ГОСТ 22536.4-88

ГОСТ 22536.4-88 Сталь вуглецевий і чавун нелегований. Методи визначення кремнію

ГОСТ 22536.4-88

Група В09

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР


СТАЛЬ ВУГЛЕНИСТА І чавун НЕЛЕГОВАНИЙ

Методи визначення кремнію

Carbon steel and unalloyed cast iron.
Методи для визначення silicon

ОКСТУ 0809

Строк дії з 01.01.90
до 01.07.95 *
______________________________
* Обмеження терміну дії знято
за протоколом N 4-93 Міждержавної Ради
зі стандартизації, метрології та сертифікації.
(ІВД N 4, 1994 рік). - Примітка "КОДЕКС".

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Міністерством чорної металургії СРСР

ВИКОНАВЦІ

Д. К. Нестеров, канд. техн. наук; С. І. Рудюк , канд. техн. наук; С. В. Спіріна , канд. хім. наук (керівник теми); В. Ф. Коваленко , канд. техн. наук; Н. Н. Гриценко , канд. хім. наук; Л. І. Березова ; О. М. Кіржнер

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 25.08.88 N 3018

3. ВЗАМІН ГОСТ 22536.4-77

4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

Даний стандарт встановлює гравіметричний (при масовій частці кремнію від 0,1 до 4,0%) та фотометричний (при масовій частці кремнію від 0,005 до 1,0%) методи визначення кремнію.

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Загальні вимоги до методів аналізу - за ГОСТ 22536.0-87.

1.2. Похибка результату аналізу (при довірчій ймовірності =0,95) не перевищує межі , наведеного у табл. 1 при виконанні умов:

розбіжність між результатами двох (трьох) паралельних вимірів має перевищувати (при довірчої ймовірності =0,95) значення , наведеного у табл. 1;

відтворене в стандартному зразку значення масової частки кремнію не повинно відрізнятися від атестованого більш ніж на допустиме (при довірчій ймовірності =0,85) значення , наведене у табл. 1.

При невиконанні однієї з вищезгаданих умов проводять повторні вимірювання масової частки кремнію. Якщо і при повторних вимірах вимоги до точності результатів не виконуються, результати аналізу визнають невірними, виміри припиняють до виявлення та усунення причин, що спричинили порушення нормального перебігу аналізу.

Розбіжність двох середніх результатів аналізу, виконаних у різних умовах (наприклад, при внутрішньолабораторному контролі відтворюваності) не повинна перевищувати (при довірчій ймовірності) =0,95) значення , наведеного у табл. 1.

Таблиця 1

2. ГРАВІМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КРЕМНІЮ

2.1. Сутність методу

Метод заснований на виділенні кремнію у вигляді полімеризованої кремнієвої кислоти з кислого розчину, її дегідратації та зважуванні отриманого діоксиду кремнію.

2.2. Апаратура та реактиви

Електропіч опору лабораторна.

Кислота соляна за ГОСТ 3118-77 або ГОСТ 14261-77 і розведена 1:1 і 1:50.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 і розбавлена 1:1, 1:2 та 1:4.

Кислота азотна за ГОСТ 4461-77 або ГОСТ 11125-84 і розведена 1:2.

Кислота хлорна, ч. д. а. чи х. год.

Кислота фтористоводнева за ГОСТ 10484-78 .

Амоній роданистий за ГОСТ 19522-74 розчин з масовою концентрацією 50 г/дм .

Вироби технічні з благородних металів та сплавів за ГОСТ 6563-75 .

2.3. Проведення аналізу

2.3.1. Наважку сталі або чавуну в залежності від масової частки кремнію (див. табл. 2) поміщають у склянку місткістю 250-300 см і проводять розчинення навішування і виділення кремнієвої кислоти по одному з наведених нижче методів.

