ASTM A751-2021中文版

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1、 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 Standard Test Methods and Practices for Chemical Analysis of Steel Products ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 1 本国际标准是根据国际公认的标准化原则制定的。该标准化原则在世界贸易组织技术性贸易壁垒(TBT)委员会发布的国际标准,指南及建议制定原则中的决议予以确立。 标号:A751-21 钢制品化学分析标准试验方法和规程1 本标准以固定标号 A751 发布,标号后面的数字表示最初采用的年份,或如有修订,则表示上次修订的年份。

2、圆括号内的数字代表上次重新批准的年份。上标字母 表示从上一次修订或重新批准有编辑上的修改。 本标准经批准被美国国防部各机构采用。 引 言 编制这些试验方法和规程是为了满足对单一文件的需求,该单一文件将包括与钢、不锈钢和相关合金化学分析的获得和报告相关的所有方面。需要澄清术语定义和成品(校核)分析偏差(公差)等主题。产品规范中通常没有明确确立与取样、满足规定限值和数据处理相关的要求。 这些试验方法和规程拟将包含钢、不锈钢或相关合金化学成分测定的所有要求,因此产品规范将仅需包含特殊修改和例外情况。 1. 范围 1.1 这些试验方法和规程包括了与钢、不锈钢和合金的化学分析相关的定义、参考方法、规程和

3、指导方针,包括湿式化学分析和仪器分析技术。 1.2 为掌握化学要求、成品分析、残余元素和参考标准并为化学分析数据处理和报告提供指引。 1.3 这些试验方法和规程作为一项要求,只适用于那些包括了这些试验方法和规程或其一部分的产品标准。 1.4 当发生矛盾时,产品规范要求应优先于这些试验方法和规程的要求。 1.5 当对于测试实验室评估准则方面的信息有需求时,可参考ISO/IEC 17025。 1.6 本标准未能详细列明所有与其用途相关的安全问题(如有)。本标准的使用者在使用前 1这些试验方法和规程受 ASTM A01(钢、不锈钢和相关合金)委员会管辖,并由 A01.13(钢制品的力学性能、化学成分

4、测试和加工方法以及工艺)分委员会直接负责。 现行版本于 2021年 11 月 1日日批准,2021年 11月出版。原始版本于 1977年批准,上一版本为 2020年批准的 A751-20。DOI:10.1520/A0751-21。 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 2 有责任确立合适的安全、健康和环保规程,并确定法规限制的适用性。 1.7 本国际标准按照世贸组织技术性贸易壁垒(TBT)委员会发布的关于国际标准、指南和建议制定原则的决议中确立的国际公认的标准化原则来制定的。 2. 引用文件 2.1 ASTM 标准:2 A941 钢、不锈钢、相关合金和黑色金属合金的相

5、关术语 E29 在试验数据中使用有效数字以确定与规范符合性的规程 E50 金属,矿石和相关材料化学分析用仪器、试剂和安全预防措施的规程 E60 分光光度法分析金属,矿石和相关材料的规程 E322 波长 色散 X射线荧光光谱法分析低合金钢和铸铁的试验方法(2021年撤消)3 E350 碳钢、低合金钢、硅电工钢、铸铁和锻铁的化学分析试验方法 E352 工具钢和其他类似中高合金钢的化学分析试验方法 E353 不锈钢、耐热钢、马氏体时效钢和其他类似铬-镍-铁合金的化学分析试验方法 E354 高温钢、电炉钢、磁钢和其它类似的铁、镍和钴基合金的化学分析试验方法 E415 火花原子发射光谱法分析碳钢和低合金

6、钢的试验方法 E548 实验室能力评估所用的通用准则指南(2002 年撤消)3 E572 波长色散X射线荧光光谱法分析不锈钢和合金钢的试验方法 E743 光谱化学实验室质量保证指南(1998年撤消)3 E851 评估光谱化学实验室规程(1998年撤消)3 E882 化学分析实验室的责任和质量控制指南 E1019 采用各种燃烧和惰性气体熔融技术测定钢、铁、镍及钴合金中碳、硫、氮和氧含量的试验方法 E1085 波长 色散 X射线荧光光谱法分析低合金钢的试验方法 E1086 火花原子发射光谱法分析奥氏体不锈钢的试验方法 E1097 直流等离子体原子发射光谱法测定各种元素的指南 E1184 石墨炉原子

