ГОСТ 12359-99

ГОСТ 12359-99 (ІСО 4945-77) Стали вуглецеві, леговані та високолеговані. Методи визначення азоту

ГОСТ 12359-99
(ІСО 4945-77)

Група В39

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

СТАЛИ ВУГЛЕДНІ, ЛЕГОВАНІ І ВИСОКОЛЕГОВАНІ

Методи визначення азоту

Карбона, вирізані і високі-нарізані стель.
Методи для визначення нітрогену

МКС 77.040.40*
ОКСТУ 0709
_______________
* У Міждержавному класифікаторі стандартів
код 77.040.40 не наводиться. - Примітка "КОДЕКС".

Дата введення 2000-07-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕН Міждержавним технічним комітетом зі стандартизації МТК 145 «Методи контролю металопродукції"

ВНЕСЕН Держстандартом Росії

2 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною Радою зі стандартизації, метрології та сертифікації (протокол N 15-99 від 28 травня 1999 р.)

За ухвалення проголосували:

3 Додаток А містить повний автентичний текст міжнародного стандарту ІСО 4945-77 «Сталь. Визначення вмісту азоту. Спектрофотометричний метод

4 Постановою Державного комітету Російської Федерації зі стандартизації та метрології від 21 жовтня 1999 р. N 360-ст міждержавний стандарт ГОСТ 12359-99 (ІСО 4945-77) введений у дію безпосередньо як державний стандарт Російської Федерації з 1 липня 2000 р.

5 ВЗАМІН ГОСТ 12359–81

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює фотометричний (спектрофотометричний) метод визначення азоту з реактивом Несслера (при масовій частці азоту від 0,002 до 0,01%) та титриметричний метод визначення азоту (при масовій частці азоту від 0,005 до 0,50%) у вуглецевих, легованих та високо сталях.

Допускається спектрометричний метод визначення азоту з нітропрусидом натрію за міжнародним стандартом ISO 4945 (додаток А).

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використані посилання на такі стандарти:

ГОСТ 83-79 Вуглекислий натрій. Технічні умови

ГОСТ 3640-94 Цинк. Технічні умови

ГОСТ 3769-78 Амоній сірчанокислий. Технічні умови

ГОСТ 4145-74 Калій сірчанокислий. Технічні умови

ГОСТ 4165-78 Мідь (II) сірчанокисла 5-водна. Технічні умови

ГОСТ 4328-77 Натрію гідроксид. Технічні умови

ГОСТ 4463-76 Натрій фтористий. Технічні умови

ГОСТ 8677-76 Кальцію оксид. Технічні умови

ГОСТ 9285-78 Калію гідрат окису технічний. Технічні умови

ГОСТ 14261-77 Кислота соляна особливої чистоти. Технічні умови

ГОСТ 14262-78 Кислота сірчана особливої чистоти. Технічні умови

ГОСТ 18300-87 Спирт етиловий технічний ректифікований. Технічні умови

ГОСТ 20490-75 Калій марганцевокислий. Технічні умови

ГОСТ 28473-90 Чавун, сталь, феросплави, хром, марганець металеві. Загальні вимоги до методів аналізу

3 Загальні вимоги

Загальні вимоги до методів аналізу - за ГОСТ 28473 .

4 Фотометричний (спектрофотометричний) метод визначення азоту

4.1 Сутність методу

Метод заснований на розчиненні сталі в неокисляючих кислотах, розкладанні амонійних солей гідроксидом натрію, що утворюються, дистиляції аміаку з парою або повітряною аспірацією з лужного аналізованого розчину і визначенні його в конденсаті з реактивом Несслера.

4.2 Апаратура, реактиви та розчини

Установка для дистиляції аміаку з парою (рисунок 1) складається з дистиляційної колби 1, воронок 2 і 3, холодильника 4, колби-пастки 5, генератора пари 7, нагрівача генератора пара 8, лабораторного автотрансформатора 9, пляшки з водою 6 і кол 10.

Рисунок 1 - Схема установки для дистиляції аміаку з парою

Рисунок 1 - Схема установки для дистиляції аміаку з парою

Установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією (малюнки 2 і 3) складаються з повітроочисних систем 1 і 2 (1 — промивний посуд, заповнений сірчаною кислотою щільністю 1,84 г/см , 2 - промивний посуд, заповнений водою), електроплитки 7, дистиляційної колби з термостійкого скла місткістю 500 см , з воронкою з краном, 6, холодильника 3, судини для уловлювання азоту (у вигляді аміаку) 5, мікробюретки 4 (класу 1).

