ГОСТ 7727-81 Сплавы алюминиевые. Методы спектрального анализа.
ГОСТ 7727-81
Группа В59
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ
Методы спектрального анализа
Aluminium alloys. Methods of spectral analysis
ОКСТУ 1709
Дата введения 1982-07-01
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством авиационной промышленности СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.06.81 г N 2942
3. ВЗАМЕН ГОСТ 7727-75
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
|
|
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта |
1.2 | |
2.2 | |
2.2 | |
2.2 | |
Приложение | |
2.3 | |
2.2 | |
2.2 | |
Приложение | |
2.2 | |
2.2, 2.3 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
1.4 | |
| 1,4 |
1.4 | |
| 1.4 |
1.4 | |
| 1.4
|
1.4 | |
1.4 | |
| 1.4
|
1.4 | |
| 1.4
|
2.2 | |
ТУ 6-09-1457-87
| 2.2 |
5. Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 02.04.92 N 357
6. ИЗДАНИЕ (август 2002 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в декабре 1986 г., апреле 1992 г. (ИУС 3-87, 7-92)
Настоящий стандарт устанавливает спектральные методы определения содержания легирующих элементов и примесей (меди, магния, марганца, железа, кремния, титана, цинка, ванадия, лития, кадмия, бериллия, никеля, хрома, циркония, церия, натрия, свинца, олова, сурьмы, мышьяка, бора) в литейных и деформируемых алюминиевых сплавах.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Содержание легирующих элементов и примесей в сплавах определяют по градуировочным графикам, построенным по стандартным образцам (СО). Используют два метода градуирования приборов: метод "трех эталонов" и метод "контрольного эталона".
Регистрация спектров - фотографическая или фотоэлектрическая.
При проведении анализа фотографическим методом градуировочные графики строят в координатах:
При проведении анализа фотоэлектрическим методом градуировочные графики строят в координатах:
1.2. При проведении анализа применяют Государственные стандартные образцы (ГСО) N 484-74 - 490-74; 532-74 - 538-74; 584-74 - 588-74; 748-75 - 752-75; 958-76 - 961-76; 1062-76 - 1069-76; 1161-77 - 1165-77; 1196-77 - 1199-77; 1200-77 - 1205-77; 1206-77 - 1211-77; 1212-77 - 1217-77; 1251-77 - 1255-77; 1305-78 - 1308-78; 1620-79 - 1623-79; 1672-79 - 1676-79; 1884-80 - 1887-80; 1888-80 - 1890-80; 2201-81 - 2206-81; 2821-83 - 2825-83; 2877-84 - 2880-84; 3225-85 - 3234-85; 3430-86 - 3434-86; 3697-87 - 3703-87; 4219-88 - 4222-88; 4234-88 - 4238-88; 4344-88 - 4348-88; 4413-88 - 4419-88; 5047-89 - 5050-89; 5067-89 - 5071-89; 5276-90 - 5279-90; 5383-90 - 5389-90; отраслевые стандартные образцы (ОСО) N 4-85 - 8-85; 8-84 - 11-84; 12-84 - 16-84; 16-81 - 20-81; 17-84 - 19-84; 21-81 - 25-81; 26-81 - 29-81; 53-82 - 57-82; 58-82 - 61-82; 66-83 - 73-83; 371-88 - 376-88; 391-89 - 394-89; 411-90 - 414-90.
Допускается также применение стандартных образцов предприятия (СОП) вновь выпускаемых стандартных образцов алюминиевых сплавов всех категорий, соответствующих требованиям ГОСТ 8.315.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
1.3. Отбор проб проводят по нормативно-технической документации.
1.4. Проверку правильности определения массовой доли элементов проводят по контрольным пробам, сравнивая результаты спектрального анализа с результатами анализа, выполненного химическими методами по ГОСТ 11739.1 - ГОСТ 11739.24 не реже одного раза в квартал.
Значение абсолютного допускаемого расхождения должно быть не более рассчитанного по формуле
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
2. ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
2.1. Сущность метода
Метод основан на возбуждении спектра сплава дуговым или искровым разрядом с последующей регистрацией его на фотопластинке с помощью спектрографа.
2.2. Аппаратура, материалы и реактивы
Спектрограф с кварцевой оптикой, средней дисперсии, типа ИСП-30.