Таблиця 2

2.3.2. Сірчанокислотний метод

У склянку з наважкою доливають 15-25 см. сірчаної кислоти (1:4) і нагрівають до повного розчинення проби. Додають азотну кислоту до припинення спінювання розчину та 20 см сірчаної кислоти (1:1). Вміст склянки випарюють до появи білої пари сірчаної кислоти, яким дають виділитися 5-8 хв. Потім склянку знімають із плити, охолоджують та обережно по стінках склянки доливають 10 см. соляної кислоти, злегка перемішуючи вміст. Через 4-5 хв доливають 50-70 см гарячої води, накривають склянку годинниковим склом та нагрівають при перемішуванні до розчинення солей. Осад відразу ж відфільтровують на фільтр «біла стрічка» з додаванням невеликої кількості фільтробмажної маси і промивають гарячою соляною кислотою (1:50) до негативної реакції промивних вод на залізо (проба з розчином амонію роданистого), а потім 3-5 разів гарячою водою. Фільтр із осадом зберігають.

Фільтрат разом з промивними водами переносять у склянку, в якій проводилося розчинення, і додатково виділяють кремнієву кислоту, проводячи операції випарювання розчину та фільтрування осаду як наведено вище.

Фільтри з основними і додатково виділеними опадами поміщають платиновий тигель, висушують, озолюють і прожарюють при температурі 1000-1100 °С до постійної маси.

Тигель з осадом охолоджують в ексикаторі та зважують. Потім осад змочують 3-5 краплями води, приливаючи її по стінках тигля, додають 3-5 крапель сірчаної кислоти (1:2) та 3-5 см фтористоводневої кислоти. Вміст тигля обережно, не даючи кипіти, випарюють до припинення виділення білої пари сірчаної кислоти. Потім тигель прожарюють при температурі 1000-1100 ° С до постійної маси, охолоджують в ексикаторі та зважують. Одночасно з виконанням аналізу проводять контрольний досвід забруднення реактивів.

2.3.3. Сірносолянокислотний метод

У склянку з навішуванням доливають 30-50 см. соляної кислоти (1:1) і нагрівають до розчинення проби, потім додають по краплях невелику кількість азотної кислоти до припинення спінювання розчину і розчин випарюють насухо.

Охолоджений сухий залишок змочують 20 см сірчаної кислоти (1:1) і нагрівають до появи білої пари сірчаної кислоти, яким дають виділятися протягом 3-5 хв. Склянку знімають з плити, охолоджують, обережно доливають по стінках склянки 15 см. соляної кислоти, злегка перемішуючи вміст склянки. Через 1-2 хв доливають 120-130 см. гарячої води та нагрівають до розчинення солей. Далі проводять аналіз як наведено у п. 2.3.2.

2.3.4. Хлорнокислотний метод

У склянку з навішуванням доливають 15-20 см. азотної кислоти (1:2), накривають склянку склом та нагрівають до розчинення проби. Якщо навішування розчиняється погано, слід додати 10-15см соляної кислоти. Після розчинення навішування додають 20-40 см. хлорної кислоти, знову накривають склянку склом і випарюють до появи білої пари хлорної кислоти, яким дають виділятися протягом 15-20 хв. Потім склянку охолоджують, обережно доливають 15-20 см. соляної кислоти, 50-70 см гарячої води, злегка перемішуючи вміст склянки, і нагрівають до розчинення солей при 60-70 ° С (не більше 4-6 хв). Далі проводять аналіз як зазначено у п. 2.3.2.

2.4. Обробка результатів

2.4.1. Масову частку кремнію ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса тигля з осадом діоксиду кремнію, г;

- Маса тигля із залишком після обробки фтористоводневої кислотою, г;

- маса тигля з осадом, отриманим у контрольному досвіді, г,

- Маса тигля з залишком, отриманим у контрольному досвіді після обробки фтористоводневої кислотою, г;

- Маса навішування проби, г;

0,4674 - коефіцієнт перерахунку діоксиду кремнію на кремній.

2.4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки кремнію наведено в табл. 1.

3. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КРЕМНІЮ

(При масовій частці кремнію від 0,01 до 0,05%)

3.1. Сутність методу

Метод заснований на утворенні кремнемолібденового комплексу в слабокислому середовищі, відновленні його аскорбіновою кислотою або тіомочевиною в присутності сірчанокислої міді до кремнімолібденової сині та вимірювання оптичної щільності забарвленого розчину при довжині хвилі 810 нм.

