一种铸铁检测中的内控标准样品的制备方法与流程

本发明属于冶金分析检测，尤其涉及一种铸铁检测中的内控标准样品的制备方法。

背景技术：

1、在铸造生产过程中和原材料检验验收环节，对铸铁成分进行快速、准确的检验至关重要。目前，直读光谱仪因其分析速度快、操作简便等优点，被普遍采用对铸铁化学成分进行快速分析。然而，直读光谱仪毕竟是一种相对分析方法，衡量分析结果的准确性必须要有已知标准值的标样来进行参照。

2、在此过程中，内控样品扮演了不可或缺的角色。所谓内控样品，是为了满足实验室内部质量控制、分析测试、仪器校准等需求而自行制备或选定的具有一定标准值的样品。采用内控样品监控仪器漂移状态，对冶炼生产样品使用控制样品进行验证，确保仪器检测值不超标样认定值的方法再现性，方可用于生产检验。

3、目前，实验室通常购置多种市售标样进行质量控制。然而，由于市售标样的样品基体结构、冶金工艺等与待测样品往往存在较大差异，直接影响分析结果的准确度。此外，铸铁标样多为套标形式，价格昂贵，不适合作为日常高频次质控使用。因此，自行研制和定值内控标准样品显得尤为重要。

4、此外，现有内控样品的制备过程中，原料的均匀性难以保证，尤其是铸铁材料中的碳（c）、硅（si）、锰（mn）、磷（p）、硫（s）、钛（ti）等易偏析元素，在铸铁凝固过程中容易产生成分偏析，导致不同部位的化学成分不一致，直接影响内控样品的定值准确性和使用可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铸铁检测中的内控标准样品的制备方法，以解决上述问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种铸铁检测中的内控标准样品的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、原材料选择

5、选取60mm铸铁钢球原料，铸铁钢球原料中各元素的控制范围以质量分数计为：c 2.0-4.5%、si 0.20-2.0%、mn 0.25-1.5%、p 0.025-0.150%、s 0.010-0.150%和ti≤0.30%，并进行外观检查，剔除有气孔、夹杂等缺陷者，得到样品；

6、s2、内控标样制备

7、用车床将s1得到样品的高度调整至40-50mm，将样品的上下两端端面加工出35mm-40mm的平面，用无水乙醇清理铸铁钢球上下端面的油污；

8、s3、均匀性检验

9、对s2得到的候选样品先做金相筛查，确认无游离石墨、组织形态统一，再开展光谱均匀性检验，双指标同时合格方可纳入内控样品库；

10、在s2加工的上下两端平面上取若干个检验点，对易偏析元素c、si、mn、p、s、ti做光谱分析，检验元素偏析，判断铸铁钢球原料是否存在偏析，若铸铁钢球原料存在偏析、成分不均匀者，剔除；

11、s4、化学定值

12、将经过均匀性检验的铸铁钢球用钻床钻取样屑，进行化学成分定值。

13、为了进一步实现本发明，s3中所述检验点包括在样品的上下两端平面上各选取7个检验点，其中1个检测点位于平面中心位置，其余6个检验点等角度分布于平面周边位置。

14、为了进一步实现本发明，所述检验点的选取需重复3次，每次选取完成后，将已分析样品的平面磨掉一层，在选取相同位置的7个点进行分析。

15、为了进一步实现本发明，s3中所述判断铸铁钢球原料是否存在偏析的方法如下：计算各元素上端平面激发7点的相对标准偏差、下端平面激发7点的相对标准偏差，以及上端平面平均值与下端平面平均值的差值的绝对值与上端平面平均值的比值；若所有元素的rsd%均小于5%，且各元素上端平面平均值与下端平面平均值的差值的绝对值与上端平面平均值的比值小于5%，即当满足上端平面下端平面| × 100% /上端平面≤5%时，样品不存在偏析，否则，存在偏析。

16、为了进一步实现本发明，s4中所述化学成分定值采用icp-aes、红外碳硫、湿法化学分析方法中的一种或多种，汇总分析数据剔除离群值后，取多组结果的算术平均值作为该样品的标准值，并计算其不确定度。

17、本发明相较于现有技术的有益效果为：

18、本发明通过对60mm铸铁钢球的遴选和偏析检验，确保了内控样品原料成分的良好均匀一致性，有效解决了铸铁材料中易偏析元素导致的成分不均匀问题；

19、本发明采用多层多点的均匀性检验方法，能够全面检测样品轴向、中心到边缘以及不同角度的均匀情况，保证内控样品的质量可靠性；

20、本发明通过多种化学分析方法联合定值，确保了标准值的准确性和溯源性，成分稳定性保质期≥1年；

21、本发明以铸铁钢球为原料，来源广泛、成本较低，制备工艺简单，适合作为日常高频次质控使用，可有效保障铸铁检测结果的稳定性与准确性。

22、本发明的铸铁钢球采用规模化连续铸造工艺批量生产，更容易获得成分梯度稳定、组内均匀的内控样。内控样可实现持续、多批次研制，满足不同含量区间样品质量监控需求。

23、本发明易于实现强制激冷，保障试样稳定白口化，铁水浇入水冷铜模快速凝固，能够稳定得到全白口组织试样，消除石墨带来的碳元素光谱强度异常，从根源解决铸铁直读光谱分析样品白口化问题，优于外购通用标样，类型标准化校正效果更佳，大大减小光谱分析系统偏差。

24、本发明试样易于磨制，激冷成型白口铸铁试样组织致密，硬度适中，易于砂轮机平面磨削，容易获得平整、无裂纹、无剥落的光谱激发分析表面。日常操作制样难度低，减少制样环节引入的人为误差。

25、本发明制备工艺可复制，利于长期持续研制，原料规格稳定、熔炼、浇铸标准化，只要固定钢球牌号，重复试验时成分、组织重现性强；可周期性制备内控样品，解决外购标样供货周期长、价格昂贵、含量区间不匹配难题。实验室可建立常态化内控样更新机制。

26、本发明能够降低实验室运行成本，相比购买进口/国产铸铁标准样品，利用铸铁钢球自制内控样原材料成本更低，可大批量制备；不受外购标样固定含量限制，按需配制铸铁（含 cr、ni、cu等）控样。

27、本发明可覆盖生产波动区间的系列内控样品，覆盖上限、中值、下限浓度；能够及时识别光谱曲线漂移、氩气纯度下降、电极污染、样品白口不良等异常，及时发现日常检测偏离，增强质量风险防控能力。

28、本发明解决铸铁内控样两大痛点：均匀性、完全白口化

29、常规高碳铁水极易析出石墨，难以稳定获得全白口试样；很多自制控样表层白口、心部出现零星石墨，造成 c、si 激发漂移。铸铁钢球本身含有cr等碳化物形成元素，具备较强反石墨化能力；可稳定获得通体全白口组织试样，不需要添加铋、碲等稀有促白口元素，降低成本同时避免引入外来杂质元素干扰微量元素检测。

30、本发明建立“光谱激发均匀性+金相组织一致性”双维度内控样准入评价标准

31、内控样普遍做法：仅依靠直读光谱多点激发判定均匀性，忽视金相差异；即使成分均值接近，不同点位渗碳体、珠光体占比不同依然带来基体效应误差。候选样品先做金相筛查，确认无游离石墨、组织形态统一；再开展光谱均匀性检验；双指标同时合格方可纳入内控样品库。从“成分合格”升级为“成分+组织双重匹配待测样品”，最大程度消除类型标准化系统误差。