Искровой генератор типа ИГ-3 или ИВС-23 или дуговой типа ДГ-2 или ИВС-28.
Микрофотометр типа МФ-2 и ИФО-460.
Ослабители трех- и девятиступенчатые.
Угли спектральные марок ОСЧ-7-3, С-2, С-3 в виде прутков диаметром 6 мм.
Прутки алюминиевые марок А99, А97 по ГОСТ 11069, диаметром 3-8 мм.
Фотопластинки спектральные типов 1, 2, 3, ЭС, УФШ, ПФС-01, ПФС-02, ПФС-03, ПФС-04, ПФС-05 чувствительностью от 3 до 20 единиц.
Станок токарный настольный типа ТВ-16.
Приспособление для заточки углей.
Проявитель, состоящий из двух растворов.
Раствор I:
метол (пара-метиламинофенолсульфат) - 2 г;
натрий сернистокислый 7-водный по ТУ 6-09-1457* - 104 г или натрий сернистокислый по ГОСТ 195 - 52 г;
гидрохинон (парадиоксибензол) по ГОСТ 19627 - 10 г;
калий бромистый по ГОСТ 4160 - 2 г.
Раствор II:
натрий углекислый по ГОСТ 83 - 54 г.
Перед проявлением растворы I и II смешивают в соотношении 3:1.
Фиксаж:
натрия тиосульфат кристаллический по ГОСТ 244 - 300 г;
аммоний хлористый по ГОСТ 3773 - 60 г.
Допускается применение других приборов, оборудования, материалов и реактивов при условии получения метрологических характеристик, предусмотренных настоящим стандартом.
2.3. Подготовка к анализу
Для анализа используют образцы (после заточки): прутки круглого или квадратного сечения диаметром от 5 до 50 мм, длиной 30-100 мм, профили, диски, полосы толщиной не менее 2 мм, "грибки" с диаметром "шляпки" 30-50 мм, толщиной не менее 5 мм.
Допускается использовать образцы меньших размеров при наличии СОП соответствующих размеров.
Подготовка анализируемых образцов (АО) и СО к анализу должна быть однотипной для данной серии измерений. На обработанной поверхности не допускаются раковины, царапины, трещины и шлаковые включения.
Противоэлектроды затачивают на сферу радиусом 3-6 мм, конус с углом заточки 120° или усеченный конус с площадкой диаметром 1-2 мм с углом заточки 40-60°.
2.4. Проведение анализа
Условия проведения анализа фотографическим методом на спектрографе типа ИСП-30 приведены в табл.1.
Таблица 1
|
|
|
|
|
Аппаратура, материалы и контролируемые параметры | Условия проведения анализа | |||
| , , , , , , , , , , , , , во всех сплавах. Примеси , , , , при их массовой доле >0,1% | , и примеси , , , , при их массовой доле <0,1% | и примеси , , , | Церий |
Ширина щели спектрографа, мм | 0,015-0,025 | 0,015-0,025 | 0,015
| 0,015-0,020 |
Генератор, тип | ИГ-3, ИВС-23 (схема сложная или простая) | ДГ2, ИВС-28 | ДГ2, ИВС-28 | ИГ3, ИВС-23 (схема сложная) |
Емкость, мкФ | 0,005-0,01 | - | - | 0,01 |
Самоиндукция, мГн | 0; 0,01; 0,05 | - | - | 0 |
Сила тока, А | 1,5-2,5 | 2-3 | 5-7 | 2-3 |
Аналитический промежуток, мм | 2,0-2,5 | 1,5-2,0 | 1,5-2,0 | 2,0 |
Задающий промежуток разрядника, мм | 3,0 | 0,5-0,9 | 0,5-0,9 | 3,0 |
Число цугов | 1; 2 | - | - | 1, 2 |
Обжиг, с | 30-90 | 5-10 | 5-10 | Без обжига |
Противоэлектрод |
| Угольный или алюминиевый |
| |
Фотопластинки, тип | 1, 2, ЭС | 2, ЭС, УФШ | 1, 2, ЭС | |
Система координат | ||||
|
|
|
|
Примечания:
1. Время экспозиции устанавливают в зависимости от чувствительности фотопластинок; оно должно быть не менее 15 с
2. При определении церия для получения одной спектрограммы используют две экспозиции с зачищенных участков образца (по 30 с каждая).
