ГОСТ 2604.4-87

ГОСТ 2604.4-87 Чавун легований. Методи визначення фосфору

ГОСТ 2604.4-87

Група В09

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ЧУГУН ЛЕГОВАНИЙ

Методи визначення фосфору

Alloy cast iron. Методи для визначення phosphorus

MКC 77.080.10
ОКСТУ 0809

Дата введення 1988-01-01

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Міністерством чорної металургії СРСР

РОЗРОБНИКИ

В. Л. Пілюшенко, Ю. Т. Худік , Т. Я. Каленченко , В. П. Корж , М. А. Дружинін , Т. Н. Полторацька

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 19.02.87 N 281

3. ВЗАМІН ГОСТ 2604.4-77

4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

5. Обмеження терміну дії знято за протоколом N 2-92 Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД 2-93)

6. ПЕРЕВИДАННЯ


Цей стандарт встановлює фотометричні методи визначення фосфору в легованих чавунах: при масовій частці фосфору від 0,02 до 0,25% із застосуванням відновника - аскорбінової кислоти; при масовій частці фосфору від 0,25 до 2,0% із застосуванням відновника - іонів двовалентного заліза.

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

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

2. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ВІДНОВНИКА — АСКОРБІНОВОЇ КИСЛОТИ (при масовій частці фосфору від 0,02 до 0,25%)

2.1.Сутність методу

Метод заснований на утворенні фосфорномолібденової гетерополікислоти та відновленні її до комплексного з'єднання, забарвленого в синій колір, аскорбіновою кислотою в присутності калію сурмяновиннокислого ( =880 нм, оптимальна концентрація фосфору 3-40 мкг та 100 см фотометрованого розчину). Вплив миш'яку усувається відновленням його до тривалентного сірчистокислого натрію.

2.2. Апаратура та реактиви

Шафа сушильна з температурою нагрівання 105-110 °С.

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Скловуглецевий тигель марки СУ-2000-1C N 4 або скловуглецева чаша 550 СУ-2000-1C N 2.

Кислота азотна за ГОСТ 4461 та розведена 1:2.

Кислота соляна згідно з ГОСТ 3118 .

Кислота сірчана за ГОСТ 4204 , розведена 1:1, та розчин з молярною концентрацією 3 моль/дм : 84 см сірчаної кислоти обережно вливають при безперервному перемішуванні 916 см води.

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490 , розчин з масовою концентрацією 40 г/дм .

Натрій сірчистокислий 7-водний розчин з масовою концентрацією 200 г/дм або

натрій сірчистокислий за ГОСТ 195 розчин з масовою концентрацією 100 г/дм .

Спирт етиловий технічний ректифікований за ГОСТ 18300 .

Амоній молібденовокислий за ГОСТ 3765 , перекристалізований: 250 г молібденовокислого амонію розчиняють у 400 см води при нагріванні 70-80 °С, фільтрують через фільтр «синя стрічка», охолоджують до кімнатної температури, приливають при перемішуванні 300 см етилового спирту, дають осаду відстоятися протягом 1 год і відфільтровують його на фільтр «біла стрічка», поміщений у вирву Бюхнера, користуючись водоструминним насосом. Осад промивають двічі-тричі етиловим спиртом і висушують на повітрі.

Сіркомолібдатний реактив: 7 г молібденовокислого амонію розчиняють у 400 см води, доливають 84 см сірчаної кислоти, перемішують, охолоджують, доливають водою до 1 дм. і перемішують. Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484 .

Аскорбінова кислота, розчин з масовою концентрацією 40 г/дм .

Калій сурьмяновиннокислий, розчин з масовою концентрацією 3 г/дм .

