ГОСТ Р ІСО 10153-2011

ДСТУ ISO 10153-2011 Сталь. Визначення змісту бору. Спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну.

ГОСТ Р ІСО 10153-2011

Група В39

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

СТАЛЬ

Визначення змісту бору.
Спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну.

Steel. Визначення боронового вмісту. Curcumin spectrophotometric метод

ГКС 77.080.20
ОКСТУ 0709

Дата введення 2012-08-01

Передмова

Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 N 184-ФЗ «Про технічне регулювання», а правила застосування національних стандартів Російської Федерації - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизація в Російській Федерації. Основні положення"

Відомості про стандарт

1 ПІДГОТОВЛЕНО І ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 145 «Методи контролю металопродукції» на основі власного автентичного перекладу російською мовою стандарту, зазначеного в пункті 3

2 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 10 листопада 2011 р. N 538-ст

3 Цей стандарт ідентичний міжнародному стандарту ISO 10153:1997* «Сталь. Визначення змісту бору. Спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну” (ІSO 10153:1997 “Steel – Determination of boron content – Curcumin spectrophotometric method”).
________________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, згаданих тут і далі за текстом, можна отримати, перейшовши за посиланням на сайт shop.cntd.ru. - Примітка виробника бази даних.

При застосуванні цього стандарту рекомендується використовувати замість посилальних міжнародних стандартів відповідні їм національні стандарти Російської Федерації та міждержавні стандарти, відомості про які наведено у додатковому додатку ТАК

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про зміни до цього стандарту публікується в інформаційному покажчику «Національні стандарти», що щорічно видається, а текст змін і поправок — у щомісячно видаваних інформаційних покажчиках «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковане у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює спектрофотометричний метод із застосуванням куркуміну для визначення вмісту бору в сталі.

Метод застосовується для визначення масової частки бору в нелегованій сталі в діапазоні від 0,0001% до 0,0005% та в інших типах сталі від 0,0005% до 0,012%.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі міжнародні стандарти :
_______________
Для датованих посилань використовують лише зазначене видання стандарту. У разі недатованих посилань — це останнє видання стандарту, включаючи всі зміни та поправки.


ISO 385−1:1984 Посуд лабораторний скляний. Бюретки. Частина 1. Загальні вимоги (ISO 385−1:1984, Laboratory glassware – Burettes – Part 1: General requirements)
_______________
Діє стандарт ISO 385:2005 Посуд лабораторний скляний. Бюретки (ISO 385:2005, Laboratory glassware - Burettes).


ISO 648:1977 Посуд лабораторний скляний. Піпетки з однією міткою (ISO 648:1977, Laboratory glassware - One-mark pipettes)
_______________
Діє стандарт ISO 648:2008 Посуд лабораторний скляний. Піпетки з однією міткою (ISO 648:2008, Laboratory glassware - Single-volume pipettes).


ISO 1042:1998 Посуд лабораторний скляний. Мірні колби з однією міткою (ISO 1042:1998, Laboratory glassware - One-mark volumetric flasks)

ISO 3696:1987 Вода для лабораторного аналізу. Технічні вимоги та методи випробувань (ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods)

ІСО 5725−1:1994 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 1. Загальні принципи та визначення [ISO 5725−1:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions]

ІСО 5725−2:1994 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 2. Основний метод визначення повторюваності та відтворюваності стандартного методу виміру

ISO 5725-3:1994 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 3. Проміжні показники прецизійності стандартного методу вимірювання.

ISO 14284:1996 Сталь і чавун. Відбір та приготування зразків для визначення хімічного складу (ІSO 14284:1996, Steel and iron — Sampling and preparation of samples for the determination of chemical composition)

3 Сутність методу

Даний метод заснований на розчиненні досліджуваної проби в соляній та азотній кислотах та розкладанні сполук бору (нітридів та ін.) ортофосфорною та сірчаною кислотами при температурі 290 °C з подальшим утворенням забарвленої комплексної сполуки ортоборної кислоти та куркуміну в середовищі ацетатного буферного.

Спектрофотометричний вимір виконують при довжині хвилі 543 нм.

4 Реактиви

При проведенні аналізу, якщо не зазначено інше, використовують реактиви лише встановленого аналітичного ступеня чистоти з дуже низьким вмістом бору і лише воду 2-го ступеня чистоти ISO 3696.

4.1 Чисте залізо, яке не містить бору або містить відому залишкову кількість бору.

4.2 Гіпофосфіт моногідрат натрію (NaH PO В·Н O).

4.3 Соляна кислота, 1,19 г/см .