3. Допускается проведение анализа с применением парных электродов с заточкой одного из электродов на плоскость.
4. При анализе листов и прутков с размерами меньшими, чем предусмотрено настоящим стандартом, допускается выбор других режимов работы источников света и применение СОП соответствующих АО.
Длины волн аналитических спектральных линий и диапазоны определяемых массовых долей приведены в табл.2.
Таблица 2
________________
Примечания:
1. Спектральные линии элементов, ограниченные в таблице парантезом, могут быть в соответствии с указанными диапазонами массовых долей объединены в аналитические пары с линиями сравнения в зависимости от выбранных условий анализа.
2. Римская цифра I перед значениями длин волн означает принадлежность линии к нейтральному атому, цифра II - к однократно ионизированному атому.
3. Если в качестве линии сравнения используют фон, последний измеряют вблизи линии определяемого элемента.
При проведении анализа по методу "трех эталонов" выбирают СО анализируемого сплава в количестве не менее трех, спектры СО и АО фотографируют на одной фотопластинке при выбранных условиях анализа с рандомизацией порядка съемки. Для каждого СО и АО фотографируют три спектра.
Этот график пригоден для анализа тех образцов, спектры которых сняты вместе с СО на одной фотопластинке.
Содержание элемента в АО находят по градуировочному графику.
Время экспозиции выбирают такое, при котором обеспечиваются нормальные почернения всех аналитических линий.
При анализе малых массовых долей допускается использование характеристической кривой, тщательно построенной в области недодержек. Градуировочный график строят в этом случае в координатах:
При проведении анализа по методу "контрольного эталона" кроме стандартных образцов, которые используют для построения основного градуировочного графика используют стандартный образец предприятия, который должен удовлетворять следующим требованиям:
по химическому составу должен находиться возможно ближе к середине диапазона массовых долей, указанного в нормативно-технической документации на данный сплав, или к среднему химическому составу АО;
по физическим свойствам, форме и размерам СОП должен максимально приближаться к АО.
На рабочую фотопластинку фотографируют спектры АО и СОП.
2.2-2.4. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
2.5. Обработка результатов
2.5.1. За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое трех параллельных измерений, полученных по трем спектрограммам при условии
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
2.5.2. Если разность результатов анализа и одного из предельных значений содержания элемента для данного сплава по абсолютной величине меньше или равна
Анализ проводят химическими методами по стандартам, указанным в п.1.4.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
Таблица 3
|
|
|
|
|
|
Определяемый элемент | Диапазон определяемых массовых долей, % | Фотографиический метод | Фотоэлектрический метод | ||
|
| ||||
|
| не более | |||
Бериллий, мышьяк, сурьма, натрий | 0,0005-0,01 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,15 |
Бериллий, бор, ванадий, железо, кадмий, кальций, кремний, магний, марганец, медь, никель, олово, свинец, скандий, сурьма, титан, хром, цинк, цирконий | 0,01-0,1 | 0,10 | 0,10 | 0,08 | 0,08 |
Бериллий, ванадий, железо, кадмий, кальций, кремний, магний, марганец, медь, никель, титан, хром, олово, свинец, скандий, цинк, цирконий | 0,1-0,5 | 0,06 | 0,05 | 0,05 | 0,04 |
Бериллий, железо, кремний, литий, магний, марганец, медь, никель, титан, цинк, церий | 0,5-2,0 | 0,05 | 0,04 | 0,04 | 0,03 |
Кремний, литий, магний, медь, никель, цинк, железо, марганец | 2,0-5,0 | 0,05 | 0,04 | 0,04 | 0,03 |
Кремний, магний, медь, цинк | 5,0-15,0 | 0,04 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
3. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
3.1. Метод основан на возбуждении спектра дуговым или искровым разрядом с регистрацией интенсивности спектральных линий с помощью фотоэлектрической установки.
3.2. Аппаратура и материалы
Фотоэлектрическая установка (квантометр) типов ДФС-10М, ДФС-36, МФС-4, МФС-6, МФС-8.
Генератор типов ИГ-3, ГЭУ-1, УГЭ-4, ИВС-1, ИВС-28, "Аркус".
