摘 要：采用ELAN6000质谱仪对合金钢中硼元素含量进行测定。研究了测量条件对绘制工作曲线的影响，考察了该方法的精密度和准确度。试验结果表明，该方法简便、快速、重现性好，分析准确度完全满足生产要求。

　　关键词：质谱仪 合金钢 硼 内标元素前言钢中加入微量硼可使钢的淬透性成倍的增加，显著提高钢的机械性能。强化晶界、使晶界裂纹不易生成和扩散，增加钢的持久断裂时间和持久塑性。准确测定钢中的硼元素含量是一个重要课题。我厂冶炼的含硼元素的钢种较多，湿法分析仅限于离子电极法。ELAN6000质谱仪适用于微量元素的测定，在建立合金钢中铅、锡、砷、锑、铋、铝、钛、硼等微量元素的分析工作曲线时，发现硼元素的分析曲线离散的较大，经采用内标元素的应用，硼的分析曲线得到了显著的改善，拟合后的分析曲线相关系数为0.9998，达到了满意的分析效果。

　　一、试验部分（一）仪器：美国PE公司生产的ELAN―6000型电感耦合等离子体质谱仪。

　　（二）试剂及用品： 氩气：纯度 〉99.995%。盐酸：ρ约1.19g/ml（超）；硝酸：ρ约1.42g/ml（超）。去离子水。硼标准溶液采用冶金部钢铁研究总院制备的一级储备液，1.00ug/ml的工作标液以稀释制得。铍内标溶液也采用钢铁研究总院制备的一级储备液稀释制得。纯铁（不含硼）。

　　（三）仪器测量条件见表1:

　　表1：仪器测量条件（四）试验方法。

　　以0.1g纯铁（精确至0.0001g）为基准，于100ml 石英烧杯中，以适宜比例的盐酸与硝酸的混合酸，低温加热溶解试样，待试样完全溶解后，剩余酸2ml左右，取下冷却至室温，加入不同浓度的硼标准溶液，用去离子水稀释至100ml,混匀。对仪器进行优化后测量。

　　二、结果与讨论（一）基体效应的影响。

　　测试曲线中未加入内标元素的测试结果如表2。

　　表2：测试曲线由显示结果可见，硼分析曲线拟合情况不是很好，未能达到分析测试要求。

　　测试曲线中加入内标元素的测试结果如表3.

　　表3：测试曲线由以上显示结果可见，在未加入内标元素的测试中，由于基体效应的影响，分析曲线的点子离散的较大，而加入内标元素后，消除了基体效应的影响，分析曲线经拟合后，相关系数为0.9998，达到了分析测试要求。

　　（二）工作曲线的绘制。

　　称取6份与试样中基体成分相近的平行样（纯铁），称样量为0.1g,精确至0.0001g,于100ml石英烧杯中，加入4.0ml 1:1的盐酸与硝酸的混合酸，低温加热溶解试样，待试样完全溶解后，剩余酸2ml左右，取下冷却至室温，加入1.0ml的铍内标溶液（1.0ug/ml），然后在分别加入硼标准溶液（1.0ug/ml）0ml、0.50ml、1.00ml、2.50ml、5.00ml、10.00ml，用去离子水稀释至100ml,混匀。测量标准溶液的计数，减去零浓度标准溶液的计数，即为净计数。以元素的质量（ug）为横坐标（可以转换为百分含量），各元素相应的净计数强度为纵坐标，绘制工作曲线。

　　（三）精密度试验。

　　测量硼含量为0.0037%的合金钢10次，求得RSD为2.3%。

　　（四）加标回收试验。

　　准确称取纯铁0.1g,精确至0.0001g两份，同实验方法进行溶解，溶解后分别加入硼标准溶液（1.0ug/ml）1.0ml和5.0ml，定容后测试。另外在准确称取合金钢GBW01320三份，均为0.1g，同上步骤操作，其中一份不加硼标液，测定结果见表4。

　　表4：回收率试验三、样品分析一个样品称取两份与100 ml石英烧杯中，称样量为0.10g，精确至0.0001g,加入4.0ml1:1的盐酸与硝酸的混合酸，低温加热溶解试样，待试样完全溶解后，剩余酸2ml左右，取下冷却至室温，加入1.0ml的铍（1.0ug/ml）内标溶液，用去离子水稀释至100ml,混匀。在标准曲线上测试其计数，随同试样做空白试验。将待测元素的信号强度，减去空白试液的信号强度即为净强度，由工作曲线查得待测元素的质量。按下式计算待测元素的含量，以质量分数表示：

　　WMe（%）=（m1*10-6/m ）*100WMe――待测元素的质量分数， %m1――从工作曲线上查得待测元素的质量，ugm―试样的质量，g分析测试结果如下表5：

　　表5：样品测试结论采用质谱法测定合金钢中硼元素的含量，试样经适宜比例的盐酸、硝酸溶解，添加铍作为内标元素以校正仪器的信号漂移，并消除了基体效应的影响，通过优化仪器获得最佳的测定条件，从而合金钢中硼元素的分析曲线得到了很好的拟合。样品分析结果以及样品的加标回收率都很好，并且此方法分析周期短，样品测量的相对标准偏差较低。影响本方法结果准确性的关键点在于内标元素的应用。通过本实验的研究，确定了较好的试验条件，并充分证实了本方法的可行性。本方法具有准确度高，精密度好，测定简便快速，易于掌握的特点，是分析测试合金钢中硼元素含量的可靠分析方法。

　　[参考文献]

　　[1]CSM 07039601合金钢――硼、钪、镓、银、铟、锡、锑、铈、铪、铊、铅和铋含量的测定――电感耦合等离子体质谱法。

　　[2]ELAN6000质谱仪说明书。

　　（作者单位：东北特钢集团抚顺股份公司质量处）