Калій фосфорнокислий однозаміщений за ГОСТ 4198 двічі перекристалізований:

100 г реактиву розчиняють 150 см води при нагріванні, розчин виливають тонким струменем у фарфорову чашку, енергійно перемішуючи його скляною паличкою. Коли розчин охолоне до кімнатної температури, чашку з кристалами охолоджують у проточній холодній воді, зрідка перемішуючи його скляною паличкою. Після охолодження кристали відфільтровують під вакуумом на скляну пористу пластину воронки і промивають двічі по 5 см крижаною водою. Осад на фільтрі розчиняють у чотири-п'ять прийомів 80 см гарячої води та кристалізацію повторюють. Кристали фосфорнокислого однозаміщеного калію висушують при (110±5) °С до постійної маси.

Стандартні розчини фосфору

Розчин А з масовою концентрацією фосфору 0,001 г/см : 4,393 г однозаміщеного фосфорнокислого калію розчиняють у воді та доводять об'єм розчину до 1 дм. .

Розчин Б із масовою концентрацією фосфору 0,00001 г/см ; готують перед вживанням розведенням 10 см розтв

ора, А до 1 дм .

2.3. Проведення аналізу

Наважку чавуну (табл.1) поміщають у склянку або плоскодонну колбу місткістю 200-250 см , доливають 30 см азотної кислоти (1:2) та нагрівають до розчинення.

Таблиця 1

Додають по краплях розчин марганцевокислого калію до випадання бурого осаду двоокису марганцю і кип'ятять 2-3 хв. До киплячого розчину додають по краплях розчин натрію сірчистокислого до повного просвітлення і кип'ятять до видалення оксидів азоту.

Якщо навішування чавуну не розчиняється в азотній кислоті, її розчиняють у 20-30 см суміші соляної та азотної кислот (3:1). Після повного розчинення навішування доливають 10 см. сірчаної кислоти (1:1) і розчин випарюють до парів сірчаної кислоти. Солі розчиняють при нагріванні 50-60 см води. Додають по краплях розчин марганцевокислого калію до випадання бурого осаду двоокису марганцю і кип'ятять 2-3 хв. До киплячого розчину додають по краплях розчин натрію сірчистокислого до повного просвітлення і кип'ятять до видалення оксидів азоту.

Якщо масова частка кремнію в аналізованому зразку понад 1,0%, навішування чавуну поміщають у скловуглецевий тигель 4 або скловуглецеву чашку 2 і розчиняють при слабкому нагріванні 20 см суміші соляної та азотної кислот (3:1) та 5 см фтористоводневої кислоти. Після повного розчинення навішування доливають 10 см. сірчаної кислоти (1:1) і розчин випарюють до парів сірчаної кислоти.

Солі розчиняють при нагріванні 50-60 см води. До киплячого розчину додають по краплях розчин марганцевокислого калію (1-2 см.) ) до випадання бурого осаду двоокису марганцю, який розчиняють, додаючи по краплях розчин сірчистокислого натрію до зникнення забарвлення. Розчин після руйнування двоокису марганцю переносять у мірну колбу місткістю 100 см. охолоджують, доводять водою до мітки, перемішують і фільтрують через сухий фільтр «біла стрічка» в конічну колбу місткістю 150-200 см , відкидаючи перші порції розчину, попередньо обполоснувши ними колбу.

Залежно від масової частки фосфору відбирають дві аліквотні частини розчину (табл.1) у мірні колби місткістю 100 см. , доливають по 25 см води, по 3 см сірчистокислого натрію і кип'ятять протягом 2-3 хв. Розчини охолоджують, потім одну з колб додають по краплях при безперервному перемішуванні 10 см. сіркомолібдатного реактиву, у другу - 10 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 3 моль/дм . Потім обидві колби доливають 5 см. аскорбінової кислоти та 1 см розчину сурьмяновиннокислого калію, доливають до мітки водою і перемішують.

Оптичну щільність розчину вимірюють через 45 хв на фотоелектроколориметр при довжині хвилі (630±20) нм (червоний світлофільтр) або на спектрофотометр при довжині хвилі 880 нм щодо розчину, що не містить молібд

ата амонію.