3.2. Апаратура та реактиви

Фотоелектроколориметр або спектрофотометр.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 , розведена 1:3, 1:8.

Натрій вуглекислий ГОСТ 83-79 .

Кислота щавлева за ГОСТ 22180-76 , розчин з масовою концентрацією 80 г/дм .

Кислота соляна за ГОСТ 3118-77 та розбавлена 1:3.

Амоній молібденовокислий за ГОСТ 3765-78 , перекристалізований зі спирту, розчин з масовою концентрацією 50 г/дм .

Перекристалізація молібденовокислого амонію: 250 г молібденовокислого амонію розчиняють у 400 см води за 70-80 °С. Гарячий розчин фільтрують через фільтр «синя стрічка» у склянку, що містить 300 см етилового спирту. Розчин охолоджують і витримують у проточній воді протягом 1 год. Кристали, що випали, відфільтровують на вирву Бюхнера з фільтром «біла стрічка». Кристали промивають 2-3 рази етиловим спиртом порціями по 20-30 см та висушують на повітрі.

Спирт етиловий ректифікований за ГОСТ 5962-67 або ГОСТ 18300-87 .

Залізо карбонільне радіотехнічне за ГОСТ 13610-79 .

Аскорбінова кислота, розчин з масовою концентрацією 50 г/дм , свіжоприготовлений.

Тіомочевина за ГОСТ 6344-73 , розчин з масовою концентрацією 100 г/дм .

Мідь сірчанокисла (II) п'ятиводна за ГОСТ 4165-78 розчин з масовою концентрацією 4 г/дм у сірчаній кислоті, розведеній 1:3.

Натрію гідроксид за ГОСТ 4328-77 , розчин з масовою концентрацією 100 г/дм .

Желатин за ГОСТ 11293-78 , розчин з масовою концентрацією 5-10 г/дм .

Діоксид кремнію за ГОСТ 9428-73 прожарений при 1000-1100 °С.

Інша апаратура та реактиви за п. 2.2.

Стандартні розчини кремнію

Розчин А: навішування діоксиду кремнію масою 0,2140 г сплавляють платиновому тиглі з 2 г безводного вуглекислого натрію. Плав вилуговують у гарячій воді, додають 40 см. розчину гідроксиду натрію з масовою концентрацією 100 г/дм , переводять розчин у мірну колбу місткістю 1 дм. , доливають до мітки водою і перемішують.

1 см розчину містить 0,0001 г кремнію.

Розчин Б: 50 см розчину, А поміщають у мірну колбу місткістю 250 см , доливають до мітки водою і перемішують.

1 см розчину містить Б 0,000020 г кремнію.

Розчини зберігають у поліетиленовому посуді.

Встановлення масової концентрації стандартного розчину кремнію А: 50 см стандартного розчину поміщають у склянку місткістю 200 см , доливають 30 см соляної кислоти, випарюють до вологих солей, додають 10 см соляної кислоти та знову випарюють до вологих солей. Склянку з осадом охолоджують до 50 °C, додають 10 см соляної кислоти та 1-2 см розчину желатину. Через 1 хв додають ще 2 см. желатину, перемішують і дають відстоятись 10 хв. Потім додають 50 см гарячої води, перемішують, через 10 хв додають ще стільки ж гарячої води і знову перемішують, після чого фільтрують через фільтр «біла стрічка» з фільтром масою, промивають 8-10 разів соляною кислотою (1:50), і 4-5 разів гарячою водою.

Фільтр з осадом поміщають платиновий тигель і потім надходять, як зазначено в п. 2.3.2, включаючи обробку отриманого осаду діоксиду кремнію фтористоводневої кислотою.