Малюнок 2 - Схема установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією

Малюнок 2 - Схема установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією

Малюнок 3 - Схема установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією

Малюнок 3 - Схема установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією

Колба для розчинення навішування (рисунок 4).

Малюнок 4 - Колба для розчинення навішування

Малюнок 4 - Колба для розчинення навішування

Вода дистильована, вільна від іонів амонію, для приготування водних розчинів та проведення аналізу. Воду перевіряють на наявність іонів амонію реактивом Несслера: до 200 см води доливають 2,5 см реактиву Несслера, перемішують та залишають стояти 15 хв. Якщо вода не забарвилася жовтуватий колір (оптична щільність розчину, виміряна на спектрофотометрі в кюветі товщиною робочого шару 1 см при довжині хвилі 400 нм, не більше 0,05), вона може бути використана для визначення азоту. Якщо з'явилося жовте фарбування, воду очищають на іонообмінних смолах — сильнокислотному катіоніті та сильноосновному аніоніті із шаром смоли заввишки 0,2 м, діаметром 0,025 м, пропускаючи через колонки зі швидкістю від 7 до 10 см. /хв.

Для очищення води за допомогою марганцевокислого калію 500 см води поміщають у колбу зі шліфом, додають марганцевокислий калій до слабкого фарбування та кип'ятять 30 хв. Потім додають 100 г оксиду кальцію і кип'ятять протягом 2 год. З'єднують колбу з холодильником і збирають дистилят у сулію з пришліфованою пробкою.

Воду можна очищати також будь-яким іншим методом, що забезпечує оптичну щільність забарвленого розчину значення 0,05.

Мідь сірчанокисла за ГОСТ 4165 .

Цинк металевий ГОСТ 3640 .

Кислота соляна за ГОСТ 14261 , розведена 1:1.

Кислота сірчана за ГОСТ 14262 , розведена 1:4.

Сірчана кислота з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , готують із фіксаналу.

Калій сірчанокислий за ГОСТ 4145 прожарений при температурі 900 °C.

Гідроксид натрію згідно з ГОСТ 4328 розчин масової концентрації 40 г/100 см : 200 г гідроксиду натрію розчиняють у 600 см. води та випарюють при кип'ятінні до 500 см з додаванням кількох гранул цинку.

Гідроксид калію за ГОСТ 9285 , розчини масової концентрації 60 г/100 см та 15 г/100 см .

Натрій фтористий за ГОСТ 4463 .

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490 .

Кальцій оксид ГОСТ 8677 .

Амоній сірчанокислий за ГОСТ 3769 стандартний розчин.

Сірчанокислий амоній висушують при (100±5) °С. Наважку сірчанокислого амонію 4,7170 г поміщають у склянку ємністю 200-400 см. , розчиняють у воді, переносять у колбу ємністю 1·10 см , доливають до мітки водою і перемішують. 10 см розчину поміщають в іншу мірну колбу ємністю 110 см , доливають водою до мітки та перемішують.

1 см отриманого розчину сірчанокислого амонію містить 0,0000

1 г азоту.

4.3 Підготовка до аналізу

4.3.1 Встановлення з водяною парою

Збирають установку (рисунок 1) і промивають її перед перенесенням розчину проби дистиляційну колбу: через воронку 2 доливають дистиляційну колбу 80 см розчину гідроксиду натрію, через лійку 3-100 см води та пропускають пару протягом 10-15 хв. Потім видаляють розчин з колби-приймача і дистиляційної колби, приливаючи в генератор пари 150-170 см води. При цьому лужний розчин переносять з дистиляційної колби в колбу-пастку і видаляють.

4.3.2 Встановлення з повітряною аспірацією

Збирають установку (малюнки 2 і 3) і перевіряють герметичність усієї системи за допомогою аспіратора просмоктуванням повітря рівномірно зі швидкістю 3-4 бульбашки на секунду.

Для очищення системи до дистиляційної колби доливають 80 см розчину гідроксиду натрію, 100 см води та кип'ятять розчин протягом 5-10 хв.

Після очищення всієї системи вимикають електроплитку, водоструминний насос, видаляють розчин з дистиляційної колби та з посудини для уловлювання азоту.