7、吸收光谱法测定元素的规程 E1282 金属、矿石和相关材料的化学成分规定以及取样规程和定量分析方法选择指南 2 对于参照的 ASTM标准,请查看 ASTM网站 www.astm.org,或联系 ASTM客户中心,邮件:serviceastm.org。对于 ASTM 标准卷册年鉴的信息,参看 ASTM网站标准文件摘录页。 3本历史标准的最后批准版本参阅网站 www.astm.org。 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 3 E1329 光谱化学分析中控制图的验证和使用规程(2019年撤销)3 E1476 金属识别、等级验证和分类指南 E1806 化学成分测定用钢和铁取

8、样规程 2.2 ISO标准:4 ISO/IEC 17025 测试和校准实验室能力的通用要求 3. 术语 3.1 定义: 3.1.1 关于这些试验方法和规程中所用术语的定义,见术语标准A941。 3.2 本标准专用术语的定义: 3.2.1 成品分析、校核分析或验证分析,名词半成品或成品的化学分析,通常用于确定是否符合规范要求。 3.2.1.1 讨论成品分析的适用规定成分范围通常大于炉批分析的适用成分范围,以便考虑与分析再现性(注1)和钢的异质性相关的偏差。 注1这些试验方法中引用的所有化学分析程序包括了精密度声明和再现性数据,但是试验方法E50存在例外情况。 3.2.2 成品分析公差,名词超过某

9、一规定元素的最大限值或低于某一规定元素的最小限值的允许偏差,同时仅适用于成品分析,而不适用于熔炼分析或炉批分析(注2)。 注2术语“分析公差”经常被误解。 它不适用于熔炼分析或炉批分析, 以表明符合规定的化学成分限值。它只适用于成品分析,只有当某一元素的炉批分析接近某一特定限值时才有意义。例如,不锈钢UNS 30400的铬限值为18.0020.00%。生产商针对某一炉批的报告铬含量为18.01%,而用户在进行成品分析时可能会发现铬含量为17.80%。如果该铬含量水平的成品分析公差为0.20%,则17.80%铬的成品分析值是可接受的,然而17.79%的成品分析值是不可接受的。 3.2.3 专有分

10、析方法,名词一种ASTM未发布的非标准分析方法,气使用可追溯至美国国家标准与技术研究所(NIST)的参考物质(当适用时),或第10节中提及的其他来源。 3.2.4 仲裁分析,名词使用9.1.1节中列出的ASTM试验方法、NIST仲裁标准或方法以及双方商定的参考物质来进行的分析。 3.2.4.1 讨论选择实验室进行仲裁分析应是供应商和买方之间协议主题。 4可从国际标准化组织(ISO) ISO中央秘书处获得,地址: BIBC II, Chemin de Blandonnet 8, CP 401, 1214 Vernier,Geneva,Switzerland,http:/www.iso.org。

11、ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 4 3.2.5 有证标准物质,名词在公认标准化机构或团体(如NIST)的管辖范围内,专门制备、分析和认证化学成分含量的材料试样,以供分析实验室用作比较的准确依据。 3.2.5.1 讨论参考样品宜足够类似于待分析材料,以便在程序中不需要修正显著差异(例如,干扰效应或元素间效应)。 3.2.6 工作标准物质,名词例行分析控制所用的标准物质,可追溯至NIST标样和其他公认标样(如果可获得合适标样的话)。 4. 关于化学 成分要求 的 规范 4.1 建议参考指南E1282来作为规定钢化学成分的指南。 4.2 规定化学成分限值的推荐做法是限

12、制每种元素的有效数位的数量,以便小数点右侧的数位位数符合以下要求: 化学浓度 小数点右侧的最大数位位数 0.010% 0.XXXX或可用ppm表示 0.010%0.10% 0.XXX 0.10%3.0% 0.XX 3.0% 0.X 4.3 对于成分范围跨越0.10%或3.0%的情况,小数点右侧的数位位数可根据上限所示数位位数来确定。 4.4 出于技术上的考虑,可能决定使用小数点右侧的数位位数比先前推荐的位数更少。 注3宜采用减少有效数位位数的建议,例如从18.00%改为18.0%,但是,除了有技术理由支持这样做,否则宜不增加有效数位位数。 5. 熔炼批或 炉批分析 5.1 生产商应对材料规范中