4.4 Азотна кислота, 1,40 г/см .

4.5 Сірчана кислота, 1,84 г/см .

4.6 Ортофосфорна кислота, 1,71 г/см .

4.7 Оцтова кислота, яка не містить альдегід ( 1,05 г/см )

Для перевірки оцтової кислоти на присутність альдегіду поміщають 20 см оцтової кислоти ( 1,05 см ) та 1 см розчину перманганату калію (1 г/дм ) у склянку місткістю 50 см . У відсутність альдегіду вихідне фіолетове забарвлення розчину перманганату калію зберігається; в іншому випадку розчин через 15 хв забарвлюється в коричневий колір.

4.8 Суміш оцтової та сірчаної кислот

У колбу, що містить оцтову кислоту (4.7), додають невеликими порціями рівний об'єм сірчаної кислоти (4.5) при інтенсивному перемішуванні та безперервному охолодженні колби під струменем холодної води.

4.9 Буферний ацетатний розчин

Розчиняють 225 г ацетату амонію 400 см води. Додають 300 см оцтової кислоти (4.7). Отриманий розчин фільтрують у поліпропіленову мірну колбу місткістю 1000 см , розбавляють водою до мітки та перемішують.

4.10 Фторид натрію, розчин 40 г/дм

Розчин зберігають у поліпропіленовому посуді.

4.11 Бор, стандартний розчин

4.11.1 Основний розчин із концентрацією бору 0,1 г/дм

Зважують 0,2860 г ортоборної кислоти (Н ВО ) з точністю до 0,0001 р. Наважку поміщають у склянку місткістю 250 см і розчиняють у 200 см води. Розчин переносять кількісно у мірну колбу з однією міткою місткістю 500 см . Розбавляють водою до мітки та перемішують. Розчин зберігають у поліпропіленовому посуді.

1 см цього основного розчину містить 0,10 мг бору.

4.11.2 Стандартний розчин з концентрацією бору 0,002 г/дм

Переносять 20,0 см основного розчину (4.11.1) у мірну колбу з однією міткою місткістю 1000 см . Розбавляють водою до мітки та перемішують. Розчин зберігають у поліпропіленовому посуді.

Готують цей стандартний розчин перед використанням.

1 см цього стандартного розчину містить 2 мкг бору.

4.12 Куркумін, розчин в оцтовій кислоті, 1,25 г/дм

Зважують 0,125 г куркуміну, [СН Про (ВІН)С Н СН = СНСО] СН , поміщають у поліпропіленову або кварцову посудину, додають 60 см оцтової кислоти (4.7) і перемішують. Посудину нагрівають на водяній бані при 40 °C і перемішують з використанням магнітної мішалки. Після повного розчинення куркуміну охолоджений розчин переносять у поліпропіленову мірну колбу місткістю 100 см. , розбавляють оцтовою кислотою до мітки та перемішують.

5 Апаратура

Для зберігання розчинів бору не можна використовувати скляний посуд, а тільки поліпропіленовий або кварцовий, який промивають попередньо оцтовою кислотою (4.7), потім водою і висушують. Весь мірний скляний посуд повинен бути класу, А відповідно до ISO 385-1, ISO 648 або ISO 1042.

Використовують звичайне лабораторне обладнання та наступну апаратуру.

5.1 Кварцові хімічні склянки з кварцовими кришками місткістю 100 см , зовнішнім діаметром 51 мм та висотою 70 мм.

5.2 Поліпропіленові мірні колби місткістю 50 і 100 см .

5.3 Блок із алюмінієвого сплаву з отворами для розміщення кварцових склянок місткістю 100 см для їхнього нагрівання на гарячій плиті. Схематичне зображення таких блоків наведено у додатку А.

Примітка 1 — Розміри отворів повинні відповідати розмірам кварцових склянок.

5.4 Спектрофотометр, який підходить для вимірювання оптичної щільності розчину при довжині хвилі 543 нм у кюветі з товщиною оптичного шару 2 см.

6 Відбір проб

Відбір проб проводять відповідно до ISO 14284 або інших відповідних стандартів на сталь.

Розмір окремої стружки, що використовується для аналізу, має бути меншим за 1 мм.

7 Проведення аналізу

7.1 Аналітична навішування

Залежно від гаданого вмісту бору зважують з точністю до 0,0002 г таку кількість проби масою :

a) при масовій частці бору від 0,0001% до 0,006% 1,00 г;

b) при масовій частці бору від 0,006% до 0,012% 0,50 р.

Для марок сталі з сумарною масовою часткою нікелю і кобальту більше 30% навішення досліджуваної проби має приблизно дорівнює 0,50 г.

