ГОСТ 7728-79

ГОСТ 7728-79 Сплави магнієві. Методи спектрального аналізу (зі зміною N 1)

ГОСТ 7728-79

Група В59

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

СПЛАВИ МАГНІЄВІ

Методи спектрального аналізу

Magnesium alloys.
Методи для spectral analysis

МКС 77.120.20
ОКСТУ 1709

Дата введення 1981-07-01

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено Міністерством авіаційної промисловості СРСР

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами 19.11.70 N 4396

3. ВЗАМІН ГОСТ 7728–68

4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

5. Постановою Держстандарту від 13.05.91 N 665 знято обмеження строку дії

6. ВИДАННЯ зі Зміною N 1, затвердженим у травні 1991 р. (ІУС 8-91)


Цей стандарт встановлює методи спектрального аналізу для визначення основних легуючих компонентів та домішок (алюмінію, марганцю, цинку, берилію, міді, кремнію, заліза, нікелю, цирконію, кадмію, кальцію, церію, лантану, літію, ітрію, неодіму празе). у магнієвих сплавах (деформованих та ливарних) за ГОСТ 2856 та ГОСТ 14957 .

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Зміст легуючих компонентів та домішок у сплавах визначають за градуювальним графіком. Передбачається використання двох методів градуювання приладів:

методу "трьох еталонів";

методу «контрольного зразка».

Реєстрація спектра – фотографічна та фотоелектрична.

При проведенні аналізу фотографічним методом градуювальні графіки будують у координатах:

; ; ,

де - Різниця почорнінь ліній визначається елемента та елемента порівняння;

- масова частка обумовленого елемента у стандартних зразках (СО);

- Відносна інтенсивність лінії визначається елемента і лінії порівняння.

При проведенні аналізів фотоелектричним методом градуювальні графіки будують у координатах:

; ,

де - масова частка визначеного елемента у стандартних зразках;

- Показники вихідного вимірювального приладу, пропорційні логарифму відносної інтенсивності ліній визначається елемента і лінії порівняння.

Примітка. Для квантометрів, у яких показання вихідного приладу » пропорційні відносної інтенсивності спектральних ліній, градуювальний графік будують у координатах:

або .

(Змінена редакція, зміна N 1).

1.2. Для випаровування проби та збудження спектра використовують іскрові та дугові джерела світла.

1.3. Для градуювання приладів застосовують державні стандартні зразки (ДСО) N 423-73-429-73; 820-76-823-76; 1797-80-1803-80; 2772-83-2776-83; 740-75-747-75; 740-84 П-744-84 П; 2329-82-2535-82; 2336-82-2343-82.

Допускається застосування галузевих стандартних зразків (ОСВ) N 1-81-4-81; 9-81-12-81; 5-81-8-81; 62-82-65-82; 74-83-83-83, стандартних зразків підприємств (СОП), а також нововипущених стандартних зразків складу магнієвих сплавів усіх категорій.

(Змінена редакція, зміна N 1).

1.4. Перевірку правильності визначення масової частки елементів проводять, порівнюючи результати спектрального аналізу з результатами аналізу, виконаного хімічними методами згідно з ГОСТ 3240.0-ГОСТ 3240.21.

Значення абсолютного розбіжності у відсотках, що допускається, повинно бути не більше розрахованого за формулою

,

де - Результат аналізу проби, виконаного хімічним методом, %;

- Результат аналізу проби, виконаного спектральним методом, %;

- Відносне середнє квадратичне відхилення, що характеризує відтворюваність результатів спектрального аналізу;

- Відносне середнє квадратичне відхилення, що характеризує відтворюваність результатів хімічного аналізу.

Таку перевірку необхідно проводити не рідше одного разу на квартал для кожної марки сплаву, що аналізується.

1.5. Відбір проб проводять за нормативно-технічною документацією.

1.4, 1.5. (Введені додатково, Зм. N 1).

2. ФОТОГРАФІЧНИЙ МЕТОД СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ

2.1. Сутність методу

Метод заснований на порушенні спектра дуговим або іскровим розрядом з подальшою реєстрацією його на фотопластинці спектрографом.

2.2. Апаратура, матеріали та реактиви

Спектрограф із кварцовою оптикою середньої дисперсії типу ІСП-30 та спектрограф типу ДФС-13.