4.4 Проведення аналізу

4.4.1 Визначення азоту на установці з водяною парою

4.4.1.1 Визначення азоту в сталях з масовою часткою кремнію до 0,5%

Наважку масою 2 г поміщають у колбу (рисунок 4). Для її розчинення доливають 50 см розчину сірчаної кислоти (1:4) і закривають її шліфованою пробкою з гідравлічним затвором, в резервуар якого попередньо доливають 2-3 см розчину сірчаної кислоти (1:4).

Наважку розчиняють при температурі не вище (85±5) °З до припинення виділення водню. Колбу з розчином охолоджують, розчин із резервуару гідравлічного затвора приєднують до основного розчину і обмивають затвор 2-3 рази водою. Розчин випарюють до появи парів сірчаної кислоти та охолоджують. До розчину додають 5 г сірчанокислого калію, 1 г сірчанокислої міді, доливають 20 см. сірчаної кислоти і нагрівають вміст колби до появи густої пари сірчаної кислоти (температура розчину - не менше 340 ° С).

За відсутності сталі нітридів хрому допускається розчинення навішування в сірчаній кислоті (1:4) без додавання концентрованої сірчаної кислоти, сірчанокислого калію, сірчанокислої міді і нагрівання до появи парів сірчаної кислоти.

Для важкорозчинних сталей допускається застосування інших кислот, що забезпечують повноту розчинення навішування.

4.4.1.2 Визначення азоту в сталях з масовою часткою кремнію понад 0,5%

Наважку розчиняють при помірному нагріванні 50 см розчину соляної кислоти (1:1) до припинення виділення бульбашок водню. Після розчинення навішування розчин (2-3 см соляної кислоти 1:1) з резервуару гідравлічного затвора приєднують до основного розчину і затвор обмивають 2-3 рази водою. До розчину додають при перемішуванні маленькими порціями 1-1,5 г натрію фтористого, після чого колбу знову закривають пришліфованою пробкою з гідравлічним затвором і продовжують нагрівання. Сплавлення з сірчанокислим калієм і міддю проводять за вказаною вище методикою.

Допускається для розчинення навішування замість фтористого натрію застосування фтористоводневої кислоти.

У мірну колбу-приймач (малюнок 1) місткістю 250 см доливають 30 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , дистиляційну колбу через воронку 2 доливають 80 см гідроксиду натрію (допускається застосування розчину гідроксиду калію), через вирву 3 - розчин проби, обмиваючи колбу для розкладання навішування і вирву невеликими порціями води, не даючи їй стікати до кінця. Збільшують нагрівання генератора пари і проводять дистиляцію доти, доки обсяг дистиляту не досягне 150 см. .

У мірну колбу з конденсатором при перемішуванні доливають 4 см реактиву Несслер. Вміст колби розбавляють водою до мітки і перемішую

т.

4.4.2 Визначення азоту на установці з повітряною аспірацією

Розчинення проби проводять, як зазначено у 4.4.1.

У посудину для уловлювання азоту (малюнки 2 та 3) доливають 30 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , в дистиляційну колбу через лійку доливають 80 см. розчину гідроксиду натрію (допускається застосування розчину гідроксиду калію), через вирву з краном - розчин проби, обмиваючи колбу для розкладання навішування і стінки вирви невеликими порціями води, не даючи їй стікати до кінця. Закривають кран лійки, включають водоструминний насос та електроплитку та нагрівають розчин протягом 40 хв. Дистилят зливають через нижній край судини для уловлювання азоту в мірну колбу місткістю 250 см. , охолоджують, повільно при перемішуванні доливають 4 см реактиву Несслер. Вміст колби розбавляють водою до мітки та перемішують.

Через 20 хв вимірюють оптичну щільність розчину в інтервалі довжин хвиль 395-405 нм, застосовуючи як розчин порівняння воду.

У тих самих умовах проводять контрольний досвід визначення масової частки азоту в реактивах.

Визначення азоту проводять у приміщенні за відсутності аміаку, амонійних солей та азотної кислоти.

4.4.3 Побудова градуювального графіка

У п'ять колб поміщають 4,0; 8,0; 12,0; 16,0; 20,0 см стандартного розчину сірчанокислого амонію, що відповідає 0,002; 0,004; 0,006; 0,008; 0,010% азоту при масі навішування 2 г і проводять через усі стадії аналізу, як зазначено в 4.3.1 та 4.3.2. За знайденими значеннями оптичної щільності (з урахуванням поправки контрольного досвіду) і відповідним значенням концентрації азоту будують градуювальний графік.

4.5 Обробка результатів

4.5.1 Масову частку азоту з урахуванням поправки контрольного досвіду визначають за градуювальним графіком.

