МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Дата введения 01.07.84 Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения кремния (при массовой доле от 0,05 до 5,0 %), гравиметрический метод определения кремния (при массовой доле от 0,10 до 20,0 %) в легированном чугуне. (Измененная редакция, Изм. № 2). 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473. 1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности Р = 0,95) не превышает предела Δ, приведенного в таблице при выполнении следующих условий: расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d2 (d3), приведенного в таблице; воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли элемента не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение δ, приведенное в таблице. При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли кремния. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа. Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения dк, приведенного в таблице. (Введен дополнительно, Изм. № 2). 2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ2.1. Сущность метода Метод основан на образовании желтого кремнемолибденового комплекса, восстановлении этого соединения аскорбиновой кислотой до кремнемолибденовой сини и измерении оптической плотности окрашенного раствора. Мешающее влияние фосфорномолибденового комплекса устраняется добавлением щавелевой кислоты при растворении в соляной кислоте и лимонной - при растворении в серной кислоте. Мышьяковомолибденовый комплекс образуется только при температуре кипения раствора. (Измененная редакция, Изм. № 1). 2.2. Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр. Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:3. Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:3,5. Кислота щавелевая по ГОСТ 22180, раствор с массовой концентрацией 0,08 г/см3. Кислота аскорбиновая, раствор с массовой концентрацией 0,02 г/см3, свежеприготовленный. Кислота лимонная по ГОСТ 3652. Смесь лимонной и аскорбиновой кислот, свежеприготовленная: 2,5 г лимонной и 0,5 г аскорбиновой кислот растворяют в 100 см3 воды. Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 1:20. Железо карбонильное ос.ч. Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3, перекристаллизованный из спиртового раствора. Перекристаллизация молибденовокислого аммония: 250 г молибденовокислого аммония растворяют в 400 см3 воды при 70 - 80 °С. Горячий раствор фильтруют через плотный фильтр «синяя лента» в стакан, содержащий 300 см3 этилового спирта. Раствор охлаждают и выдерживают в проточной воде в течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронку Бюхнера с фильтром средней плотности «белая лента». Кристаллы промывают 2 - 3 раза этиловым спиртом порциями по 20 - 30 см3 и высушивают на воздухе. Аммиак водный по ГОСТ 3760. Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300. Кремния двуокись по ГОСТ 9428. Калий углекислый - натрий углекислый по ГОСТ 4332. Натрий углекислый по ГОСТ 83. Натрий кремнекислый, стандартный раствор, с массовой концентрацией кремния 0,0002 г/см3: 0,2140 г двуокиси кремния, прокаленной до постоянной массы при 1000 - 1100 °С, помещают в платиновый тигель, прибавляют 2 г углекислого натрия, перемешивают, закрывают крышкой и сплавляют при 1000 - 1100 °С. Тигель охлаждают, ополаскивают снаружи водой, помещают в стакан вместимостью 250 - 300 см3, приливают 50 - 60 см3 воды и нагревают до полного растворения плава. Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см3, фильтр промывают три - пять раз горячей водой и отбрасывают. Раствор в колбе охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор кремнекислого натрия хранят в полиэтиленовой или кварцевой посуде. Определение массовой концентрации стандартного раствора: 50 см3 стандартного раствора помещают в стакан вместимостью 300 - 400 см3. Далее определение проводят по п. 3.3. Массовую концентрацию (X) стандартного раствора, выраженную в г/см3 кремния, вычисляют по формуле
где m1 - масса тигля с осадком двуокиси кремния, г; m2 - масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г; m3 - масса тигля с осадком в контрольном опыте, г; m4 - масса тигля с остатком в контрольном опыте после обработки фтористоводородной кислотой, г; 0,4675 - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний; 50 - объем стандартного раствора, взятого для анализа, см3. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 2.3. Проведение анализа 2.3.1. Определение кремния (0,05 - 1,0 %) Навеску чугуна массой 0,2 г помещают в стакан или коническую колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 соляной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане 3 - 5 мин. Приливают 1 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворения навески. Затем приливают 10 см3 воды и кипятят 2 - 3 мин до удаления окислов азота. Раствор фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 100 см3 и промывают осадок на фильтре 3 - 4 раза небольшими порциями горячей воды. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Осадок прокаливают при 900 - 1000 °С. После охлаждения в эксикаторе содержимое тигля сплавляют с 0,5 г углекислого натрия или углекислого калия-натрия при 1000 - 1100 °С. Тигель с плавом охлаждают, ополаскивают внешние стенки тигля водой и помещают в стакан вместимостью 200 см3. Плав выщелачивают в 20 - 25 см3 воды при нагревании. Раствор охлаждают и присоединяют к основному фильтрату, доливают до метки водой и перемешивают. Полученный раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в коническую колбу вместимостью 150 - 200 см3, отбрасывая первые порции раствора, предварительно ополоснув ими колбу. В две мерные колбы вместимостью 100 см3 помещают по 10 см3 раствора, по 50 см3 воды, и в одну из них добавляют 10 см3 раствора молибденовокислого аммония; раствор второй колбы используют в качестве раствора сравнения. Появление осадка или легкой опалесценции при добавлении молибденовокислого аммония свидетельствует о рН 1,3 - 1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса. Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают последовательно по 5 см3 серной кислоты (1:1), по 5 см3 раствора щавелевой кислоты и по 5 см3 раствора аскорбиновой кислоты. После добавления каждого реактива растворы перемешивают, доливают водой до метки, перемешивают и выдерживают в течение 20 мин при (20 ± 4) °С. Величину оптической плотности растворов измеряют на спектрофотометре при длине волны 830 нм или на фотоэлектроколориметре при длине волны (630 ± 20) нм (красный светофильтр) в кювете оптимального размера относительно раствора сравнения. По найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки контрольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 2.3.2. Построение градуированного графика В восемь стаканов вместимостью 100 см3 помещают по 0,2 г карбонильного железа и в семь из восьми 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см3 стандартного раствора кремния, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00004; 0,00008; 0,00012; 0,00016 и 0,00020 г кремния в 100 см3 фотометрируемого раствора. Раствор в восьмом стакане, не содержащий кремний, используют в качестве раствора сравнения. В каждый стакан приливают по 20 см3 соляной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане 3 - 5 мин, затем по 1 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворения навески, затем приливают по 10 см3 воды и кипятят 2 - 3 мин до удаления окислов азота. Растворы из стаканов переводят в мерные колбы вместимостью 100 см3, охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают. В восемь мерных колб вместимостью 100 см3 помещают аликвотные части раствора по 10 см3, по 50 см3 воды и по 10 см3 раствора молибденовокислого аммония. Появление осадка или легкой опалесценции при добавлении молибденовокислого аммония свидетельствует о рН 1,3 - 1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса. Далее определение проводят по п. 2.3.1. По найденным значениям оптической плотности анализируемых растворов с учетом поправки контрольного опыта и соответствующих им значениям концентраций кремния строят градуировочный график. (Измененная редакция, Изм. № 1). 2.3.3. Определение кремния (0,05 - 5,0 %) Навеску чугуна массой в соответствии с табл. 1а помещают в стакан вместимостью 200 - 250 см3, приливают 50 см3 серной кислоты (1:20), накрывают стакан часовым стеклом и растворяют при слабом кипячении. Затем приливают 10 см3 азотной кислоты (1:3,5) и кипятят 5 мин, охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доливают до метки водой, перемешивают и фильтруют в сухую колбу через сухой фильтр «белая лента», отбрасывая первую порцию фильтрата. Отбирают аликвотные части раствора в две мерные колбы вместимостью 100 см3 в соответствии с табл. 1а, в одну из них приливают 5 см3 раствора молибденовокислого аммония, во вторую 5 см3 воды, перемешивают и выдерживают 5 мин при массовой доле кремния до 0,5 % и 3 мин при массовой доле кремния свыше 0,5 %. Затем в обе колбы приливают 5 см3 серной кислоты (1:1), 5 см3 смеси лимонной и аскорбиновой кислот и выдерживают 10 мин при массовой доле кремния до 0,5 % и 5 мин свыше 0,5 %. Таблица 1а
Растворы в колбах доводят до метки и перемешивают. Раствор второй колбы служит раствором сравнения. Величину оптической плотности растворов измеряют на спектрофотометре при длине волны 830 нм или на фотоэлектроколориметре при длине волны (630 ± 20) нм (красный светофильтр) в кювете оптимального размера относительно раствора сравнения. По найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки контрольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику. 2.3.4. Построение градуированных графиков В семь мерных колб вместимостью 200 см3 помещают навески карбонильного железа в соответствии с табл. 1а, приливают 50 см3 серной кислоты (1:20), растворяют при слабом кипячении. Затем приливают 10 см3 азотной кислоты (1:3,5) и кипятят 5 мин. Растворы охлаждают. В шесть мерных колб последовательно приливают стандартный раствор кремнекислого натрия 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 (при массовой доле кремния 0,0 - 0,5 %) и 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см3 (при массовой доле кремния 0,5 - 5,0 %), что соответствует 0,000005; 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г и 0,0000125; 0,000025; 0,00005; 0,000075; 0,0001; 0,000125 г кремния в 100 см3 фотометрируемого раствора. Седьмая колба служит для проведения контрольного опыта. Растворы в мерных колбах вместимостью 200 см3 доливают водой до метки и перемешивают. Из каждой колбы отбирают аликвотную часть раствора в мерную колбу вместимостью 100 см3 в соответствии с табл. 1а и далее определение проводят по п. 2.3.3. По найденным значениям оптической плотности анализируемых растворов с учетом поправки контрольного опыта и соответствующим им значениям массы кремния строят градуировочный график. 2.3.3; 2.3.4. (Измененная редакция, Изм. № 2). 2.4. Обработка результатов 2.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