2.4. Побудова градуювального графіка

Для побудови градуювального графіка п'ять або шість мірних колб місткістю 100 см поміщають 1; 1,5; 2; 2,5 та 3 см стандартного розчину Б однозаміщеного фосфорнокислого калію, що відповідає 0,00001; 0,000015; 0,00002; 0,000025 та 0,00003 г фосфору в 100 см фотометрованого обсягу. Доливають воду до 25 см потім приливають при безперервному перемішуванні 10 см сіркомодибдатного реактиву, 5 см розчину аскорбінової кислоти та 1 см розчину сурьмяновиннокислого калію, доливають до мітки водою і далі надходять, як зазначено в п. 2.3.

Шоста мірна колба місткістю 100 см , До якої додані всі реактиви, крім стандартного розчину фосфору, служить для проведення контрольного досвіду на вміст фосфору в реактивах, що застосовуються при побудові градуювального графіка, і служить розчином порівняння

я.

2.5. Обробка результатів

2.5.1. Масову частку фосфору ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса фосфору в аліквотній частині, знайдена за градуювальним графіком, г;

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

2.5.2. Абсолютні розбіжності результатів трьох паралельних визначень за довірчої ймовірності =0,95 нічого не винні перевищувати допустимих значень, наведених у табл.2.

Таблиця 2

3. ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ВІДНОВНИКА — ІОНІВ ДВОХВАЛЕНТНОГО ЗАЛІЗУ (при масовій частці фосфору від 0,25 до 2,0%)

3.1.Сутність методу

Метод заснований на утворенні фосфорномолібденової гетерополікислоти та відновленні її іонами двовалентного заліза в присутності гідроксиламіну до комплексної сполуки, пофарбованої в синій колір ( =600-900 нм, оптимальна концентрація фосфору 10-100 мкг 100 см фотометрованого розчину).

Миш'як видаляють відгоном у вигляді броміду, якщо масова частка його перевищує 0,005%.

3.2. Апаратура та реактиви

Шафа сушильна з температурою нагрівання 105-110 °С.

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Кислота азотна за ГОСТ 4461 та розведена 1:6.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204 та розчин з молярною концентрацією еквівалента 8 моль/дм .

Кислота соляна за ГОСТ 3118 та розведена 1:1.

Калій марганцевокислий за ГОСТ 20490 , розчин з масовою концентрацією 40 г/дм .

Гідроксиламін сірчанокислий за ГОСТ 7298 , розчин з масовою концентрацією 200 г/дм .

Гальця залізоамонійні, розчин з масовою концентрацією 432,5 г/дм : 432,5 г галунів розчиняють у присутності 20 см. сірчаної кислоти в 1 дм води.

Амоній молібденовокислий за ГОСТ 3765 .

Сіркомолібдатний реактив: 55,2 г молібденовокислого амонію розчиняють при нагріванні 250-300 см води, що відфільтровують через щільний фільтр у мірну колбу місткістю 1 дм. , охолоджують і повільно при безперервному перемішуванні доливають 230 см сірчаної кислоти, розчин охолоджують, доводять водою до мітки та перемішують.

Аміак водний за ГОСТ 3760 , розбавлений 1:1.

Амоній бромистий за ГОСТ 19275 розчин з масовою концентрацією 100 г/дм .

Калій фосфорнокислий однозаміщений за ГОСТ 4198 стандартні розчини, А і Б.

Розчин А з масовою концентрацією фосфору 0,001 г/см : 4,393 г однозаміщеного фосфорнокислого калію, висушеного при температурі (105±5) °С до постійної маси, розчиняють у воді та доводять об'єм розчину до 1 дм .

Розчин Б із масовою концентрацією фосфору 0,00001 г/см : готують перед вживанням розведенням 10 см. розчину А

до 1 дм .

3.3. Проведення аналізу

3.3.1. Наважку чавуну масою 0,2 г поміщають у склянку або плоскодонну колбу місткістю 200-250 см. , доливають 30 см азотної кислоти (1:6) та нагрівають до розчинення навішування.

