钢和铁的取样方法

E 60 金属化学分析用光度和分光光度测量方法的实用规程

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E 212 用杆对杆技术作碳钢和低合金钢光谱分析的试验方法 E 293 采用溶解技术测定低合金钢中酸溶铝的光谱测定试验方法 E 322 低合金钢和铸铁的X射线发射光谱分析的试验方法 E 327 用点对面技术作18-8型不锈钢光发射光谱分析的试验方法 E 350 碳钢、低合金钢、硅电工钢、工业纯铁和熟铁的化学分析方法 E 352 工具钢和其他类似中高合金钢的化学分析方法

E 353 不锈钢、耐热钢、马氏体时效钢和其他类似铬-镍-铁合金的化学分析方法 E 354 高温、电工、磁性和其他类似用途的铁、镍和钴合金的化学分析方法 E 403 用点对面技术作碳钢和低合金钢光发射光谱分析的试验方法 E 404 用点对面技术作碳钢和低合金钢中硼的光谱测定用试验方法 E 415 碳钢和低合金钢真空光发射光谱分析方法 E 421 高纯铁中硅和铝的光谱测定用试验方法

E 485 用点对面技术作高炉生铁真空光发射光谱分析的试验方法 E 548 评定实验室技能用的通用准则指南 E 572 不锈钢X射线发射光谱分析方法 E 663 火焰原子吸收分析用的使用规程 E 743 光谱化学实验室质量保证用导则 E 851 评定光谱化学实验室实用规程 E 882 化学分析实验室的责任和质量控制导则

E 1019 测定钢、铁、镍和钴合金中碳、硫、氮、氧和氢的方法

E 1024 用火焰原子吸收分光光度技术作金属和金属载体矿物化学分析导则 E 1063 以X射线发射光谱测定碳钢和低合金钢中铈和镧的试验方法 E 1086 用点对面激发技术作不锈钢真空光发射光谱分析的试验方法

E 1087 为制备作发射光谱化学分析用试样用浸没取样器从钢包中取熔化钢水样品的实用规程

E 1097 直流等离子体发射光谱分析导则 E 1184 电热（石墨炉）原子吸收分析的实用规程

E 1282 规定金属和合金的化学成分、选取试样操作和定量分析方法的导则

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E 1329 光谱化学分析控制图表的验证及其使用的实用规程 3、术语 3.1 定义

3.1.1 与分析有关的：

3.1.1.1 浇铸或熔炼（以前称包样）分析——向采购方提供的代表一炉钢化学成分的报告并通过分析试样测定，对于标准中指定的元素最好在浇铸过程中取样。 3.1.1.2 产品、检验或鉴定分析——半成品或成品的化学分析，一般用来确定是否与标准要求相一致。产品分析中的规定成分范围通常大于熔炼分析，这是由于考虑到了分析的可再现性偏差（注1）和钢的不均匀性。

注1：除E30试验方法外本标准引用到的所有的化学分析方法包括了关于可再现性数据的精细描述。

3.1.1.3 产品分析偏差（注2）——指规定元素高于最大范围或低于最小范围的允许偏差且只适用于产品分析，而不适用于浇铸和熔炼分析。

注2：术语“分析偏差”常常被误解。它不适用于确定表明与规定化学成分范围相一致的浇铸或熔炼分析，它只适用于产品分析，且只有当某一元素的熔炼分析接近于规定范围时才有意义。例如，UNS S30400不锈钢的铬含量范围是18.00%～20.00%，生产厂报告的某一录好的铬含量是18.01%，用户进行产品分析时科恩能够发现铬含量为17.80%，如果对这一个含量的产品分析偏差是0.20%，产品分析铬含量17.80%是合格的，产品分析铬含量是17.79%就不合格。