13、规定的元素进行分析。此类分析的结果应符合材料规范中规定的要求。 5.1.1 对于多个炉批,应报告各个炉批或熔炼批分析值,或炉批或熔炼批分析的平均值。如果涉及到炉批大小或熔炼批大小发生显著变化,应根据每个炉批或熔炼批中金属的相对数量,报告炉批或熔炼批分析的一个加权平均值。 5.1.2 对于自耗电极重熔材料, 一次炉批定义为由一个主炉批通过相同工艺重熔的所有铸锭。炉批分析应从某一重熔铸锭或从来自某一主熔炼批的某一重熔铸锭产品中获得样品来进行ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 5 分析。如果该炉批分析不满足本规范的炉批分析要求,则应从每个重熔铸锭产品中抽取一个样品进行分析

14、,且分析值应满足炉批分析要求。 5.2 如果为炉批分析所抽取的试验样品丢失、不适合或不能代表炉批,可使用半成品或成品的成品分析来确立炉批分析。 5.2.1 如果进行一次成品分析来确立炉批分析,则成品分析应满足炉批分析的规定限值,同时第6节中描述的成品分析公差不适用。 5.3 除非另有规定,否则应以质量分数百分比(wt%)报告成分。 6. 成品分析 要求 6.1 对于成品分析,规定化学成分的范围通常(指定成品分析公差)大于炉批分析适用的范围,以考虑与分析再现性和钢的异质性相关的偏差。如果对炉批中的任何元素进行了多次测定,则它们不可高于规定范围,也不低于规定范围。 6.2 除非各自材料规范允许这样

15、做,否则成品分析公差不可用于确定是否符合规定的炉批分析或熔炼批分析。 6.3 在各份材料规范或一般要求规范中给出了成品分析公差(如适用)。 7. 未规定元 素(注4 ) 7.1 允许报告未规定元素的分析。 注4除了已规定的元素之外,所有商业金属都含有少量的各种元素。尽管生产商通常会确定其中许多元素的存在性,但为可能存在的每种未规定的元素指定限值既不切实可行也没有必要。 7.2 应确立特定元素的分析限值,而不是将元素组确立为“所有其他”、“稀土元素”和“余量”等。 8. 取样 8.1 熔炼批或炉批分析: 8.1.1 应尽可能在某一炉批的熔炼期间,在生产商认为最能代表熔炼批成分的时间内抽取样品。

16、8.1.2 如果炉批分析样品或分析物丢失或不合适,或当有证据表明样品不能真正地代表炉批时,可从半成品或成品中提取代表性样品,在这种场合,可对此类样品进行分析,以满足规定的要求。分析应满足炉批分析的规定限值。 8.2 校核分析、产品分析或验证分析除非另有规定,否则应使用规程E1806的最新版本作ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 6 为取样指南。 9. 试验方法 9.1 本节列出了已发现可用于钢化学分析的一些试验方法。 9.1.1 已发现以下ASTM湿化学分析试验方法可作为仲裁试验方法,并作为标准化仪器分析技术的基础。 试验方法 一般描述 E350 钢基本湿化学分析程

17、序 E352 工具钢湿化学分析程序 E353 不锈钢湿化学分析程序 E354 高镍钢湿化学分析程序 E1019 钢、铁合金、镍合金和钴合金中碳、硫、氮、氧和氢的测定 9.1.2 以下ASTM仪器分析试验方法、规程和指南可用于钢的化学分析,或可作为钢例行取样和分析所用仪器设备的校准和标准化指南。 试验方法,规程和指南 一般描述 E50 E60 E322 E415 E572 E882 E1019 E1085 E1086 E1097 E1184 E1282 E1329 E1806 仪器、试剂和安全 光度和分光光度测量方法 钢的光谱分析(杆对杆技术) 酸溶铝的光谱分析 钢的X射线荧光分析 不锈钢的光谱