7.2 Холостий досвід

Паралельно з аналізом досліджуваної проби проводять холостий досвід, використовуючи замість навішення досліджуваної проби таку ж за масою навішування (7.1) чистого заліза (4.1). Холостий досвід проводять у тих самих умовах, використовуючи ту ж методику, ті ж кількості всіх необхідних реактивів і ті ж розведення розчинів. Потім вимірюють оптичну густину розчину холостого досвіду та оптичну щільність розчину порівняння .

7.3 Визначення утримання бору

7.3.1 Приготування аналізованого розчину

Аналітичну навішування (7.1) поміщають у кварцову склянку (5.1) місткістю 100 см. . Додають 10 см соляної кислоти (4.3) та 5 см азотної кислоти (4.4), накривають склянку кварцовою кришкою (5.1) і розчин залишають при температурі навколишнього середовища (див. примітку 2) до повного розчинення навішування.

Примітка 2 — Дуже важливо розчиняти навішування за температури навколишнього середовища, щоб уникнути можливих втрат бору при підвищених температурах.


Потім обережно додають 10 см. ортофосфорної кислоти (4.6) та 5 см сірчаної кислоти (4.5) і нагрівають до утворення білої пари сірчаної кислоти. Для цього склянку поміщають в отвір блоку алюмінієвого сплаву (5.3), який встановлюють на нагрівач, що забезпечує досягнення температури 290 °C (див. примітку 3) в розчині.

Нагрівання продовжують 30 хв, уважно стежать за тим, щоб після появи білої пари сірчаної кислоти склянка була накрита кварцовою кришкою. Розчин періодично перемішують, щоб розчинити всі частинки, що пристали до стінок склянки.

Примітка 3 - Температуру (290±5) °С контролюють, калібруючи нагрівач з використанням термометра зі шкалою від 0 °C до 350 °C, поміщеного в склянку з розчином, що містить ті ж кількості всіх необхідних розчинення реактивів.


Склянку знімають з нагрівача і охолоджують. Додають невеликими порціями 30 см води в сироподібний розчин, нагрівають при перемішуванні.

Попередження - Дуже важливо обережно додати 30 см води в сироподібний розчин. Розчин при цьому розігрівається і може статися раптовий викид вмісту, що призведе до втрати частини розчину, що досліджується.

Обережно додають 5 см соляної кислоти (4.3) та нагрівають до кипіння. Додають 3 г гіпофосфіту натрію (4.2) та обережно кип'ятять розчин 15 хв.

Склянку знімають з нагрівача і охолоджують. Розчин кількісно переносять у пропіленову мірну колбу (5.2) місткістю 50 см , розбавляють до мітки водою і перемішують.

7.3.2 Освіта пофарбованого комплексу

7.3.2.1 Від аналізованого розчину (7.3.1) відбирають аліквотну частину об'ємом 1,0 см і поміщають її в поліпропіленову мірну колбу (5.2) місткістю 100 см , попередньо вимиту та висушену.

7.3.2.2 Додають до колби наступні кількості наведених нижче реактивів, обережно перемішуючи розчин після кожного додавання, уникаючи контакту з пробкою:

- 6,0 см суміші оцтової та сірчаної кислот (4.8), уникаючи контакту піпетки з шийкою та стінками колби, розчин перемішують;

- 6,0 см розчину куркуміну в оцтовій кислоті (4.12) Колбу закривають пробкою та розчин перемішують. Суміш залишають на 2 год. 30 хв. для повного розвитку забарвлення;

- 1,0 см ортофосфорної кислоти (4.6) додають для стійкості фарбування комплексу, колбу струшують і залишають на 30 хв;

- 30,0 см ацетатного буферного розчину (4.9). Розчин стає помаранчевим. Колбу закривають пробкою, струшують і залишають на 15 хв.

7.3.3 Приготування розчину порівняння

Від аналізованого розчину (7.3.1) відбирають аліквотну частину об'ємом 1,0 см. і поміщають її в поліпропіленову мірну колбу (5.2) місткістю 100 см , яку попередньо миють та висушують. Додають 0,2 см розчину натрію фториду (4.10) на дно колби.

Цей невеликий об'єм розчину обережно перемішують та залишають на 1 год.

Потім виконують операції з 7.3.2.2 .

7.3.4 Спектрофотометричні виміри

Встановивши спектрофотометр на нульове значення оптичної густини щодо води, проводять спектрофотометричні вимірювання (див. примітку 4) забарвленого аналізованого розчину (7.3.2) та відповідного розчину порівняння (7.3.3) при довжині хвилі 543 нм у кюветах з товщиною оптичного шару 2.