Масову концентрацію стандартного розчину кремнію ( ), виражену в г/см , розраховують за формулою

,

де - Об'єм стандартного розчину кремнію, взятий для аналізу, см ;

- Маса тигля з осадом діоксиду кремнію, г;

- Маса тигля із залишком після обробки фтористоводневої кислотою, г;

- Маса тигля з осадом, отриманим у контрольному досвіді, г;

- маса тигля із залишком, отриманим у контрольному досвіді, після обробки фтористоводневою кислотою, г;

- Маса навішування проби, г;

0,4674 - коефіцієнт перерахунку діоксиду кремнію на кремній

3.3. Проведення аналізу

3.3.1. Наважку сталі або чавуну в залежності від масової частки кремнію (див. табл. 3) поміщають у конічну колбу місткістю 100 см , доливають 10-15 см сірчаної кислоти (1:8) і нагрівають на водяній бані, не допускаючи кипіння розчину.

Таблиця 3

Після розчинення навішування додають по краплях азотну кислоту до припинення спінювання розчину і надлишок 1-2 краплі. Стінки колби обмивають невеликою кількістю води та розчин продовжують нагрівати 3-5 хв, не допускаючи кипіння, до видалення оксидів азоту. Розчин фільтрують через фільтр «біла стрічка» у мірну колбу місткістю 100 см. і осад промивають на фільтрі 3-4 рази невеликими порціями гарячої води, доливають до мітки водою і перемішують.

Дві аліквотні частини розчину (див. табл. 3) поміщають у мірні колби місткістю 50 см (При масовій частці кремнію від 0,01 до 0,05%) або 100 см (При масовій частці кремнію більше 0,05%), в одну з них доливають 10 см розчину молібденовокислого амонію, перемішують і витримують 15 хв для утворення жовтої молібденівокремнієвої гетерополікислоти. Потім колби доливають строго у зазначеному порядку, перемішуючи після додавання кожного реактиву: 10 см сірчаної кислоти (1:3), 5 см розчину щавлевої кислоти, 5 см розчину аскорбінової кислоти доливають до мітки водою і перемішують. Через 30 хв вимірюють величину оптичної щільності забарвленого розчину на спектрофотометрі при довжині хвилі 810 нм або на фотоелектроколориметр зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль 600-650 нм. Як розчин порівняння застосовують другу аліквотну частину розчину аналізованої проби, в яку додані всі реактиви за винятком молібденовокислого амонію.

Для відновлення жовтої форми молібденівокремнієвої гетерополікислоти можна використовувати тіомочевину у присутності сірчанокислої міді. У цьому випадку після витримки розчину протягом 15 хв у колби доливають 10 см розчину сірчанокислої міді, перемішують, доливають 5 см розчину тіомочевини, доливають до мітки водою і перемішують. Через 3-5 хв вимірюють величину оптичної щільності як наведено вище. Як розчин порівняння застосовують другу аліквотну частину розчину аналізованої проби, в яку додані всі реактиви за винятком молібденовокислого амонію.

Одночасно з виконанням аналізу проводять контрольний досвід забруднення реактивів.

Зі значення оптичної щільності аналізованого розчину віднімають значення оптичної щільності розчину контрольного досвіду.

Масу кремнію знаходять за градуювальним графіком або методом порівняння зі стандартним зразком, близьким за складом до аналізованої проби і проведеним через всі стадії аналізу.

за.

3.3.2. Побудова градуювального графіка

При масовій частці кремнію від 0,01 до 0,05%

У сім конічних колб місткістю 100 см поміщають 0,5 г карбонільного заліза. У шість з них послідовно додають 2; 4; 6; 9; 12; 15 см стандартного розчину Б, що відповідає 0,000040; 0,000080; 0,000120; 0,000180; 0,000240; 0,000300 г кремнію. Сьома колба служить щодо контрольного досвіду.

У колби доливають 10-15 см розчину сірчаної кислоти (1:8), і далі проводять аналіз за п. 3.3.1.