18、分析 钢的真空光谱分析 高纯铁中硅和铝的光谱测定 不锈钢的X射线发射光谱分析 火焰原子吸收 责任和质量控制 钢、铁合金、镍合金和钴合金中碳、硫、氮、氧和氢的测定 低合金钢的X射线发射光谱分析 点到面激励技术来对不锈钢进行真空光发射光谱分析 直流等离子体光谱分析 石墨炉原子吸收 取样规程和分析方法的选择 控制图的验证和使用 取样 9.2 以下是一些通常认可的钢例行化学分析技术。 这些例行分析是生产商质量控制/保证计划的基础。假如在适用时,采用专有方法获得的结果与采用标准方法获得的结果等效,则允许ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 7 采用专有方法。 9.2.1 使用x

19、射线荧光光谱(XRF)分析不锈钢。不锈钢的正常元素和范围见表1。 表1 不锈钢 使用X射线荧 光光谱分 析 时的正常 元 素及范围 元素范围,% 元素范围,% MN P Si Cr Ni Al Mo 0.00515.0 0.0010.15 0.0055.0 0.0126.0 0.0136.0 0.0025.5 0.0058.0 Cu Cb V Ti Co Sn W 0.0054.0 0.0053.0 0.0052.0 0.0052.5 0.0054.0 0.0020.20 0.0053.0 9.2.2 使用火花发射光谱(OES)分析不锈钢。不锈钢的正常元素和范围见表2。 表2 不锈钢 使用火花

20、 发 射光谱分 析 时的正常 元 素及范围 C S N2 MN P Si Cr Ni Al Mo Cu Cb 0.0045.0 0.00050.1 0.00200.3 0.00515.0 0.0011.5 0.0055.0 0.0126.0 0.0136.0 0.0015.5 0.0058.0 0.0054.0 0.0053.0 V Ti Co Sn W Pb B Ca Mg Ce Zr Ta 0.0052.0 0.0052.5 0.0054.0 0.0010.20 0.0053.0 0.0020.05 0.00050.05 0.00020.01 0.0010.01 0.0010.2 0.00

21、10.1 0.0050.5 9.2.3 使用原子吸收分光光度计来分析溶液。 9.2.4 使用电感耦合等离子体发射光谱仪来分析溶液。 9.2.5 通过进行燃烧(在氧气中),然后通过热导率或红外探测器来测量CO2或SO2或两者,从而测定碳或硫或两者。 元素范围,% C S 0.0025.0 0.00050.1 9.2.6 通过进行熔融(在氦气气氛中),然后通过热导率探测器来测量N2,同时通过红外或热导率探测器来测量CO,从而测定氮和氧。 元素范围,% N2 0.00050.3 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 8 O2 0.00080.02 9.2.7 使用电感耦合等

22、离子体发射光谱(ICP)或直接等离子体发射光谱(DCP)法来分析溶液。不锈钢的正常元素和范围如下: 元素范围,% B 0.00020.01 Ca 0.00020.01 Mg 0.00020.01 Ce 0.0010.2 Zr 0.0010.1 Ta 0.0050.5 La 0.0010.01 9.3 仪器分析所用标样的化学分析通常使用其他常用技术,例如:极谱分析、离子交换分离、放射性活化和质谱分析。 10. 标准物 质 10.1 对于仲裁分析,应采用来自某一公认标准化机构的参考标样,当适用时优先采用NIST标准参考物质。(NIST未生产适用于所有元素或所有合金的参考标样。5) 10.1.1 当

23、NIST无法提供某些合金的标准标准物质时,可采用ASTM标准程序和NIST标准标准物质(只要这些程序和参考标准物质在一定程度上可用)来生产标准物质。宜使用几个独立的实验室来对这些标样进行认证,并对其结果进行统计评审和合并。 10.1.2 当通过分析有证标准物质和候选标准物质来确认了方法有效性时,可使用ASTM未公布的试验方法,例如最具权威的分析方法。最具权威的分析方法示例包括重量分析法、库仑法、基于当量浓度的滴定法和质谱分析法。 10.2 工作标准物质可用于例行分析控制。 11. 有效数 位 11.1 实验室应报告每种元素,结果保留与相关材料规范中使用的有效数位相同的有效数位。 11.2 当某