3.1.1.4 专利分析方法——指非ASTM出版的非标准分析方法，可追踪到国家标准和技术协会（NIST）(当适用时)或第10节中注明的其他资料来源的有用参考标准。 3.1.1.5 仲裁分析——指采用9.1.1所列的ASTM方法、NIST参考标准或方法、以及双方同意的参考标准进行分析。选择仲裁分析的实验室应由供需双方商定。 3.1.1.6 合格参考材料——指在公认的标准化机构或团体的管辖下，例如国家标准和技术协会（NIST）对化学成分含量专门准备的、分析好的和合格的材料试样，用于供给化学分析实验室作为对比用的精确基准。

3.1.1.7 工作参考材料——指用于常规分析控制和可追踪到NIST标准的其他公认标准（如有适当标准的话）的参考材料。 3.1.2 与元素有关的：

3.1.2.1 特意加入的非规定元素——为达到预期性能由生产厂选择的以控制量加入的某一元素。

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3.1.2.2 残余元素——非特意加入的，在原材料、耐火材料或空气中原有的规定的或非规定的元素。

3.1.2.3 规定元素——根据产品标准要求，控制到规定范围（最大或最小）的元素。 3.1.2.4 痕量元素——以极低浓度，一般小于0.01%出现的残余元素。 4、关于化学成分要求的标准

4.1 E 1282导则推荐用作查阅规定的钢的化学成分的导则。

4.2 规定化学成分限值的推荐实用规程是用来限定每种元素的有效数字的位数，使得小数点右边的位数符合以下要求：

化学浓度 小数点右边最大数字位数 ≤0.010% 0.XXXX或可用ppm表示 ≤0.10% 0.XXX 0.10%～3.00% 0.XX ＞3.0% 0.X

4.3 当成分范围量程为0.10%或3.0%两者之一时，小数点右边的数字位数要由上限所表示的值来确定。

4.4 出于技术上的考虑，可能决定使用小数点右边的数字位数较前述推荐的少。

注3：宜采用减少有效数字位数的建议，例如从18.00%改为18.0%，但是除了有技术理由外，都不应该添加有效数字位数。

5、浇铸或熔炼分析

5.1 生产厂应对材料标准中规定的元素进行分析，分析结果应符合材料标准中规定的要求。

5.1.1 对多次熔炼，无论单个熔炼或单个浇铸分析还是平均的熔炼或浇铸分析都应提出报告。如果熔炼或浇铸的容积差别很大，应根据每一熔炼或浇铸的相对金属量提出熔炼或浇铸分析的加权平均结果提出报告。

5.1.2 对自耗电极重熔材料，一个炉号的定义是从初次熔炼重熔的所有钢锭。从一个重熔钢锭或每一初次熔炼的一个重熔钢锭的产品取得熔炼分析。如果最初的熔炼分析没有达到标准的熔炼（包样）分析要求。应从每一重熔钢锭的产品取一个试样进行分析，并且分析应达到熔炼（包样）分析要求。

5.2 如果熔炼分析所取试样丢失、不够或不能代表该炉号，可以用半成品或成品的产品分析来确定熔炼分析。

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5.2.1 如果用产品分析来确定熔炼分析，产品分析应达到达到熔炼分析所规定的范围，而且第6节中所述的产品分析偏差不适用。 6、成品分析要求

6.1 对成品分析来说，规定的化学成分范围，由于考虑到与分析的再现性偏差和钢的均匀性有关，一般比熔炼分析的范围要大一些（指定的成品分析偏差）。如果对炉号中的任一元素进行多次测定，它们不可以高于或低于规定的范围变化。

6.2 除非单项材料标准许可，成品分析偏差不可用来确定与规定的熔炼或浇铸分析相一致。

6.3若存在成品分析偏差，在单项材料标准或通用材要求标准给出。 7、非规定元素（注4）

7.1 允许报告非规定元素的分析结果。

注4：所有商用金属除规定的元素外，都含有少量的各种元素。对可能存在的每一个非规定元素不可能也没有必要规定范围，尽管存在许多这些元素常常由生产厂做常规测定。

7.2 对特定的元素而不是成组元素（例如：“所有其他元素”，“ 稀土元素”和“剩余元素”）须制定分析限值。 8、取样

8.1 浇铸或熔炼分析

8.1.1 应尽可能在一次熔炼浇铸过程中取样，按照生产厂的看法，它最能代表浇铸的成分。

8.1.2 在熔炼分析试样或分析结果丢失或不够的情况下，或当试样显然不是真正代表该熔炼时，可以从半成品或成品取代表性试样，此时，该试样的分析结果应满足规定要求，且应达到对熔炼分析所规定的范围。