Спектрально чистые угли марок ОСЧ-7-3, С2, С3 в виде прутков диаметром 6 мм.
Прутки алюминия марок А99, А97 по ГОСТ 11069, диаметром 6-8 мм.
Станок токарный типа ТВ-16.
Приспособление для заточки углей.
Допускается применение другой аппаратуры, оборудования и материалов при условии получения метрологических характеристик, предусмотренных настоящим стандартом.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.3. Подготовка образцов
Образцы готовят в соответствии с п.2.3.
3.4. Проведение анализа
Анализ проводят по методам "трех эталонов" или "контрольного эталона".
Условия проведения анализа приведены в таблице 4.
Таблица 4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контролируемые параметры | Условия проведения анализа | ||||||||||||
| Квантометр ДФС-10М Генератор ГЭУ-1 | Квантометр ДФС-36 Генератор УГЭ-4 | Квантометр МФС-4, МФС-6, МФС-8 | ||||||||||
|
|
| генератор "Аркус" | генератор ИВС-23, ИГ-3 | |||||||||
| дуговой режим | низко- вольтный искровой режим | дуговой режим | низковольт- ный искро- вой режим | высоко- вольтный искровой режим | дуговой режим | низко- вольтный искровой режим | высоко- вольт- ный искро- вой режим | |||||
Напряжение питания, В | 220±5 | ||||||||||||
Сила тока, А | 1,6-4,0 | 1,5-2,0 | 1,6-4,0 | 1,5-2,5 | 1,5-2,5 | 1,0-4,0 | 1,5-2,0 | 1,5-2,5 | |||||
Метод управления | Фазовый
| Амплитудный | Фазовый | - | |||||||||
Фаза поджига, град | - | 90 | - | Не контролируется | 90 | 90 | Не конт-ролируется | ||||||
Емкость, мкФ | - | 20; 40 | - | 20; 40 | 0; 0,003; 0,005; 0,01 | - | 40 | 0,01 | |||||
Индуктивность, мкГн | - | 10; 40; 150 | - | 10; 40; 150 | 0; 20; 150; 600 | - | - | 10 | |||||
Число цугов | - | 1 | - | 1; 2 | 1; 2; 3; 4 | - | 1 | 1; 2 | |||||
Аналитический промежуток, мм | 1,5-2,0 | 2,0-2,5 | |||||||||||
Дополнительный разрядный промежуток, мм | - | - | - | - | 3,0; 5,0 | - | - | 3,0-4,0 | |||||
Ширина входной щели, мм | 0,02-0,06 | ||||||||||||
Ширина выходных щелей, мм | 0,035-0,20* | ||||||||||||
Обжиг, с | 7-10 | 10-20 | 7-10 | 10-20 | 5-30 | 20-30 | 10-20 | 20-30 | |||||
Экспозиция, с | 20-40 | 20-40 | 20-40 | 20-40 | 20-60 | 30 | 20-40 | 20-30 | |||||
Противоэлектрод | Угольный или алюминиевый | ||||||||||||
Система координат | или |
________________
* Ширину выходной щели выбирают в зависимости от массовой доли элемента и степени легирования сплава.