24、一元素的化学成分测定获得的有效数位大于该元素规定的有效数位时,应根据第12节对结果进行修约。 5标准物质的某些来源列举在 1963年发布的 ASTM数据系列出版物 No.DS2 中。 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 9 12. 修约程 序 12.1 为确定是否符合规范要求, 应根据规程E29将观察值或计算值修约至与化学成分要求表格中所列数值最右手边最接近的单位。 12.2 在修约数字“5”的特殊场合中,当“5”后面没有除“0”以外的其他数字时,如果按照规程E29会导致材料拒收,则应按照规范分析限值的指导进行修约。 13. 记录 13.1 除要求的试验数据外,试验

25、记录还应包含以下适用信息: 13.1.1 受试材料的描述,例如炉批号、材料等级、产品规范,和 13.1.2 试验方法或所用非标准方法的明确描述。 14. 关键词 14.1 熔炼分析;化学分析;炉批分析;成品分析;标准物质。 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 10附录 (非强制性信息) X1. 分析结果有效性的质量保证 X1.1 指南E548、 ISO/IEC 17025和规程E851中包含的要求提供了为产生有效化学分析结果而需遵循的一般要求。 X1.2 指南E743和E882中包括了附加相关标准来提高化学分析实验室竞争力。 X1.3 提高化学分析结果有效性的关键如

26、下: X1.3.1 重复取样和测试,以提高结果的精密度, X1.3.2 标准物质的使用对准确结果至关重要, X1.3.3 仪表是适用的,并得到了正确地维护,和 X1.3.4 分析人员是经历过适当培训的且合乎伦理规范的化学家或技术员,同时分析人员使用了形成适当文件的现行标准来工作。 X2. 材料可靠性鉴别(PMI)探讨 X2.1 PMI不是一种与本标准正文中所述试验方法相当的真实分析方法,因此,不得用于材料化学成分的可报告分析。本附录仅供参考,同时不允许将PMI用于其他标准中引用这些试验方法和规程的分析目的。 X2.2 PMI通常使用便携式仪器来确定材料类型,以便鉴别和分类。 X2.3 PMI可

27、提供多种材料类型的准确无损鉴别。 X2.4 PMI拟用于材料鉴别和根据材料类型来分类。 X2.5 PMI仅限于被报告的元素。较轻的元素可能不会被报告,或者,如果被报告的话,可能有很大的不确定度。 X2.6 PMI的适用ASTM标准为指南E1476。用户可参考指南E1476来获取附加说明。 X2.7 除了指南E1476之外,用户还宜参考特定仪器制造商的说明,以确定该仪器的操作、能力和限制。 ASTM A751-2021 钢制品化学分析标准试验方法和规程 11 更改摘要 委员会A01已标记了本标准相对于前一版本(A751-20)所做的修改位置,这些修改可能影响本标准的使用。(2021年11月1日批

28、准) (1)在 5.3中增加了以质量分数百分比报告成分的要求。 ASTM国际不对与本标准中提及的任何项目相关的任何专利权的有效性发表意见。特此建议本标准的用户确定任何此类专利权的有效性,侵犯此类专利的风险全部由用户自行承担。 责任技术委员会有权在任何时候对本标准进行修订,并且必须每 5年重新审核一次。若无修订,则要么重新批准,要么撤销。欢迎您对本标准或其他标准提出意见,请向 ASTM国际总部发表您的意见。您的意见将会在责任技术委员会的会议上受到仔细考虑,而且您可能将被邀请参加这个会议。如果您觉得您的意见没有被公正对待,则应按下列地址将您的意见告知 ASTM标准委员会。 本标准的版权归 ASTM

29、国际所有,地址:100 Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA 19428-2959,United States。如果需要本标准的个别重印版(单本或多本),可通过以上地址联系 ASTM,也可致电 610-832-9585,或传真至 610-832-9555,或发电子邮件至 serviceastm.org,或访问美国试验与材料协会网站(www.astm.org)。拷贝本标准的权利也可从版权结算中心获得,地址:222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 电话:(978)646-2600;网址:http:/

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