4.5.2 Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки азоту наведені у таблиці 1.

Таблиця 1

5 Титриметричний метод визначення азоту

5.1 Сутність методу

Метод заснований на розчиненні сталі в неокисляючих кислотах і розкладанні амонійних солей, що утворюються, гідроксидом натрію.

Поглинання аміаку, що виділяється, при проведенні аналізу на установці з повітряною аспірацією проводять розчином сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм визначення аміаку - зворотним титруванням надлишку сірчаної кислоти розчином гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм .

Поглинання аміаку при повітряній аспірації проводять розчином індикатора Таширо і титруванням його кислотою.

5.2 Апаратура, реактиви та розчини

Установка для дистиляції аміаку з парою (рисунок 1).

Установки для дистиляції аміаку з повітряною аспірацією (малюнки 2 та 3).

Колба для розчинення навішування (рисунок 4).

Індикатор Таширо: 0,03 г метилового червоного та 0,01 г метиленового синього розчиняють у 100 см етилового спирту. У лужному середовищі індикатор має зелений колір, у кислому — фіолетово-червоний.

Кислота сірчана за ГОСТ 14262 , розведена 1:4.

Сірчана кислота з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , готують із фіксаналу.

Для встановлення коефіцієнта перерахунку приготовленого розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм розчиняють 0,02 г вуглекислого натрію 30-40 см дистильованої води (звичайної води). До розчину додають 1-2 краплі метилового помаранчевого і титрують до переходу жовтого забарвлення розчину помаранчеву. Для видалення вугільної кислоти розчин кип'ятять 2 хв, охолоджують і титрують до переходу жовтого забарвлення помаранчеву.

Коефіцієнт перерахунку розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм розраховують за формулою

(1)

де - Маса навішування, г;

- Об'єм розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , Витраченої на титрування, см ;

0,00053 - кількість вуглекислого натрію, що відповідає 1 см розчину соляної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм .

Натрій вуглекислий за ГОСТ 83 висушений до постійної маси при 270-300 °С.

Гідроксид натрію за ГОСТ 4328 розчин з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм .

Коефіцієнт нормальності визначають титруванням розчину гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм розчином сірчаної кислоти такої ж концентрації.

Вода дистильована, вільна від іонів амонію, для приготування водних розчинів та проведення аналізу. Воду очищають та перевіряють на присутність у ній іонів амонію реактивом Несслера, як зазначено в 4.2.

Кислота соляна за ГОСТ 14261 , розведена 1:1.

Натрій фтористий за ГОСТ 4463 .

Гідроксид натрію за ГОСТ 4328 розчин масової концентрації 40 г/100 см .

200 г гідроксиду натрію розчиняють 600 см води та випарюють при кип'ятінні до 500 см з додаванням кількох гранул цинку.

Метиловий червоний.

Метиловий помаранчевий.

Метиленовий синій.

Спирт етиловий ректифікований за ГОСТ 18300 .

Калій сірчанокислий за ГОСТ 4145 прожарений при 900 °C.

Гідроксид калію за ГОСТ 9285 , розчин масової концентрації 60 г/100 см .

Мідь сірчанокисла за ГОСТ 4165 .

Цинк металевий за ГОСТ

3640.

5.3 Підготовка до аналізу

Збирають установку (рисунок 1) і промивають її перед перенесенням розчину проби дистиляційну колбу: через воронку 2 доливають дистиляційну колбу 80 см розчину гідроксиду натрію, через вирву 3 - 100 см води та пропускають пару протягом 10-15 хв.

Потім видаляють розчин з колби-приймача і дистиляційної колби, приливаючи в генератор пари 150-170 см води. При цьому лужний розчин переносять з дистиляційної колби в колбу-пастку і видаляють.

5.3.1 Встановлення повітряної аспірації

Збирають установки (малюнки 2 і 3), перевіряють герметичність усієї системи за допомогою аспіратора просмоктуванням повітря рівномірно зі швидкістю 3-4 бульбашки на секунду.

Перед перенесенням аналізованого розчину дистиляційну колбу установку промивають: через воронку в дистиляційну колбу приливають 80 см розчину гідроксиду натрію, 100 см води та кип'ятять розчин протягом 5-10 хв.

Після очищення всієї системи включають електроплитку, водоструминний насос, видаляють розчин з дистиляційної колби і судини для уловлювання азоту.