Вимірюють оптичну щільність досліджуваного розчину та розчину порівняння .

Примітка 4 - Для того, щоб проводити спектрофотометричні вимірювання всіх розчинів, витримуючи їх точно по 15 хв після додавання ацетатного буферного розчину (7.3.2), рекомендується розділити їх на серії по шість вимірювань, тобто по 12 колб, так як при великих серіях вимірювань, якщо суворо не витримується вказаний час очікування, у розчинах з'являється помутніння, що призводить до помилок у результатах аналізу.

7.4 Побудова градуювального графіка

7.4.1 Приготування градуювальних розчинів

Наважку заліза (4.1) (1,00±0,01) г поміщають у шість кварцових склянок місткістю 100 см кожен і додають обсяги стандартного розчину бору (4.11.2), як зазначено в таблиці 1 для сталей з масовою часткою бору до 0,0005% включно і в таблиці 2 -для сталей з масовою часткою бору більше 0,0005%.


Таблиця 1 - Градуювальні розчини для сталей з масовою часткою бору від 0,0001% до 0,0005% включно

Таблиця 2 - Градуювальні розчини для сталей з масовою часткою бору від 0,0005% до 0,0120% включно

Далі проводять аналіз, як зазначено у 7.3.1, 7.3.2, 7.3.3.

7.4.2 Спектрофотометричні виміри

Встановивши спектрофотометр на нульову оптичну щільність щодо води, проводять спектрофотометричні вимірювання всього ряду градуювальних розчинів з додаванням і без додавання фториду розчину натрію (4.10) при довжині хвилі 543 нм в кюветах з товщиною оптичного шару 2 см.

7.4.3 Побудова градуювального графіка

Знаходять різницю значень оптичних густин розчинів з фторидом натрію і без нього і з отриманих значень віднімають значення оптичної густини нульового розчину.

Будують градуювальний графік залежності результуючої оптичної густини від маси бору в мікрограмах. Графік повинен бути прямою лінією, що проходить через початок координат.

8 Обробка результатів

8.1 Обчислення оптичної густини

Знаходять різницю значень оптичної густини для кожного аналізованого розчину і віднімають значення оптичної густини, отримане для розчину холостого досвіду в тих же умовах. Оптичну щільність обумовленого вмісту бору обчислюють за формулою

, (1)

де - Оптична щільність обумовленого змісту бору;

- Оптична щільність аналізованого розчину;

- Оптична щільність розчину порівняння для аналізованого розчину;

- Оптична густина розчину холостого досвіду;

- Оптична густина розчину порівняння для розчину холостого досвіду.

8.2 Визначення утримання бору

За допомогою градуювального графіка (7.4.3), за значенням оптичної щільності знаходять масу бору в мікрограмах в аналізованому розчині.

Масову частку бору , %, обчислюють за формулою

, (2)

де - Маса бору в аналізованому розчині, мкг;

- Маса аналітичної навішування (7.1), г;

- масова частка бору в чистому залозі (4.1), % (їй можна знехтувати, коли вона не впливає на точність результату).

8.3 Прецизійність

За планом перевірки даного методу проводилися в 14 лабораторіях 6 країн для 5 рівнів вмісту бору в нижній області визначається діапазону в нелегованих сталях і в 21 лабораторії 8 країн для 8 рівнів вмісту бору у верхній області визначеного діапазону в інших типах сталей. Кожна лабораторія проводила три (примітки 5 і 6) визначення кожного рівня утримання бору.

Примітка 5 - Два з трьох визначень проводилися в умовах повторюваності (збіжності) відповідно до ІСО 5725-1, тобто одним оператором на тому самому приладі в однакових умовах проведення експерименту з одним і тим же графіком градуювання в мінімальний період часу .

Примітка 6 - Третє визначення проводилося в інший час (або в інший день) тим же оператором, що за приміткою 5, на тому ж приладі, але з новим графіком.


Стандартні зразки, використані для дослідження, наведені у таблицях В.1 та В.2 (додаток В).

Статистична обробка отриманих результатів проводилася відповідно до ІСО 5725-1 - ІСО 5725-3 за даними, отриманими для 4 рівнів вмісту бору в нижній області визначається діапазону в нелегованих сталях і 6 рівнів вмісту бору у верхній області визначається діапазону в інших типах стали відповідно в межах зазначеної області утримання бору.

Отримані дані встановили логарифмічну залежність між вмістом бору, межами повторюваності (збіжності) та межами відтворюваності і результатів дослідження (див. примітку 7), як показано в таблицях 3 та 4. Графічні уявлення даних прицезійності наведено у додатку С.