Джерела світла: іскровий генератор типу ІГ-3 або ІВС-23 і дуговий типу ДГ-2 або ІВС-28.

Мікрофотометр типу МФ-2 чи ІФО-460.

Послаблювачі трьох-і дев'ятиступінчасті.

Вугілля спектральне у вигляді прутків марок ОСЧ-7-3, С-2, С-3 діаметром 6 мм.

Прутки магнію марки МГ згідно з ГОСТ 804 діаметром 6-8 мм.

Прутки міді марок М0, M1 за ГОСТ 1535 або ТУ 16. К71-087-90 діаметром 6-8 мм.

Фотопластинки спектральних типів 1, 2, 3, ЕС, УФШ чутливістю від 3 до 20 одиниць, ПФС-01, ПФС-02, ПФС-04, ПФС-05.

Верстат токарний настільний.

Пристрій для заточування вугілля.

Проявник.

Розчин I:

Вода дистильована за ГОСТ 6709 - 1000 см ,

метол (пара-метиламінофеносульфат) - 2 г,

натрій сірчанокислий (сульфіт натрію) кристалічний - 104 г або натрій сіркокислий безводний за ГОСТ 195 - - 52 г,

гідрохінон (парадіоксибензол) за ГОСТ 19627 - 10 г,

калій бромистий за ГОСТ 4160 - 2 р.

Розчин ІІ:

Вода дистильована за ГОСТ 6709 - 1000 см ,

натрій вуглекислий кристалічний за ГОСТ 84 - 108 г або

натрій вуглекислий безводний за ГОСТ 83-54 р.

Перед проявом розчини І та ІІ змішують (3:1).

Фіксаж.

Вода дистильована за ГОСТ 6709 - 1000 см ,

тіосульфат натрію кристалічний (гіпосульфіт натрію) за ГОСТ 244 - 300 г,

амоній хлористий за ГОСТ 3773 - 60 г.

Допускається застосування інших приладів, обладнання та матеріалів за умови одержання метрологічних характеристик, що відповідають вимогам цього стандарту.

2.3. Підготовка зразків до аналізу

Для аналізу використовують зразки наступних форм та розмірів (після заточування):

прутки діаметром від 5 до 50 мм, завдовжки 30-100 мм;

у вигляді "грибка", диска або пластини завтовшки не менше 3,5 мм, діаметром 30-50 мм.

Литі зразки отримують шляхом заливання рідкого металу в дворіжкову роз'ємну виливницю (пальчиковий зразок) або металеву (або водоохолоджувану металеву) виливницю, що забезпечує отримання зразків у вигляді «грибка». Матеріал виливниці - чавун або сталь марки Ст. 3.

У першому випадку діаметр зразка повинен становити 5-9 мм, довжина 30-100 мм, у другому – діаметр капелюшка або диска – 30-50 мм, товщина – не менше 5 мм.

При аналізі листів і прутків розмірами меншими, ніж передбачено стандартом, проводять коригування градуювальних графіків по СОП, що мають ті ж розміри, форму, що і зразок, що аналізується (АТ).

Обшукувану поверхню зразків заточують на площину, параметр шорсткості поверхні має бути не більше 20 мкм за ГОСТ 2789 .

З литих зразків у вигляді "грибка" знімають шар не менше 1,5 мм, з пруткових зразків - 5-10 мм. Якщо зразок має плоский торець, допускається зняття шару на глибину 02-05 мм.

Підготовка зразків та СО до аналізу має бути однотипною для даної серії вимірювань. На оброблені поверхні зразка не допускаються раковини, подряпини, тріщини, шлакові включення. Протиелектроди заточують: на сферичну поверхню з радіусом 3-6 мм, конус з кутом заточування 120 ° або усічений конус з майданчиком діаметром 1,0-1,7 мм з кутом заточування 40-60 °.

2.4. Проведення аналізу

Умови проведення аналізу фотографічним методом наведено у табл.1.

Таблиця 1

Примітки:

1. Параметри встановлюються у межах зазначених значень.

2. Час експозиції вибирається в залежності від чутливості застосовуваних фотопластинок і має бути не менше 15 с.

3. Допускається проведення аналізу із застосуванням парних електродів, із заточуванням одного з електродів на площину.

4. При аналізі листів та прутків з розмірами меншими, ніж передбачено стандартом, допускається вибір інших режимів роботи джерел світла.