Якщо навішування чавуну не розчиняється в азотній кислоті, доливають 5 см азотної кислоти та 15 см соляної кислоти та нагрівають до розчинення. Розчин випарюють до вологих солей, потім доливають 20 см азотної кислоти і знову випарюють розчин до стану вологих солей, після чого доливають 5-10 см азотної кислоти, 15-20 см води та нагрівають до розчинення солей

Якщо масова частка миш'яку в аналізованому чавуні понад 0,005%, його видаляють відгоном. Для цього розчин після розчинення навішування випарюють насухо. До сухого залишку доливають 10 см соляної кислоти і знову випарюють насухо. Цю операцію повторюють двічі. Сухий залишок розчиняють при нагріванні 15 см соляної кислоти (1:1), доливають 10 см розчину бромистого амонію та випарюють розчин насухо. Після цього доливають 30 см азотної кислоти (1:6) та нагрівають до розчинення солей.

До киплячого розчину додають по краплях розчин марганцевокислого калію до випадання бурого осаду двоокису марганцю. До гарячого розчину краплями додають розчин гідроксиламіну до знебарвлення. Кип'ятять розчин 1-2 хв для видалення оксидів азоту, охолоджують і переносять у мірну колбу місткістю 100 см , доводять водою до мітки та перемішують. Отриманий розчин фільтрують через сухий фільтр "біла стрічка" в конічну колбу місткістю 150-200 см. , відкидаючи перші порції фільтрату, попередньо обполоснувши ними колбу.

Відбирають дві аліквотні частини розчину по 5 см у конічні колби місткістю 100 см , доливають по 20-25 см води та по 2 см розчину залізоамонійного

их галунів.

3.3.2. Розчини нейтралізують аміаком, додаючи його по краплях до випадання каламутного гідроксиду заліза, потім додають 5 см. розчину гідроксиламіну. Вміст колб нагрівають до зникнення жовтого забарвлення розчину.

Якщо розчини зберігають жовте забарвлення, додають 1-2 краплі розчину аміаку. При появі каламуті її розчиняють додаванням 1-2 крапель соляної кислоти (1:1). Розчини охолоджують і переносять у мірні колби місткістю 100 см. . В одну з колб додають при безперервному перемішуванні 8 см розчину сірномолібдатного реактиву, у другу - 8 см розчину сірчаної кислоти з молярною концентрацією еквівалента 8 моль/дм . Вміст колб доливають до мітки водою і перемішують. Розчин у другій колбі служить як розчин порівняння.

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

За знайденим значенням оптичної густини, за вирахуванням оптичної густини розчину контрольного досвіду, знаходять масу фосфору в грамах за градуювальним графіком.

При проведенні контрольного досвіду на вміст фосфору в реактивах до аліквотної частини додають 2 см розчину залізоамонійних галунів.

3.4. Побудова градуювального графіка

Для побудови градуювального графіка у вісім із дев'яти мірних колб місткістю 100 см поміщають 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5 та 20 см стандартного розчину Б однозаміщеного фосфорнокислого калію, що відповідає 0,000025; 0,00005; 0,000075; 0,0001; 0,000125; 0,00015; 0,000175 та 0,0002 г фосфору в 100 см фотометрованого розчину.

Дев'ята мірна колба місткістю 100 см , До якої додані всі реактиви, крім стандартного розчину фосфору, служить для проведення контрольного досвіду на вміст фосфору в реактивах, що застосовуються при побудові градуювального графіка, і служить розчином порівняння.

У кожну колбу доливають по 20-25 см. води, по 2 см розчину залізоамонійних галунів і далі аналіз проводять, як зазначено у п. 3.3.2.

3.5. Обробка результатів

3.5.1. Масову частку фосфору ( ) у відсотках обчислюють за формулою

,

де - Маса фосфору в аліквотній частині, знайдена за градуювальним графіком, г;

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

3.5.2. Абсолютні розбіжності результатів трьох паралельних визначень за довірчої ймовірності =0,95 нічого не винні перевищувати допустимих значень, зазначених у табл.3.

Таблиця 3