5.4 Проведення аналізу

5.4.1 Визначення азоту на установці з водяною парою

Наважку проби 2 г при масовій частці азоту від 0,005 до 0,05% або 0,5 г при масовій частці азоту понад 0,05% поміщають в колбу для розчинення. При визначенні вмісту азоту в сталях з масовою часткою кремнію до 0,5% навішування проби поміщають у колбу, доливають 50 см розчину сірчаної кислоти (1:4) і закривають її шліфованою пробкою з гідравлічним затвором, в резервуар якого попередньо доливають 2-3 см розчину сірчаної кислоти (1:4).

Наважку розчиняють при температурі (85±5) °З до припинення виділення бульбашок водню. Колбу з розчином охолоджують, розчин із резервуару гідравлічного затвора приєднують до основного розчину і обмивають затвор 2-3 рази водою. Розчин у колбі випарюють до появи парів сірчаної кислоти та охолоджують. До розчину додають 5 г сірчанокислого калію, 1 г сірчанокислої міді, доливають 20 см. сірчаної кислоти і нагрівають вміст колби до появи пари сірчаної кислоти (температура розчину - не менше 340 ° С).

За відсутності сталі нітридів хрому допускається розчинення навішування в сірчаній кислоті (1:4) без додавання концентрованої сірчаної кислоти, сірчанокислого калію, сірчанокислої міді і нагрівання до парів сірчаної кислоти.

Для важкорозчинних сталей допускається застосування інших кислот, що забезпечують повноту розчинення навішування.

При визначенні вмісту азоту в сталях, що містять понад 0,5% кремнію, навішення розчиняють при помірному нагріванні 50 см розчину соляної кислоти (1:1) до припинення виділення бульбашок водню. Після розчинення навішування розчин з резервуару гідравлічного затвора приєднують до основного розчину і затвор обмивають 2-3 рази водою.

До розчину додають при перемішуванні маленькими порціями 1-1,5 г натрію фтористого, після чого колбу знову закривають пришліфованою пробкою з гідравлічним затвором і продовжують нагрівання. Сплавлення з сірчанокислим калієм і міддю проводять за вказаною вище методикою.

У дистиляційну колбу промитої установки через лійку 2 доливають 80 см розчину гідроксиду натрію масової концентрації 40 г/100 см (допускається застосування гідроксиду калію), через вирву 3 - розчин проби, обмиваючи колбу для розкладання навішування і вирву невеликими порціями води, не даючи їй стікати до кінця. Збільшують нагрівання генератора пари і проводять дистиляцію доти, доки обсяг дистиляту не досягне 150 см. . Аміак уловлюється колбою-приймачем, наповненою 25 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм та 25 см дистильованої води. Після закінчення дистиляції до розчину в приймачі додають 1 см. індикатора Таширо, відтитрують надлишок сірчаної кислоти гідроксидом натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм до стійкого зеленого забарвлення індикатора. У тих же умовах проводять контрольний досвід на вміст азоту в реак

тивах.

5.4.2 Визначення азоту на установці з повітряною аспірацією

Розчинення проби проводять, як зазначено у 5.4.1.

У посудину для уловлювання азоту у разі прямого титрування доливають 25 см розчину індикатора Таширо, у разі зворотного титрування - 25 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , 25 см дистильованої води та 1 см індикатора Ташир.

Далі в обох випадках у дистиляційну колбу через вирву з краном доливають 80 см гідроксиду натрію масової концентрації розчину 40 г/см (допускається застосування гідроксиду калію) та розчин проби, обмиваючи колбу для розкладання навішування та лійку невеликими порціями води, не даючи їй стікати до кінця. Закривають кран лійки, включають водоструминний насос, електроплитку та нагрівають розчин протягом 40 хв.

При прямому титруванні в міру надходження аміаку з дистиляційної колби в посудину для вловлювання азоту забарвлення індикатора Таширо переходить з фіолетово-червоного в зелене. Після закінчення дистиляції рідину в посудині відтитрують розчином сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм до стійкого протягом 5 хв фіолетово-червоного забарвлення.

У разі зворотного титрування після дистиляції відтитрують надлишок сірчаної кислоти розчином гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм до стійкого фарбування індикатора. У тих самих умовах проводять контрольний досвід визначення вмісту азоту в реактивах.

При визначенні кінцевої точки титрування можливе застосування інструментальних методів.

ів.