При масовій частці кремнію від 0,05 до 1%

У сім конічних колб місткістю 100 см поміщають 0,1-0,3 г карбонільного заліза в залежності від навішування аналізованої проби. У шість із них додають послідовно 1; 3; 5; 7; 10; 12 см стандартного розчину А, що відповідає 0,00010; 0,00030; 0,00050; 0,00070; 0,00100; 0,00120 г кремнію. Сьома колба служить щодо контрольного досвіду.

У колби доливають 10-15 см розчину сірчаної кислоти (1:8) і далі проводять аналіз за п. 3.3.1.

За знайденими значеннями оптичної щільності та відповідним їм значенням маси кремнію будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка координатах: оптична щільність — масова частка кремнію.

3.4. Обробка результатів

3.4.1. Масову частку кремнію ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса кремнію в аналізованій пробі, знайдена за градуювальним графіком, г;

- Маса навішування, р.

3.4.2. Норми та нормативи контролю точності визначення масової частки кремнію наведено в табл. 1.

4. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КРЕМНІЮ У ВИГЛЯДІ КРЕМНЕМОЛІБДЕНОВОГО КОМПЛЕКСУ (ПРИ МАСОВІЙ ДОЛІ КРЕМНІЮ 0,005-0,1%)

4.1. Сутність методу

Метод заснований на утворенні кремнемолібденового комплексу та відновлення його до молібденової сині залізом (II), що утворився при розчиненні навішування проби в слабокислому середовищі та вимірюванні оптичної щільності забарвленого розчину при довжині хвилі 810 нм.

4.2. Апаратура та реактиви

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 , розведена 1:20.

Інші реактиви - за пп.2.2 та 3.2.

4.3. Проведення аналізу

4.3.1. Наважку сталі або чавуну в залежності від масової частки кремнію (див. табл. 4) поміщають у конічну колбу місткістю 100 см , накривають годинниковим склом і розчиняють 15-20 см сірчаної кислоти (1:20) при помірному нагріванні на водяній бані.

Таблиця 4

Щоб уникнути можливого окислення заліза до тривалентного при розчиненні проби, не слід допускати контакту з окислюючими речовинами. Після повного розчинення навішування розчин швидко фільтрують через фільтр «біла стрічка» у мірну колбу місткістю 100 см. , охолоджують, доливають до мітки водою і перемішують. Аліквотну частину 10-20 см (див. табл. 4) поміщають у мірну колбу місткістю 50 см , повільно доливають 10 см розчину молібденовокислого амонію та перемішують. Через 3-5 хв обережно по стінці колби доливають 10 см. сірчаної кислоти (1:4), відразу ж доливають до мітки водою і перемішують.

Через 15-20 хв вимірюють величину оптичної щільності розчину на спектрофотометрі при довжині хвилі 810 нм або на фотоелектроколориметр зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі 600-650 нм. Як розчин порівняння застосовують воду. Одночасно з виконанням аналізу проводять контрольний досвід забруднення реактивів.

Зі значення оптичної щільності аналізованого розчину віднімають значення оптичної щільності розчину контрольного досвіду.

Масу кремнію знаходять за градуювальним графіком або методом порівняння зі стандартним зразком, близьким за складом до аналізованої проби та проведених через всі стадії аналізу.

4.3.2. Побудова градуювального графіка

У сім конічних колб місткістю 100 см поміщають по 0,25-0,5 г карбонильного заліза залежно від навішування аналізованої проби. У шість з них послідовно доливають 1; 3; 6; 9; 12; 15 см стандартного розчину Б, що відповідає 0,000020; 0,000060; 0,000120; 0,000180; 0,000240; 0,000300 г кремнію. У колби доливають по 15-20 см сірчаної кислоти (1:20) і далі проводять аналіз як наведено в п. 4.3.1. Сьома колба служить приготування розчину контрольного досвіду.

За знайденими значеннями оптичної щільності та відповідним їм значенням маси кремнію будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка в координатах оптична щільність масова частка кремнію.

4.4. Обробка результатів

4.4.1. Масову частку ( ) кремнію у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса кремнію в аналізованій пробі, знайдена за градуювальним графіком;

- Маса навішування, р.

4.4.2. Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки кремнію наведено в табл. 1.