Примітка 7 — За результатами, отриманими першого дня, розраховували межу повторюваності (збіжності) та межа відтворюваності з використанням методу ISO 5725-2. За результатами, отриманими першого і другого дня, було обчислено межу внутрішньолабораторної відтворюваності c використанням методу ISO 5725-3.


Таблиця 3 - Дані прецизійності, отримані для утримання бору з масовою часткою від 0,0001% до 0,0005% включно

У відсотках (мас.)

Таблиця 4 - Дані прецизійності, отримані для утримання бору з масовою часткою від 0,0005% до 0,0120% включно

У відсотках (мас.)

Той самий метод був використаний для обробки результатів, отриманих у 14 лабораторіях 7 країн, що належать ECISS/TC 20, для зразків з 8 рівнями бору. Результати цих випробувань з метою оцінки прецизійності наведено у таблиці D.1 (додаток D).

9 Протокол випробувань

Протокол випробувань повинен містити:

a) всю інформацію, необхідну для ідентифікації проби, лабораторії та дату проведення аналізу;

b) використовуваний метод із посиланням на цей стандарт;

c) результати випробувань;

d) особливості, зазначені під час виконання випробувань;

e) будь-які операції, які не передбачені цим стандартом, або будь-які додаткові операції, які можуть вплинути на результати випробувань.

Додаток, А (довідковий). Схематичне зображення блоку з алюмінієвого сплаву

Додаток А
(довідкове)

_______________
Діаметр отворів повинен відповідати діаметру використовуваних хімічних склянок.

У разі потреби глибина отвору може відповідати рівню розчину у склянці.

Малюнок А.1 - Схематичне зображення блоку з алюмінієвого сплаву

_______________
Діаметр отворів повинен відповідати діаметру використовуваних хімічних склянок.

У разі потреби глибина отвору може відповідати рівню розчину у склянці.

Малюнок А.2 - Схематичне зображення блоку з алюмінієвого сплаву

Додаток (довідковий). Додаткова інформація про міжнародні спільні випробування

Додаток
(довідкове)

У таблиці 3 цього стандарту наведено результати міжнародних аналітичних випробувань, виконаних у 1993 р. на 5 зразках нелегованої сталі за участю 14 лабораторій 6 країн.

Результати випробувань були опубліковані в документі ISO/ТС 17/SC 1 N 1031, березень 1994

Графічне подання даних прецизійності наведено у додатку С (рисунок С.1).

Аналізовані зразки представлені у таблиці В.1.


Таблиця В.1 - Результати міжлабораторних випробувань

У відсотках (мас.)

У таблиці 4 цього стандарту наведено результати міжнародних аналітичних випробувань, виконаних у 1986 р. на 8 зразках за участю 21 лабораторії 8 країн.

Результати випробувань були опубліковані в документі ISO/TC 17/SC 1 N 755, січень 1989 (перегляд).

Графічне представлення даних прецизійності результатів наведено у додатку С (рисунок С.2).

Аналізовані зразки представлені у таблиці В.2.


Таблиця В.2 - Результати міжлабораторних випробувань

У відсотках (мас.)

Додаток С (довідковий). Графічне подання даних прецизійності

Додаток С
(довідкове)

;

;

,

де - Середнє значення масової частки бору, отримане в один день, % мас;

- Середнє значення масової частки бору, отримане в різні дні, % мас.

Рисунок С. 1 — Логарифмічні залежності між масовою часткою бору , межею повторюваності (збіжності) та межами відтворюваності і

;

;

,

де - Середнє значення масової частки бору, отримане в один день, % мас;

- Середнє значення масової частки бору, отримане в різні дні, % мас.

Рисунок С. 2 — Логарифмічні залежності між масовою часткою бору , межею повторюваності (збіжності) та межами відтворюваності і

Додаток D (довідковий). Додаткові випробування на прецизійність, виконані європейськими країнами

Додаток D
(довідкове)

Результати випробувань на прецизійність, виконані європейськими країнами, наведено у таблиці D.1.

Отримані дані встановили логарифмічну залежність між вмістом бору та межами повторюваності (збіжності) та межами відтворюваності і результатів дослідження, як показано у таблиці D.2.


Таблиця D.1

У відсотках (мас.)

Таблиця D.2

У відсотках (мас.)

Додаток ТАК (довідковий). Відомості про відповідність посилальних міжнародних стандартів до посилальних національних стандартів Російської Федерації (і чинних у цій якості міждержавних стандартів)

Додаток ТАК
(довідкове)

Таблиця Д. А. .1