ГОСТ 2604.3-83

ГОСТ 2604.3-83 Чавун легований. Методи визначення кремнію (із змінами N 1, 2)

ГОСТ 2604.3-83

Група В09

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ЧУГУН ЛЕГОВАНИЙ

Методи визначення кремнію

Alloy cast iron. Методи для визначення silicon

MКC 77.080.10
ОКСТУ 0809

Дата введення 1984-07-01

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Міністерством чорної металургії СРСР

РОЗРОБНИКИ

Ю.С.Чорнобрівенко , Т.А. Бутенко , П.А. Пархоменко , А.С. Гржегоржевський , В.П.

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету стандартів Ради Міністрів СРСР від 08.07.83 N 680

3. ВЗАМІН ГОСТ 2604.3-77

4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

5. Обмеження терміну дії знято за протоколом N 3-93 Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІУС 5-6-93)

6. ВИДАННЯ зі Змінами N 1, 2, затвердженими у березні 1986 р., грудні 1988 р. (ІВД 6-86, 3-89)


Цей стандарт встановлює фотометричний метод визначення кремнію (при масовій частці від 0,05 до 5,0%), гравіметричний метод визначення кремнію (при масовій частці від 0,10 до 20,0%) у легованому чавуні.

(Змінена редакція, Зм. N 2).

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Загальні вимоги до методів аналізу - за ГОСТ 28473 .

1.2. Похибка результату аналізу (при довірчій ймовірності =0,95) не перевищує межі, наведеної в таблиці* при виконанні наступних умов:

розбіжність результатів двох (трьох) паралельних вимірів має перевищувати (при довірчої ймовірності =0,95) значення ( ), наведеного у таблиці*;

відтворене в стандартному зразку значення масової частки елемента не повинно відрізнятися від атестованого більш ніж на допустиме (при довірчій ймовірності =0,85) значення , наведене у таблиці*.
_________________
* Текст відповідає оригіналу. - Примітка "КОДЕКС".

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 таблиці.

(Введений додатково, Зм. N 2).

2. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КРЕМНІЮ

2.1. Сутність методу

Метод заснований на утворенні жовтого кремнемолібденового комплексу, відновленні цієї сполуки аскорбіновою кислотою до кремнемолібденової сині та вимірюванні оптичної щільності забарвленого розчину.

Заважаючий вплив фосфорномолібденового комплексу усувається додаванням щавлевої кислоти при розчиненні в соляній кислоті та лимонної - при розчиненні у сірчаній кислоті. Миш'яковомолібденовий комплекс утворюється тільки при температурі кипіння розчину.

(Змінена редакція, зміна N 1).

2.2. Апаратура, реактиви та розчини

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Кислота соляна за ГОСТ 3118 , розведена 1:3.

Кислота азотна за ГОСТ 4461 та розведена 1:3,5.

Кислота щавлева за ГОСТ 22180 розчин з масовою концентрацією 0,08 г/см .

Аскорбінова кислота, розчин з масовою концентрацією 0,02 г/см , свіжоприготовлений.

Кислота лимонна згідно з ГОСТ 3652 .

Суміш лимонної та аскорбінової кислот, свіжоприготовлена: 2,5 г лимонної та 0,5 г аскорбінової кислот розчиняють у 100 см води.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204 , розведена 1:1 та 1:20.

Залізо карбонільне, ос. год.

Амоній молібденовокислий за ГОСТ 3765 розчин з масовою концентрацією 0,05 г/см , перекристалізований із спиртового розчину.

Перекристалізація молібденовокислого амонію: 250 г молібденовокислого амонію розчиняють у 400 см води за 70-80 °С. Гарячий розчин фільтрують через щільний 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 середньої щільності «біла стрічка». Кристали промивають двічі-тричі етиловим спиртом порціями по 20-30 см. та висушують на повітрі.

Аміак водний за ГОСТ 3760 .

Спирт етиловий технічний ректифікований за ГОСТ 18300 .

Кремнія двоокис за ГОСТ 9428 .

Калій вуглекислий - вуглекислий натрій за ГОСТ 4332 .

Натрій вуглекислий згідно з ГОСТ 83 .