5.5 Обробка результатів

5.5.1 Масову частку азоту , %, у разі зворотного титрування обчислюють за формулою

(2)

де - Об'єм розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , що застосовується для уловлювання аміаку досліджуваної проби, см ;

- Коефіцієнт перерахунку приготовленого розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм ;

- Об'єм розчину гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , Витраченого на титрування надлишку сірчаної кислоти досліджуваної проби, см ;

- Коефіцієнт нормальності розчину гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм ;

- Об'єм розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , що застосовується для уловлювання аміаку контрольного досвіду, см ;

- Об'єм розчину гідроксиду натрію з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , Витраченого на титрування надлишку сірчаної кислоти контрольного досвіду, см ;

0,00014 - кількість азоту, що відповідає 1 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , м;

- Маса навішування, р.

Масову частку азоту , %, у разі прямого титрування обчислюють за формулою

(3)

де - Об'єм розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , Витраченої на титрування аміаку, см ;

- Об'єм розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , Витраченої на титрування аміаку контрольного досвіду, см ;

- Коефіцієнт перерахунку приготовленого розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм ;

0,00014 - кількість азоту, що відповідає 1 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 0,01 моль/дм , м;

- Маса навішування,

м.

5.5.2 Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки азоту не повинні перевищувати значень, зазначених у таблиці 1.

ДОДАТОК, А (обов'язковий). Сталь. Визначення вмісту азоту. Спектрофотометричний метод ISO 4945-77

ДОДАТОК А
(обов'язкове)

А.1 Область застосування

Цей стандарт встановлює спектрофотометричний метод визначення азоту в нелегованих та низьколегованих сталях при його масовій частці від 0,002 до 0,050% при масовій частці кремнію менше 0,6%.

А.2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано посилання на наступний стандарт:

ГОСТ 7565-81 Чавун, сталь та сплави. Методи відбору проб для хімічного аналізу

А.3 Сутність методу

Метод заснований на розчиненні сталі в неокисляючих кислотах, розкладанні амонійних солей гідроксидом натрію, що утворюються, дистиляції аміаку з парою або повітряною аспірацією з лужного розчину і накопиченні його в кислому середовищі. Комплексне з'єднання, що утворюється, пофарбоване в синій колір, вимірюють спектрофотометричним методом при довжині хвилі 640 нм.

А.4 Реактиви

А.4.1 Дистильована або деіонізована вода, що не містить азотних сполук, очищена при вторинному пропусканні через іонообмінні смоли.

А.4.2 Калій сірчанокислий, безводний ( ).

А.4.3 Кислота сірчана, = 1,84 г/см 96%-ний розчин (за масою).

А.4.4 Кислота сірчана, = 1,21 г/см 29%-ний розчин (за масою).

200 см сірчаної кислоти (А.4.3) додають невеликими порціями під час охолодження до 700 см води (А.4.1). Доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують.

А.4.5 Гідроксид натрію приблизно 12 н. розчин.

480 г гідроксиду натрію розчиняють 700 см води, нагрівають та кип'ятять 10 хв. Охолоджують, доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують. Зберігають у пластиковому контейнері.

А.4.6 Кислота сірчана, 1 н. розчин.

30 см сірчаної кислоти (А.4.3) додають до 700 см води після охолодження доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують.

А.4.7 Кислота сірчана, 0,04 зв. розчин.

40 см розчину сірчаної кислоти (А.4.6) розбавляють водою до об'єму 1000 см і перемішують.

А.4.8 Гідроксид натрію, 0,2 зв. розчин.

30 см розчину гідроксиду натрію, що містить 250 г/дм , розбавляють водою, доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують.

А.4.9 Натрій фенолят: 5 г фенолу додають при перемішуванні та охолодженні до суміші з 10 см 250 г/дм розчину гідроксиду натрію та 80 см води. Доводять об'єм водою до 100 см і перемішують.

Готують розчин під час застосування.

А.4.10 Натрій фосфорнокислий 12-водний молярної концентрації 0,1 моль/дм .

36 г 12-водного вторинного фосфорнокислого натрію ( ) розчиняють у воді, доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують.

А.4.11 Натрій пентаціанонітрозіл феррат (II) вторинний двоводний (нітропрусид натрію), розчин масової концентрації 0,25 г/дм .

10 г нітропрусиду натрію розчиняють у воді, доводять об'єм водою до 1000 см і перемішують.

Перед визначенням 25 см цього розчину розбавляють водою до 1000 см і перемішують.

А.4.12 Натрію гіпохлорид, 0,1 н. розчин (0,3% за масою).

