對于金屬中的元素成分檢測，傳統的檢測方法通過制備少量的金屬碎屑，將碎屑通過一定的方式溶解，再采用實驗室的滴定法、比色法、容量法等檢測。

隨著化學檢測儀器設備技術的進步發展，衍生了一批快速分析檢測的設備，如火花放電原子發射光譜儀、波長色散X射線熒光光譜儀、碳硫分析儀、氧氮氫分析儀等試驗設備在一定程度上取代了傳統化學滴定、重量法，實現了快速、準確的檢測要求。但是也存在一些樣品溶解方式無法被取代，如元素含量*低的情況下，如質量濃度達到10-6-10-9級別時，同樣可以借助傳統的溶樣方式，再采用高靈敏度的儀器設備：石墨爐原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體發射光譜儀、電感耦合等離子體質譜儀等檢測。下面就汽車金屬材料檢測方法原理及相關研究進行分別介紹。

1.火花源放電原子發射光譜法

火花源放電原子發射光譜法俗稱直讀光譜法，是將制備好的金屬樣品塊在火花光源的作用下，與對電*之間發生放電，在高溫和惰性氣氛中產生等離子體，被測元素的原子被激發時，電子在原子內不同能級間躍遷，當從高能級向低能級躍遷時產生特征譜線，通過測量該種特征譜線的波長和強度，并且特征譜線的強度與元素的濃度呈比例關系，實現對待測元素進行定性分析和定量分析。火花放電原子發射光譜法,俗稱直讀光譜法。它可以同時測定包括C、Si、Mn、P、S在內的非金屬和金屬多種元素，檢測范圍為百分之幾。為了提高檢測的準確性，除了應用儀器設備自帶的校準曲線，通常需要建立相應基體的標準曲線進行校準和驗證。該方法要求樣品的規整度較高，如果為碎屑、粉末、表面不規則樣品或者溶液狀態則不能檢測。

我國鋼鐵領域的3個金屬元素的檢測標準：GB/T 4336-2016、GB/T 24234-2009、GB/T 11170-2008 ，分別規定了碳素鋼、中低合金鋼、鑄鐵、不銹鋼等材料的C、Si、Mn、P、S等元素含量采用火花放電原子發射光譜測定方法，在各行業應用較廣。

2.波長色散X射線熒光光譜法

波長色散X-射線熒光光譜儀(WD-XRF)是一種可以對多元素進行快速同時測定的儀器。在X射線激發下，被測元素原子的內層電子發生能級躍遷而發出次級X射線(即產生X-熒光)，采用晶體分光而后由探測器接收經過衍射的特征X射線信號。如果分光晶體和控測器作同步運動，通過不斷地改變衍射角，可獲得樣品內各元素所產生的特征X射線的波長及各個波長X射線的強度，并依此進行定性和定量分析。WD-XRF對元素的檢測濃度線性范圍寬，檢測可達到0.001%-100%，一次可以檢測多種元素，檢測速度快，對于符合要求的樣品基本無需處理。WD-XRF方法對樣品的要求類似于火花放電原子發射光譜。WD-XRF已經廣泛應用于巖礦的成分檢測，在鋼鐵領域的不銹鋼、鋁合金成分檢測也有應用。但是WD-XRF不適合分析輕質量元素以及*低含量如0.01%以下的元素檢測。

3.原子吸收光譜法

原子吸收光譜分析(AAS)是基于試樣蒸氣相中被測元素的基態原子對由光源發出的該原子的特征性窄頻輻射產生共振吸收，其吸光度在一定范圍內與蒸氣相中被測元素的基態原子濃度成正比，以此測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。AAS檢測范圍在為μg/ml以上4～6個數量級，一般是單個元素檢測，但不能連續同時多個元素的檢測，此外對非金屬元素的靈敏度偏低。依據進樣方式分為一般的火焰AAS和石墨爐AAS，所有AAS檢測進樣都需要將固體樣品轉換為液體樣品，對大部分金屬元素可直接檢測，但對于部分元素如砷、銻元素需要氫化發生反應生成氫化物檢測。

4.電感耦合等離子體發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)，是利用通過高頻電感耦合產生等離子體放電的光源來進行原子發射光譜分析的方法。它是一種火焰溫度范圍為6000至10000K的火焰技術。該發射強度表示樣品中元素的濃度。ICP-AES在鋼鐵、鋁合金、鋅合金、高溫合金等冶金分析方面應用較廣。同AAS一樣，ICP-AES的進樣也需要將固體樣品轉換為液體樣品，它可以一次同時檢測多種元素，檢測范圍在 μg/ml以上至100%，檢測靈敏度高，不僅可以檢測金屬元素，還可以檢測部分非金屬元素B、P、S、Si等。ICP-AES在低合金鋼、鋁合金、鈦合金、鋅合金等檢測有應用。

我國的標準 GB∕T 20125-2006、GB/T 20975.25-2008、GB/T 5121.27-2008分別規定了應用 ICP-AES法對低合金鋼、鋁合金和銅合金中的元素含量檢測方法。

5.電感耦合等離子體發射質譜法

電感藕合等離子體質譜法(ICP-MS)，它是一種將電感藕合等離子體ICP技術和質譜MS結合在一起的分析方法。ICP利用在電感線圈上施加的強大功率的高頻射頻信號在線圈內部形成高溫等離子體，并通過氣體的推動，保證了等離子體的平衡和持續電離，在ICP-MS中，ICP起到離子源的作用，高溫的等離子體使大多數樣品中的元素都電離出一個電子而形成了一價正離子。質譜MS是一個質量篩選和分析器，通過選擇不同質核比(m/z)的離子通過來檢測到某個離子的強度，進而分析計算出某種元素的強度。ICP-MS檢測速度塊，靈敏度高，檢測限低，適合多元素同時檢測;在樣品經過適當的預處理后，既可以檢測金屬元素，也可以檢測非金屬元素B、Si、P、S、As等，還可以結合液相色譜或氣相色譜聯機方式進行檢測元素的價態;元素含量檢測范圍寬，從ng/mL-100%可達9個數量級。

ICP-MS主要有氣體進樣、液體進樣和固體進樣多種方式，其中液體進樣方式應用為廣泛。

6.非金屬元素CS/ONH分析法

金屬元素中的C、S與O、N、H通常采用紅外吸收法和熱導檢測儀檢測，俗稱碳硫分析儀和氧氮氫分析儀。碳硫分析儀(CS儀)即高頻感應爐燃燒后紅外吸收儀，針對金屬中的非金屬元素碳和硫，電負性相差不大，在金屬中都能形成碳化物或硫化物，碳在鋼鐵中以碳化物和游離態碳存在，再高溫富氧的條件下可被氧化成二氧化碳和二氧化硫。二氧化碳和二氧化硫具有永久電偶*矩，都有振動、轉動等結構，按照量子力學的分裂能級，入射特征波長紅外輻射耦合產生吸收，根據朗伯-比爾定律，吸收強度與濃度呈正比關系，測量經紅外吸收后的紅外光譜的強度，便可計算出二氧化碳或二氧化硫的含量。CS分析檢測的 C、S質量含量可低至0.005%和0.0005%。

標準 GB/T 11261-2006、GB/T 20124-2006、GB/T 223.82-2018分別采用惰性氣體熔融-熱導或紅外吸收法規定了鋼鐵中的氧、氮、氫含量的檢測方法，氧元素質量分數含量 0.0005～0.020%，氮元素質量分數含量 0.002～0.6%，氫元質量分數含量素0.20～30μg/g。

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