8.2 检验、产品或鉴定分析——除非另有规定，应以最新版本的“实用规程E 59”作为取样指南。 9、试验方法

9.1 本节所列的一些方法适用于钢的化学分析。

9.1.1 下列ASTM湿法化学分析方法可作为仲裁试验方法或标准化仪器分析法的基础：

试验方法 一般说明

E30 方法E350到E354以前的方法

E350 钢的湿法化学分析基础

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E352 工具钢湿法化学分析方法 E353 不锈钢湿法化学分析方法 E354 高镍钢湿法化学分析方法

E1019 钢、铁、镍、和钴合金中测定碳、硫、氮、氧和氢的方法

9.1.2 下列ASTM仪器分析方法、实验操作和指南可用于钢的化学分析，或可用作钢的常规取样和分析用仪器设备的校准和标定的指南

方法 一般说明 E50 仪器、试剂和安全

E60 光度和分光光度测量方法的实用规程 E212 钢的光谱分析（杆对杆技术） E293 酸溶铝的分光光度分析 E322 钢的X射线荧光分析 E327 不锈钢的光谱分析 E403 钢的光谱分析

E404 钢中硼的光谱岑丁（点对面技术） E415 钢的真空发射光谱分析方法

E421 高纯铁中硅和铝的光谱测定用试验方法

E485 用点对面技术作高炉铁的真空发射光谱分析的试验方法

E572 不锈钢的的X射线发射光谱分析方法 E663 火焰原子吸收 E882 可数性和质量控制

E1019 测定钢、铁、镍和钴合金中碳、硫、氮、氧和氢的方法

E1024 火焰原子吸收

E1063 以X射线发射光谱测定碳钢和低合金钢中铈和镧的方法 E1086 用点对面激发技术作不锈钢真空光发射光谱分析方法

E1087 取样

E1097 直流等离子体光谱 E1184 石墨炉原子吸收

E1282 选取试样操作和分析方法 E1329 控制图表的验证和使用

9.2 以下是钢的常规化学分析用的一些普遍认可的方法。这些常规分析是生产厂质量控制/保证计划的基础。若试验结果与标准方法（当适当时）所得的结果相同，则允许采用专利方法。

9.2.1 用X射线荧光光谱仪（XRF）做不锈钢分析，见表2不锈钢规定元素和范围。 9.2.2 用火花发射光谱仪（OES）作不锈钢分析，见表2不锈钢规定元素和范围。 9.2.3 用原子吸收分光光度计作溶液分析。

9.2.4 用光感应耦合等离子体发射光谱仪作溶液分析。

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9.2.5 由燃烧法（在氧气中）测定碳或硫，或两者；和由导热率或红外线探测仪测定CO2或SO2或两者。

元素范围， % 元素范围， % C 0.002-5.0 S 0.0005-0.1

9.2.6 由熔化法（还期中）测定氮或氧；和利用导热率测定N2,用红外线或导热率探测仪通过CO来测定O2。

元素范围， %

N2 0.0005～0.01 O2 0.0008～0.02

9.2.7使用感应耦合等离子体发射光谱（ICP）或定向等离子体发射分光仪（DCP）做溶液分析。对于不锈钢规定元素和范围如下：

元素范围， %

B 0.0002～0.01 Ca 0.0002～0.01 Mg 0.0002～0.01 Ce 0.001～0.2 Zr 0.001～0.1 Ta 0.005～0.5 La 0.001～0.01