Зберігають цей розчин за температури не вище 10 °C.

А.4.13 Азот, розчин масової концентрації 0,1 г/дм .

0,4716 г сухого сульфату амонію зважують з точністю до 0,1 мг, розчиняють у воді, переносять розчин у колбу місткістю 1000 см , доводять до мітки водою та перемішують. 1 см цього розчину відповідає 100 мг азоту.

А.4.14 Азот, розчин масової концентрації 0,002 г/дм .

20 см розчину сульфату амонію переносять у колбу місткістю 1000 см , доводять водою до мітки та перемішують. 1 см цього розчину містить 0,2 мкг азоту. Готують розчин під час застосування.

А.4.15 Метиловий червоний розчин масової концентрації 0,1 г/дм .

0,1 г метилового червоного розчиняють у воді, переносять розчин у колбу місткістю 100 см , доводять об'єм водою до мітки та перемішують.

А.5 Апаратура

А.5.1 Схема приладу для дистиляції без водяної пари наведено малюнку А.1.

Малюнок А.1 - Схема установки приладу для дистиляції без водяної пари

1 - нагрівач потужністю 300 Вт; 2 - круглодонна колба місткістю 500 см ; 3 - мірна колба з
пришліфованим горлом місткістю 100 см

Малюнок А.1 - Схема установки приладу для дистиляції без водяної пари

А.5.2 Схема приладу для дистиляції з водяною парою наведена малюнку А.2.

Малюнок А.2 - Схема установки приладу для дистиляції з водяною парою

1 - парогенератор з нагрівальним пристроєм; 2 - колба місткістю 1000 см ; 3 - лійка; 4 - колба місткістю
500 см для видалення дистиляту; 5 - зливна ємність; 6 - колба місткістю 1000 см ; 7 - збірник (судина) для
уловлювання азоту

Малюнок А.2 - Схема установки приладу для дистиляції з водяною парою

А.5.3 Спектрофотометр

А.6 Відбір та підготовка проб

Відбір та підготовка проб - відповідно до ГОСТ 7565 .

А.7 Проведення аналізу

А.7.1 Наважка випробуваної проби

Наважки випробуваної проби масою 1 і 2 г зважують з точністю до 0,001 г.

А.7.2 Підготовка випробуваного розчину

Наважки поміщають у колбу місткістю 150 см , додають 30 см розчину сірчаної кислоти (А.4.4) закривають годинниковим склом і розчиняють при температурі (85±5) °С до повного виділення водню.

Після припинення виділення водню видаляють годинникове скло і нагрівають колбу до появи білої пари сірчаної кислоти. Потім до неї додають 5 см сірчаної кислоти (А.4.3) та 1 г сірчанокислого калію (А.4.2).

Суміш нагрівають протягом 2 годин при температурі вище 300 °C таким чином, щоб вона залишалася рідкою.

Охолоджують, додають 10 см води та нагрівають до розчинення більшої частини сульфатів.

А.7.3 Дистиляція

Дистиляцію проводять з водяною парою або без неї.

А.7.3.1 Дистиляція без водяної пари

Схема установки наведена малюнку А.1.

Для збору дистиляту 5 см розчину сірчаної кислоти (А.4.6) переносять у колбу з притертою шийкою місткістю 100 см . Вводять звужене на конус трубчасте продовження холодильника колбу таким чином, щоб воно було занурене в розчин сірчаної кислоти.

Аналізований розчин переносять у дистиляційну колбу, промивають 60 см води, додають 50 см розчину гідроксиду натрію (А.4.5) і промивають шийку колби 30 см води. Кінцевий об'єм розчину має становити 160-165 см. .

Після додавання гідроксиду натрію приєднують колбу до холодильника. Дистиляцію 80 см розчину проводять за 25 хв.

Після дистиляції промивають занурену трубку водою, збираючи залишки в колбу. Вміст колби розбавляють водою до мітки та перемішують.

Отримують розчини для 1 г навішування та для 2 г навішування. Ту ж операцію повторюють кожної проби, підлягає аналізу.

Примітка — Щоб відрегулювати кипіння під час дистиляції у приладі, вказаному на малюнку А.1, бажано додати кілька шматочків пористої кераміки. Ці шматочки попередньо обробляють як дослідний зразок та збирають після дистиляції. Далі їх промивають розчином сірчаної кислоти (А.4.6) до нейтрального стану, потім водою і висушують.

А.7.3.2 Дистиляція з водяною парою

Схема установки наведена малюнку А.2.