где m - масса кремния, найденная по градуировочному графику, г; m1 - масса навески чугуна, соответствующая аликвотной части раствора, г. (Измененная редакция, Изм. № 1). 2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в табл. 1. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ3.1. Сущность метода Метод основан на выделении кремния в процессе конденсационной полимеризации в виде кремниевой кислоты, ее дальнейшей дегидратации высушиванием и прокаливанием, и взвешивании полученной безводной полимерной двуокиси кремния. 3.2. Аппаратура, реактивы и растворы Электропечь муфельная с температурой нагрева 1000 - 1100 °С. Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:2. Кислота азотная по ГОСТ 4461. Смесь кислот для растворения: 2 дм3 серной кислоты осторожно вливают тонкой струей при непрерывном перемешивании в 5,5 дм3 воды. После охлаждения раствора прибавляют 1,5 дм3 азотной кислоты и перемешивают. Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1 и 1:20. Аммоний роданистый по ГОСТ 19522, раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3. Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). Навеску чугуна массой 2,0 г (при массовой доле кремния от 0,10 до 1,0 %), 1,0 г (при массовой доле кремния свыше 1,0 до 6,0 %) и 0,5 г (при массовой доле кремния свыше 6,0 до 20,0 %) помещают в стакан вместимостью 300 - 400 см3, осторожно приливают 30 - 75 см3 смеси кислот и накрывают часовым стеклом. После прекращения бурной реакции стакан ставят на горячую плиту и после растворения снимают часовое стекло, ополаскивают его водой и выпаривают раствор до появления паров серной кислоты, которым дают выделяться в течение 2 - 3 мин. Снимают стакан с плиты, дают охладиться и осторожно по стенкам приливают 15 см3 соляной кислоты (1:1), слегка перемешивая содержимое стакана. Через 1 - 2 мин приливают 120 см3 горячей воды, накрывают стакан часовым стеклом и нагревают до 60 - 70 °С, время от времени перемешивая стеклянной палочкой до растворения. Осадок отфильтровывают на беззольный фильтр «белая лента» с добавлением небольшого количества беззольной фильтробумажной массы и промывают горячей соляной кислотой (1:20) до отрицательной реакции промывных вод на железо (по реакции с роданистым аммонием) и затем 5 - 6 раз горячей водой. Фильтрат вместе с промывными водами вновь выпаривают в том же стакане, в котором проводилось первое выпаривание, до выделения паров серной кислоты в течение 2 - 3 мин. После охлаждения приливают 15 см3 соляной кислоты (1:1), 120 см3 горячей воды и после нагревания до растворения солей отфильтровывают дополнительно выделившийся осадок кремниевой кислоты, промывая его так же, как было указано выше. Объединенные осадки прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С до постоянной массы. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем осадок осторожно смачивают 3 - 5 каплями воды, приливая ее по стенкам тигля, прибавляют 5 - 7 капель серной кислоты и 3 - 5 см3 фтористоводородной кислоты. Содержимое тигля осторожно выпаривают до прекращения выделения паров серной кислоты. Тигель прокаливают в муфельной печи при 1000 - 1100 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Для внесения поправки на содержание кремния в реактивах, с каждой партией труб в тех же условиях, проводят не менее двух контрольных опытов. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.4. Обработка результатов 3.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
где m - масса тигля с осадком двуокиси кремния, г; m1 - масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г; m2 - масса тигля с осадком, полученным в контрольном опыте, г; т3 - масса тигля с остатком, полученным в контрольном опыте, после обработки фтористоводородной кислотой, г; 0,4675 - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний; m4 - масса навески, г. 3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в табл. 1. Таблица 1
3.4.1, 3.4.2. (Измененная редакция, Изм. № 2). ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР РАЗРАБОТЧИКИ Ю.С. Чернобривенко, Т.А. Бутенко, П.А. Пархоменко, А.С. Гржегоржевский, В.П. Корж, Ж.Б. Куликовская, Б.А. Сорочинский, Л.Н. Новак 2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 08.07.83 № 680 3. ВЗАМЕН ГОСТ 2604.3-77 4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
5. Ограничение срока действия снято по протоколу № 3-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5-6-93) 6. ИЗДАНИЕ с изменениями № 1, 2, утвержденными в марте 1986 г., декабре 1988 г. (ИУС 6-86, 3-89)
|