5. При визначенні масової частки кальцію нижче 0,1% рекомендується проводити попередній випал вугільних електродів за силою струму 16-18 А.


Довжини хвиль аналітичних спектральних ліній та діапазони масових часток наведено в табл.2.

Таблиця 2

Примітки:

1. Спектральні лінії, обмежені в таблиці парантезом, можуть бути об'єднані в будь-які аналітичні пари.

2. Якщо як лінію порівняння використовують фон, останній вимірюють поблизу лінії визначеного елемента.

3. Римська цифра I перед значеннями довжин хвиль означає належність лінії до нейтрального атома, цифра II – до одноразово іонізованого атома.

2.4.1. Працюючи за методом «трьох еталонів» виконують такі операции:

вибирають ЗІ аналізованого сплаву в кількості не менше трьох;

спектри СО та АТ фотографують на одній фотопластинці за вибраних умов аналізу з рандомізацією порядку зйомки. Для кожного СО та АТ фотографують три спектри;

вимірюють почорніння вибраних аналітичних ліній, що підраховують значення різниці почорнінь для аналітичних пар ліній та середнє арифметичне за трьома спектрами;

будують градуювальний графік у координатах: .

Цей графік придатний для аналізу зразків, спектри яких зняті разом з СО на одній фотопластинці;

зміст елемента в АТ знаходять за градуювальним графіком.

Час експозиції вибирають такий, щоб забезпечити отримання нормальних почорнінь для всіх аналітичних ліній.

Якщо при аналізі малих масових часток почорніння аналітичної лінії елемента лежить в області недотримок, необхідно використовувати характеристичну криву, яка ретельно побудована в області недотримок. Градуювальний графік будують у разі у координатах:

,

де - Інтенсивність лінії обумовленого елемента;

- Інтенсивність лінії порівняння або фону поблизу лінії визначеного елемента.

Допускається також побудова градуювального графіка в координатах , де - Різниця почорнінь лінії визначеного елемента і фону поблизу лінії.

2.4.2. Працюючи за методом «контрольного зразка» крім СО, які необхідні побудови градуювального графіка, вибирають СОП, який має задовольняти таким вимогам:

а) за хімічним складом він повинен знаходитися можливо ближче до середини діапазону масових часток, зазначених у ГОСТ 2856 , ГОСТ 23208 *;
_______________
* На території Російської Федерації діє ГОСТ 23208-2003 . - Примітка "КОДЕКС".

б) за формою, розмірами та фізико-механічними властивостями (способом лиття, обробці) він повинен відповідати АТ.

Роботу починають з побудови основного градуювального графіка: на одній фотопластинці фотографують спектри даного сплаву СО і СОП по п'ять разів.

За середніми фотометричними оцінками за нормальних почорнінь аналітичних ліній будують постійний градуювальний графік основної фотопластинки в координатах .

При аналізі виробничих зразків: на робочій фотопластинці фотографують спектри АТ по 3 рази кожен та спектри СОП по 4 рази. Визначають різницю почорнінь аналітичних пар ліній СОП і АТ, тобто. і із відповідної кількості спектрів. Різниця почорнінь множать на величину переказного коефіцієнта . Переказний коефіцієнт , що вводиться для обліку властивостей фотоемульсії робочої фотопластинки, обчислюють за формулою

,

де - Різниця почорнінь допоміжної пари ліній магнію або різниця почорнінь лінії магнію для двох сходинок ослаблювача, підрахована за декількома спектрами СО і СОП для основної фотопластинки;

- Різниця почорнінь тих же ліній магнію і тих же сходинок послаблювача, підрахована для робочої фотопластинки по СОП та АТ.

Для підрахунку коефіцієнта використовують пари ліній магнію Mg 333,21 нм - Mg 332,99 нм та ін.

Через точку з координатами ; (де соєва частка елемента в СОП проводять робочий графік, паралельний основному, і по ньому визначають масову частку в АТ, користуючись величиною .

Допускається будувати графік для робочої фотопластинки в координатах: . У цьому випадку він будується за двома точками з координатами: 0, і , , де - Кут нахилу градуювального графіка для основної фотопластинки, побудованого в координатах .

Для спрощення розрахунків графік може бути штучно приведений до 45°. У цьому випадку замість коефіцієнта використовують коефіцієнт

.