Длины волн аналитических спектральных линий и диапазоны определяемых массовых долей приведены в табл.5
Таблица 5
|
|
|
Определяемый элемент | Длина волны линии определяемого элемента, нм | Диапазон определяемых массовых долей, % |
Бериллий | II 313,04 | 0,0005-0,2 |
Бор | I 249,68 | 0,01-0,05 |
Ванадий | I 437,92 | 0,01-0,5 |
| I 318,34 | 0,05-0,5 |
| 311,07 | 0,01-0,5 |
Железо | I 440,47 | 0,05-2,0 |
| I 358,12 | 0,1-2,0 |
| I 302,06 | 0,05-2,0 |
| II 259,94 | 0,01-2,0 |
| 239,56 | 0,1-0,5 |
Кремний | I 390,55 | 0,5-11,0 |
| I 288,16 | 0,1-11,0 |
| I 252,85 | 5,0-15,0 |
| I 251,61 | 0,1-11,0 |
Кадмий | I 508,58 | 0,1-1,0 |
| II 226,50 |
|
Литий | I 670,78 | 0,1-2,5 |
| I 610,36 |
|
| I 497,20 |
|
| I 460,29 |
|
| I 323,26 |
|
Магний | I 518,36 | 0,03-7,0 |
| I 517,27 | 0,1-7,0 |
| I 285,21 | 0,01-1,0 |
| 280,27 | 0,01-1,0 |
| II 279,08 | 0,01-7,0 |
| 277,98 | 0,1-0,5 |
Медь | I 521,82 | 0,06-7,0 |
| I 510,55 | 0,1-6,0 |
| I 327,40 | 0,01-1,0 |
| II 236,99 | 1,0-7,0 |
| II 213,59 | 0,5-7,0 |
Мышьяк | I 234,98 | 0,01-0,1 |
Марганец | 293,31 |
|
| II 259,37 | 0,01-2,0 |
Натрий | I 588,99 | 0,0005-0,01 |
Никель | I 341,48 | 0,04-3,0 |
| II 231,60 | 0,01-2,0 |
Олово | I 380,10 | 0,01-0,3 |
| I 317,50 |
|
| I 286,33 |
|
Свинец | I 405,78 | 0,02-0,2 |
| I 283,30 |
|
Сурьма | I 323,25 | 0,01-0,1 |
| I 252,85 |
|
| I 231,15 |
|
Титан | I 498,17 | 0,01-0,5 |
| I 453,32 | 0,02-0,2 |
| I 365,35 | 0,02-0,8 |
| 337,28 | 0,01-2,0 |
| II 334,90 | 0,02-2,0 |
Хром | I 425,43 | 0,01-0,5 |
| II 283,56 |
|
Цинк | 481,05 | 0,01-5,0 |
| 472,22 | 1,0-9,0 |
| I 334,50 | 0,01-9,0 |
Цирконий | II 343,82 | 0,01-0,5 |
| II 339,20 |
|
Примечание. В качестве линий сравнения используют линии алюминия: I 396,15; I 394,40; I 360,17; I 305,01; I 266,04; I 256,80 или неразложенный свет.
Аналитические линии выбирают в зависимости от массовой доли элемента в образце и возможности размещения выходных щелей на каретках квантометра. Допускается использование других аналитических линий при условии, что они обеспечивают метрологические характеристики, предусмотренные настоящим стандартом.
Содержание элемента в АО при проведении анализа по методу "трех эталонов" определяют с помощью градуировочного графика, построенного по СО.
Спектры каждого СО и АО регистрируют не менее трех раз.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
3.5. Обработка результатов
3.5.1. Обработку результатов анализа проводят в соответствии с пп.2.5.1; 2.5.2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Обязательное
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
1. Точность спектрального анализа - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины - определяется величиной систематических и случайных погрешностей при условии, что промахи исключены из расчетов (случайные погрешности подчиняются нормальному закону распределения).
2. При правильно настроенной спектральной аппаратуре и выполнении рекомендаций стандарта по процедуре анализа основными источниками систематических погрешностей являются погрешности, связанные с влиянием структуры и химического состава проб на результаты анализа.
Эти погрешности должны быть выявлены сопоставлением результатов анализа проб, выполненного химическим и спектральным методами по большой выборке (не менее 20 проб).
Если факт наличия таких погрешностей установлен, то их устраняют корректировкой положения градуировочного графика по СОП.
3. Результат анализа пробы, полученный как среднее арифметическое, например, из трех (двух) параллельных измерений, т.е. по трем (двум) спектрам, следует рассматривать, как одно определение.
Регистрацию спектров в каждой серии производят в различной последовательности, т.е. с рандомизацией.
Спектры одной серии регистрируют на одной фотопластинке.
На каждой фотопластинке получают по три спектра каждого образца и по три спектра каждого СО. Последние необходимы для построения или корректировки градуировочных графиков.
При фотоэлектрической регистрации перед началом измерений проводят корректировку положения градуировочных графиков, а затем регистрацию спектров образцов.
Всего от каждого образца получают за 5 сут по 15 измерений (пять определений).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Если доверительный интервал перекрывает определяемый (по ГОСТ 1583 и ГОСТ 4784), то анализ рекомендуется проводить другим, более точным методом.
Положение градуировочного графика рекомендуется контролировать по 1-2 СОП 1-3 раза в смену.
Такую проверку рекомендуется проводить один раз в 1-3 мес.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).