Натрій кремнекислий, стандартний розчин з масовою концентрацією кремнію 0,0002 г/см : 0,2140 г двоокису кремнію, прожареної до постійної маси при 1000-1100 °С, поміщають платиновий тигель, додають 2 г вуглекислого натрію, перемішують, закривають кришкою і сплавляють при 1000-1100 °С. Тигель охолоджують, обполіскують зовні водою, поміщають у склянку місткістю 250-300 см. , доливають 50-60 см води та нагрівають до повного розчинення плава.

Розчин кремнекислого натрію фільтрують у мірну колбу місткістю 500 см. фільтр промивають три-п'ять разів гарячою водою і відкидають. Розчин у колбі охолоджують, доливають до мітки водою та перемішують. Розчин кремнекислого натрію зберігають у поліетиленовому або кварцовому посуді.

Визначення масової концентрації стандартного розчину: 50 см стандартного розчину поміщають у склянку місткістю 300-400 см . Далі визначення проводять за п. 3.3.

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

,

де - Маса тигля з осадом двоокису кремнію, г;

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

- Маса тигля з осадом у контрольному досвіді, г;

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

0,4675 - коефіцієнт перерахунку двоокису кремнію на кремній;

50 - об'єм стандартного розчину, взятого для аналізу, см .

(Змінена редакція, Зм. N 1, 2).

2.3. Проведення аналізу

2.3.1. Визначення кремнію (0,05-1,0%)

Наважку чавуну масою 0,2 г поміщають у склянку або конічну колбу місткістю 100 см , доливають 20 см соляної кислоти та нагрівають на киплячій водяній бані 3-5 хв. Наливають 1 см азотної кислоти та продовжують нагрівання до повного розчинення навішування. Потім доливають 10 см води і кип'ятять 2-3 хв 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.

Фільтр з осадом поміщають платиновий тигель, висушують і озолюють. Осад прожарюють при 900-1000 °С. Після охолодження в ексикаторі вміст тигля сплавляють з 0,5 г натрію вуглекислого або вуглекислого калію-натрію при 1000-1100 °С.

Тигель з плавом охолоджують, обполіскують зовнішні стінки тигля водою і поміщають у склянку місткістю 200 см . Плав вилуговують в 20-25 см води під час нагрівання. Розчин охолоджують і приєднують до основного фільтрату, доливають до мітки водою і перемішують. Отриманий розчин фільтрують через сухий фільтр "біла стрічка" в конічну колбу місткістю 150-200 см. , відкидаючи перші порції розчину, попередньо обполоснувши ними колбу.

У дві мірні колби місткістю 100 см поміщають по 10 см розчину, по 50 см води, і в одну з них додають 10 см розчину молібденовокислого амонію; розчин другої колби використовують як розчин порівняння. Поява осаду або легкої опалесценції при додаванні амонію молібденовокислого свідчить про рН 1,3-1,5, необхідний для утворення кремнемолібденового комплексу.

Через 15 хв після додавання розчину молібденовокислого амонію послідовно доливають по 5 см сірчаної кислоти (1:1), по 5 см розчину щавлевої кислоти та по 5 см розчину аскорбінової кислоти Після додавання кожного реактиву розчини перемішують, доливають водою до мітки, перемішують і витримують протягом 20 хв (20±4) °С.

Величину оптичної щільності розчинів вимірюють на спектрофотометр при довжині хвилі 830 нм або на фотоелектроколориметр при довжині хвилі (630±20) нм (червоний світлофільтр) в кюветі оптимального розміру щодо розчину порівняння.

За знайденим значенням оптичної щільності досліджуваного розчину з урахуванням поправки контрольного досвіду знаходять масу кремнію за градуювальним графіком.

(Змінена редакція, І

зм. N 2).

2.3.2. Побудова градуювального графіка

У вісім склянок місткістю 100 см поміщають по 0,2 г карбонильного заліза і сім з восьми 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 та 10,0 см стандартного розчину кремнію, що відповідає 0,00001; 0,00002; 0,00004; 0,00008; 0,00012; 0,00016 та 0,00020 г кремнію в 100 см фотометрованого розчину. Розчин у восьмій склянці, що не містить кремній, використовують як розчин порівняння.