2.5. Обробка результатів

За остаточний результат аналізу приймають середнє арифметичне трьох паралельних вимірювань, отриманих за трьома спектрограмами, якщо виконується умова:

,

де - Найбільший результат паралельного вимірювання;

- Найменший результат паралельного вимірювання;

- Відносне середнє квадратичне відхилення, що характеризує збіжність вимірювань;

- Середнє арифметичне, обчислене з паралельних вимірів ( 3).

При проведенні експрес-аналізу допускається результат аналізу обчислювати за двома паралельними вимірами і за умови, що .

Значення і для фотографічного методу аналізу наведено у табл.3.

Таблиця 3

Методики обчислення і наведено у додатку.

Якщо різниця між результатом аналізу та одним із граничних значень вмісту елемента (для даного сплаву за стандартом на марки) по абсолютній величині менша або дорівнює , то аналіз зразка проводять за ГОСТ 3240 .0-ГОСТ 3240.21, де - Число визначень ( 1 чи 2); - Середній результат аналізу з одного або двох визначень.

2.4-2.5. (Змінена редакція, зміна N 1).

3. ФОТОЕЛЕКТРИЧНИЙ МЕТОД СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ

3.1. Сутність методу

Метод заснований на збудженні спектру сплаву дуговим або іскровим розрядом із реєстрацією інтенсивності ліній за допомогою фотоелектричної установки.

3.2. Апаратура та матеріал

Установка фотоелектрична (квантометр) типу ДФС-10м, ДФС-36, МФС-4, МФС-8.

Вугілля спектральне у вигляді прутків марок ОСЧ-73, С2, С3 діаметром 6 мм.

Прутки магнію марки МГ згідно з ГОСТ 804 діаметром 6-8 мм.

Верстат токарний настільний.

Пристрій для заточування вугілля.

Допускається застосування інших спектральних приладів, обладнання та матеріалів за умови одержання метрологічних характеристик, що відповідають вимогам цього стандарту.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3.3. Підготовка зразків

Зразки готують, як зазначено у п. 2.3.

3.4. Проведення аналізу

При фотоелектричному методі аналізу для градуювання приладу використовують метод "трьох еталонів" та "контрольного еталона".

Умови проведення аналізу фотоелектричним методом наведено у табл.4.

Таблиця 4

Примітка. Параметри встановлюють у межах зазначених значень.


Довжина хвиль аналітичних спектральних ліній та діапазони масових часток наведені в табл.5.

Таблиця 5

________________
* Дані, отримані на квантометрі з багаторежимним джерелом світла.


Аналітичні лінії вибирають залежно від масової частки елемента у зразку, можливості розміщення вихідних щілин на каретках квантометра тощо.

Допускається використання інших аналітичних ліній за умови, що вони забезпечують точність та чутливість, що відповідає вимогам цього стандарту.

Ширину вхідної щілини квантометра (0,02-0,06 мм) та ширину вихідних щілин (0,05; 0,10; 0,15; 0,20) вибирають в залежності від масової частки елемента та ступеня легування сплаву.

Зміст елемента в АТ визначають за допомогою градуювального графіка, побудованого в координатах: або .

3.5. Обробка результатів

Обробку результатів проводять, як зазначено у п. 2.5.

Значення або для фотоелектричного методу аналізу наведено у табл.3.

3.4, 3.5. (Змінена редакція, зміна N 1).

ДОДАТОК (довідкове). ОЦІНКА ТОЧНОСТІ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ

ПРИКЛАДНА ПРОГРАМА
Довідкове

1. Точність спектрального методу аналізу визначається величиною систематичних та випадкових похибок за умови, що промахи виключені з розрахунків. Передбачається, що випадкові похибки підпорядковуються нормальним законом розподілу.

2. При правильно налагодженій спектральній апаратурі та виконанні рекомендацій стандарту щодо процедури аналізу основними джерелами систематичних похибок є похибки, пов'язані з впливом структури та хімічного складу проб на результати аналізу.

Ці похибки мають бути виявлені зіставленням результатів аналізу проб, виконаного хімічним та спектральним методами за великою вибіркою (не менше 20 проб).

Якщо факт наявності похибок встановлено, їх усувають коригуванням положення градуювального графіка по СОП.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3. Результат аналізу проби, отриманої як середнє арифметичне, наприклад, з двох (трьох) паралельних вимірювань, тобто за двома (трьома) спектрами, слід розглядати як одне визначення.