9.3 尚有些仪器分析用标准的化学分析常用的另外的一般方法。例如：极谱分析法、离子交换法、辐射活化法和质谱测定法等。 10、参考材料

10.1 对仲裁分析，应采用公认标准化机构的参考标样，应优先采用NIST标准参考材料（当适用时）。（NIST不生产适用于所有元素或所有合金的参考标样。）

10.1.1 当从NIST不能得到某些合金的标准参考材料时，则可采用ASTM标准方法和NIST标准参考材料，在这些方法和参考标样的有效范围内来制备参考材料。宜用一些独立的实验室为这些标准和它们统计检验汇总结果作证明。

10.1.2 对于ASTM尚未公布的分析方法，例如定性分析方法，当该方法通过分析合格的参考材料与待选的参考材料一道证明有效后可以采用。这些定性分析方法的例子包括中重量分析法、电量分析法、以当量浓度为基础的滴定法，还有质谱法。 10.2 对常规分析控制可以采用工作参考材料。

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11、有效数字

11.1 实验室报告中每一元素的有效数字应该与有关材料标准中所有的相同。 11.2 如某一元素的化学测定结果其有效数字位数多于规定的有效数字，则应按第12节进行取舍。 12、取舍方法

12.1 为确定与标准要求的一致性，实测值和计算值应按照使用规程E 29凑整到化学成分要求表中所列值的最右边一位最接近的整数。

12.2 在凑整数字为“5”的特殊情况时，当“5”后面除“0”外没有其他数字，如按照实用规程E 29会导致材料拒收，则凑整应朝标准中的成分范围进行。 13、记录

13.1 除了要求的实验数据外，试验记录须包括适用的下列资料： 13.1.1 对所试验材料的说明，例如炉号、材料级别、产品标准。 13.1.2 试验方法或对所用的非标准方法的明确说明。 14、关键词

14.1 浇铸分析；化学分析；熔炼分析；成分分析；参考材料；

表1 对不锈钢使用X射线荧光光谱仪分析时的规定元素及范围 元素范围，% Mn 0.005～15.0 P 0.001～0.15 Si 0.005～5.0 Cr 0.01～26.0 Ni 0.01～36.0 Al 0.002～5.5 Mo 0.005～8.0 元素范围，% Cu 0.005～4.0 Cb 0.005～3.0 V 0.005～2.0 Ti 0.005～2.5 Co 0.005～4.0 Sn 0.002～0.20 W 0.005～3.0

表2 对不锈钢使用火花发射光谱仪分析时的规定元素及范围 元素范围，%

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元素范围，% HQHM 海擎重工机械有限公司

C 0.004～5.0 S 0.0005～0.1 N2 0.0020～0.3 Mn 0.005～15.0 P 0.001～1.5 Si 0.005～5.0 Cr 0.01～26.0 Ni 0.01～36.0 Al 0.001～5.5 Mo 0.005～8.0 Cu 0.005～4.0 Nb 0.005～3.0 V 0.005～2.0 Ti 0.005～2.5 Co 0.005～4.0 Sn 0.001～0.20 W 0.005～0.3 Pb 0.002～0.05 B 0.0005～0.05 Ca 0.0002～0.01 Mg 0.001～0.01 Ce 0.001～0.2 Zr 0.001～0.1 Ta 0.005～0.5

附录 (非强制性资料)

X1 分析结果有效性的质量保证

X1.1 收录在E548导则、A880和E851实用规程中的要求，提供了产生有效化学分析结果的通用要求。

X1.2 为了改良化学分析实验室的技能用附加相关标准包括在E742和E882导则之中。 X1.3 改进化学分析结果的有效性的关键如下： X1.3.1 重复取样和试验以改进试验结果的精度。

X1.3.2 使用参考标准材料对精确的试验结果是决定性的。 X1.3.3 仪表要适用并恰当保管。

X1.3.4 经适当培训的人员，有职业性的化学师或技术人员，并且要按合适的文件及现行标准开展工作。

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