Для збору дистиляту 5 см розчину сірчаної кислоти (А.4.6) переносять у хімічну склянку відповідної ємності, вводять до нього звужене на конус трубчасте продовження холодильника, так щоб воно було занурене в розчин сірчаної кислоти (А.4.7).

Аналізований розчин переносять у дистиляційну колбу за допомогою лійки. Промивають колбу К'єльдаля 60 см води, додають через вирву 50 см розчину гідроксиду натрію (А.4.5) і промивають лійку 30 см води. Об'єм розчину повинен становити 160-165 см .

Парогенератор повинен бути попередньо нагрітий, щоб почати дистиляцію відразу після введення гідроксиду натрію. Дистиляцію 80 см розчину проводять за 25 хв. Після дистиляції промивають занурену трубку водою, збираючи залишки в хімічну склянку.

Розчин переносять у колбу місткістю 100 см , доводять об'єм до мітки водою та перемішують. Отримують розчини для 1 г навішування та для 2 г навішування.

Зазначені операції повторюють кожної проби, підлягає аналізу.

А.7.4 Розвиток фарбування

Відповідно до запропонованого вмісту азоту беруть відповідні аліквотні проби розчинів і :

- 10,0 см - Для вмісту азоту від 0,020 до 0,050%;

- 25,0 см - для вмісту азоту від 0,010 до 0,020%;

- 50,0 см - для вмісту азоту від 0,002 до 0,010% і переносять їх у три мірні колби місткістю 100 см кожна.

Доводять обсяги водою до 50 см . Додають одну краплю метиленового розчину червоного і нейтралізують розчином гідроксиду натрію (А.4.8.). Додають до колби піпеткою в наступному порядку: 5,0 см розчину феноляту натрію, 5,0 см розчину вторинного фосфорнокислого натрію, 10 см розчину нітропрусиду натрію та 5,0 см гіпохлориду натрію. Розчини у колбах доводять водою до 100 см і іноді збовтують їх шляхом перевертання (не менше 10 разів). При цьому фарбування розчину стає темним протягом 1 години при кімнатній температурі.

Примітка - Вказані аліквотні проби залежать від вмісту азоту. Вміст азоту в колбі об'ємом 100 см при спектрофотометричному вимірі має бути для проби від 10 до 50 мкг, для - Від 20 до 100 мкг, а їх різниця повинна становити від 10 до 50 мкг.

А.7.5 Спектрофотометричні виміри

Пофарбовані розчини і гомогенізують та вимірюють оптичну щільність розчину в кюветі товщиною шару, що поглинає світло, 1 см при довжині хвилі 640 нм по відношенню до нульової поглинаючої здатності розчину .

А.7.6 Побудова градуювального графіка

А.7.6.1 У шість колб місткістю 100 см кожна поміщають 0,0*; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 та 25,0 см стандартного розчину сірчанокислого амонію (масовою концентрацією азоту 0,002 г/дм ), що відповідає 0; 10; 30; 40 та 50 мкг азоту.

____________

* Компенсуючий розчин.

Додають у кожну колбу 5 см сірчаної кислоти (А.4.7) та доводять об'єм водою до 50 см . Додають одну краплю метиленового розчину червоного, нейтралізують гідроксидом натрію (А.4.8) і продовжують процедуру, описану в А.7.4.

А.7.6.2 Спекгрофотометричні виміри

Забарвлені розчини гомогенізують і вимірюють оптичні щільності розчинів відповідно до А.7.5 при довжині хвилі 640 нм в кюветі товщиною шару, що поглинає світло шару 1 см по відношенню до нульової поглинаючої здатності компенсуючого розчину.

А.7.6.3 Розрахунок кута нахилу градуювального графіка

За результатами вимірювання оптичної щільності та вмісту азоту (мкг) будують градуювальний графік.

Кут нахилу побудованої прямої лінії характеризує оптичну щільність 1 мкг азоту 100 см .

А.8 Обробка результатів

Вміст азоту, відносні одиниці маси, обчислюють за формулою

(А.1)

де - Відношення спектральної поглинаючої здатності забарвлених розчинів, відповідних 1 і 2 г навішування, до нульової поглинаючої здатності розчину;

- Кут нахилу, зворотні величини мікрограмів, розрахований по відношенню до довжини оптичного шляху в 1 см;

- Об'єм аліквотних проб розчинів і , взятих з пофарбованих реакцій, см ;

- Різниця мас між дослідними пробами і , М.