У кожну склянку доливають по 20 см соляної кислоти і нагрівають на киплячій водяній бані 3-5 хв, потім по 1 см азотної кислоти та продовжують нагрівання до повного розчинення навішування, потім доливають по 10 см води і кип'ятять 2-3 хв до видалення оксидів азоту.

Розчини зі склянок переводять у мірні колби місткістю 100 см. , охолоджують, доливають водою до мітки та перемішують.

У вісім мірних колб місткістю 100 см поміщають аліквотні частини розчину по 10 см , по 50 см води та по 10 см розчину молібденовокислого амонію Поява осаду або легкої опалесценції при додаванні амонію молібденовокислого свідчить про рН 1,3-1,5, необхідний для утворення кремнемолібденового комплексу.

Далі визначення проводять за п. 2.3.1.

За знайденими значеннями оптичної щільності аналізованих розчинів з урахуванням поправки контрольного досвіду та відповідних їм значення концентрацій кремнію будують градуювальний графік.

(Змінена редакція, Изм.

N 1).

2.3.3. Визначення кремнію (0,05-5,0%).

Наважку чавуну масою відповідно до табл.1а поміщають у склянку місткістю 200-250 см. , доливають 50 см сірчаної кислоти (1:20), накривають склянку годинниковим склом і розчиняють при слабкому кип'ятінні. Потім доливають 10 см азотної кислоти (1:3,5) і кип'ятять 5 хв, охолоджують і переносять у мірну колбу місткістю 200 см доливають до мітки водою, перемішують і фільтрують в суху колбу через сухий фільтр «біла стрічка», відкидаючи першу порцію фільтрату. Відбирають аліквотні частини розчину у дві мірні колби місткістю 100 см. відповідно до табл.1а, в одну з них доливають 5 см розчину молібденовокислого амонію, у другу 5 см води, перемішують і витримують 5 хв при масовій частці кремнію до 0,5% і 3 хв при масовій частці кремнію понад 0,5%. Потім обидві колби доливають 5 см. сірчаної кислоти (1:1), 5 см суміші лимонної та аскорбінової кислот і витримують 10 хв при масовій частці кремнію до 0,5% і 5 хв при масовій частці кремнію понад 0,5%.

Таблиця 1а

Розчини в колбах доводять до мітки та перемішують.

Розчин другої колби є розчином порівняння.

Величину оптичної щільності розчинів вимірюють на спектрофотометр при довжині хвилі 830 нм або на фотоелектроколориметр при довжині хвилі (630±20) нм (червоний світлофільтр) в кюветі оптимального розміру щодо розчину порівняння.

За знайденим значенням оптичної щільності досліджуваного розчину з урахуванням поправки контрольного досвіду знаходять масу кремнію за градуювальним графіком.

2.3.4. Побудова градуювальних графіків

У сім мірних колб місткістю 200 см поміщають навішування карбонильного заліза відповідно до табл.1а, доливають 50 см сірчаної кислоти (1:20), розчиняють при слабкому кип'ятінні. Потім доливають 10 см азотної кислоти (1:3,5) та кип'ятять 5 хв. Розчини охолоджують.

У шість мірних колб послідовно доливають стандартний розчин натрію кремнекислого 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см (при масовій частці кремнію 0,05-0,5%) та 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см (При масовій частці кремнію 0,5-5,0%), що відповідає 0,000005; 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г та 0,0000125; 0,000025; 0,00005; 0,000075; 0,0001; 0,000125 г кремнію 100 см фотометрованого розчину.

Сьома колба служить щодо контрольного досвіду.

Розчини у мірних колбах місткістю 200 см доливають водою до мітки і перемішують.

З кожної колби відбирають аліквотну частину розчину у мірну колбу місткістю 100 см. відповідно до табл.1 і далі визначення проводять за п. 2.3.3.

За знайденими значеннями оптичної щільності аналізованих розчинів з урахуванням поправки контрольного досвіду та відповідним їм значенням маси кремнію будують градуювальні графи

до.