4. Відтворюваність спектрального аналізу можна характеризувати величиною відносного середнього квадратичного відхилення одиничного визначення.

5. Для підрахунку вибирають не менше п'яти зразків однієї марки сплаву, що мають приблизно той самий хімічний склад, і протягом 5 діб проводять їх аналіз серіями (одна серія на добу). Реєстрацію спектрів у кожній серії проводять у різній послідовності, тобто з рандомізацією.

Спектри однієї серії реєструють на одній фотопластинці.

На кожній фотопластинці отримують по три спектри кожного зразка і по три спектри кожного С. О. Останні необхідні для побудови або коригування графіків градуювання.

При фотоелектричній реєстрації перед початком вимірювань проводять коригування положення графіків градуювальних, а потім реєстрацію спектрів зразків.

Усього від кожного зразка одержують за 5 діб по 15 вимірів (п'ять визначень).

Для кожного зразка обчислюють середнє квадратичне відхилення ( ) за формулою

, (1)

де - Середня масова частка елемента в -м зразку, обчислена з п'яти визначень;

- масова частка елемента по -му визначенню в -м зразку, обчислена з трьох вимірів;

- Число визначень ( 5).

Далі обчислюють середнє квадратичне відхилення за формулою

, (2)

де , , …, - Середнє квадратичне відхилення, підраховане відповідно за першим, другим і т. д. зразкам за формулою (1);

- Число зразків ( 5).

Відносне середнє квадратичне відхилення , Що характеризує відтворюваність аналізу, обчислюють за формулою

, (3)

де - Середня масова частка елемента у зразках, обчислена за формулою

, (4)

де , , …, - Середня масова частка елемента відповідно в першому, другому і т. д. зразках, обчислена з 5 визначень.

4, 5. (Змінена редакція, Изм. N 1).

6. Збіжність результатів вимірів характеризується величиною відносної квадратичної похибки одиничного виміру. .

7. Значення знаходять по серії з 20 паралельних вимірів для одного зразка при правильно налаштованій апаратурі. Спочатку обчислюють середнє квадратичне відхилення за формулою

, (5)

де - Середня масова частка елемента у зразку, підрахована з 20 паралельних вимірювань;

- масова частка елемента у зразку, обчислена за -му виміру;

- Число вимірювань у серії ( 20).

Далі обчислюють відносне середнє квадратичне відхилення, що характеризує збіжність вимірів, за формулою

. (6)

8. Під час проведення аналізів часто виникає потреба у оцінці похибки результату аналізу та довірчих меж. При довірчій ймовірності 0,95 та виключених систематичних похибок обчислюють за формулою

, (7)

де - Число визначень, за якими обчислено результат аналізу зразка (зазвичай у спектральному аналізі 1 чи 2);

- Результат аналізу зразка, обчислений за визначенням.

Обчислене означає, що з надійністю 95% справжнє значення визначається величини лежить в інтервалі між значеннями:

і

і найімовірнішим результатом аналізу є .

9. Комплексну оцінку роботи генератора збудження спектра, спектрального приладу та електронного вимірювального пристрою рекомендується періодично проводити шляхом визначення відносного середнього квадратичного відхилення по серії з 20 паралельних вимірів за формулою (5).

Знайдене значення порівнюють з , Т. е. з тим середнім квадратичним відхиленням, яке було обчислено раніше при налаштованій апаратурі.

Порівняння проводять за критерію.

Якщо більше, ніж табличне значення , Це вказує на те, що апаратура вимагає налаштування.

При довірчій ймовірності 0,95 та вказаній кількості вимірювань у серії ( 20) 2.1.

Таку перевірку рекомендується проводити 1-2 рази на місяць

ц.

10. Зміщення градуювального графіка щодо основного (дрейф на рівні СОП) вважається значущим, якщо воно перевищує середнє квадратичне відхилення результатів 4 вимірювань, підраховане по СОП, тобто при

, необхідне коригування графіка,

де - Число паралельних вимірювань для СОП, за яким контролюється положення графіка ( 4);

— масова частка елемента СОП.

Положення градуювального графіка рекомендується контролювати за 1-2 зразками 2-3 рази на зміну.

7-10. (Змінена редакція, зміна N 1).