2.3.3; 2.3.4. (Змінена редакція, Зм. N 2).

2.4. Обробка результатів

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

,

де - Маса кремнію, знайдена за градуювальним графіком, г;

- Маса навішування чавуну, що відповідає аліквотній частині розчину, г.

(Змінена редакція, зміна N 1).

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

(Змінена редакція, Зм. N 2).

3. ГРАВІМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КРЕМНІЯ

3.1.Сутність методу

Метод заснований на виділенні кремнію в процесі конденсаційної полімеризації у вигляді кремнієвої кислоти, її подальшої дегідратації висушуванням і прожарюванням, і зважуванні отриманого безводного полімерного двоокису кремнію.

3.2. Апаратура, реактиви та розчини

Електропіч муфельний з температурою нагрівання 1000-1100 °С.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204 та розведена 1:2.

Кислота азотна згідно з ГОСТ 4461 .

Суміш кислот для розчинення: 2 дм сірчаної кислоти обережно вливають тонким струменем при безперервному перемішуванні 5,5 дм води. Після охолодження розчину додають 1,5 дм. азотної кислоти та перемішують.

Кислота соляна за ГОСТ 3118 і розбавлена 1:1 та 1:20.

Амоній роданистий за ГОСТ 19522 розчин з масовою концентрацією 0,05 г/см .

Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484 .

(Змінена редакція, Зм. N 1, 2).

3.3. Проведення аналізу

Наважку чавуну масою 2,0 г (при масовій частці кремнію від 0,10 до 1,0%), 1,0 г (при масовій частці кремнію понад 1,0 до 6,0%) або 0,5 г (при масовій частці кремнію понад 6,0 до 20,0%) поміщають у склянку місткістю 300-400 см обережно доливають 30-75 см суміші кислот і накривають годинниковим склом.

Після припинення бурхливої реакції склянку ставлять на гарячу плиту і після розчинення знімають годинникове скло, обполіскують його водою і розчин випарюють до появи парів сірчаної кислоти, яким дають виділятися протягом 2-3 хв.

Знімають склянку з плити, дають охолодитись і обережно по стінках доливають 15 см. соляної кислоти (1:1), злегка перемішуючи вміст склянки. Через 1-2 хв доливають 120 см гарячої води, накривають склянку годинниковим склом і нагрівають до 60-70 ° С, іноді перемішуючи скляною паличкою до розчинення солей.

Осад відфільтровують на беззольний фільтр «біла стрічка» з додаванням невеликої кількості беззольної фільтробмажної маси і промивають гарячою соляною кислотою (1:20) до негативної реакції промивних вод на залізо (за реакцією роданистим амонієм) і потім п'ять-шість разів гарячою водою.

Фільтрат разом з промивними водами знову випарюють у тій же склянці, в якій проводилося перше випарювання, до виділення парів сірчаної кислоти протягом 2-3 хв. Після охолодження доливають 15 см соляної кислоти (1:1), 120 см гарячої води і після нагрівання до розчинення солей відфільтровують осад кремнієвої кислоти, що додатково виділився, промиваючи його так само, як було зазначено вище.

Об'єднані опади прожарюють при температурі 1000-1100 ° С до постійної ваги.

Тигель з осадом охолоджують в ексикаторі та зважують. Потім осад обережно змочують 3-5 крапель води, приливаючи її по стінках тигля, додають 5-7 крапель сірчаної кислоти і 3-5 см фтористоводневої кислоти.

Вміст тигля обережно випаровують до припинення виділення парів сірчаної кислоти. Тигель прожарюють в печі муфельної при 1000-1100 °С до постійної маси, охолоджують в ексикаторі і зважують.

Для внесення поправки на вміст кремнію в реактивах з кожною партією труб у тих самих умовах проводять не менше двох контрольних дослідів.

(Змінена редакція, Зм. N 2)

.

3.4. Обробка результатів

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

,

де - Маса тигля з осадом двоокису 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;

0,4675 - коефіцієнт перерахунку двоокису кремнію на кремній;

- Маса навішування, р.

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

Таблиця 1

3.4.1, 3.4.2. (Змінена редакція, Зм. N 2).