Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ

И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА

ГОСТ 12347—77

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ

И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

Методы определения фосфора
Alloy and high-alloy steels.
Methods for determination'of phosphorus

ОКСТУ 0809

Срок действия с 01.07.78 до 01.07.98
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический и экстрак­ционно-фотометрический методы определения фосфора (при мас­совой доле фосфора от 0,002 до 0,25%) в легированных и высоколе­гированных сталях.
Визуальный колориметрический метод определения фосфора и титриметрический метод определения фосфора даны в рекоменду­емых приложениях 1 и 2.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 20560—81.

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА

2.1. О п р е д е л е н и е фосфора в сталях с массо­вой долей вольфрама до 5%,никеля до 5%, со­держащих хром (при отношении массовой доли хрома к массовой доле фосфора не более 200)
2.1.1. Сущность метода
Метод основан на реакции образования желтой фосфорномолиб- деновой гетерополикислоты Нз[Р(Мо1204оЛ-п-НгО и последую­щем восстановлении ее в азотно-хлорнокислом растворе до сине­го комплексного соединения аскорбиновой кислотой, или в соля­нокислой среде ионами двухвалентного железа в присутствии со­ответственно антимонилтартрата калия или гидрохлорида гидрок- силамина. Комплекс устойчив не менее 1,5 ч. Применение азотной
Издание официальное Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1989
кислоты для растворения навески препятствует улетучиванию фос­фора в виде фосфористого водорода.
Трехвалентный фосфор предварительно окисляют до пятива­лентного марганцовокислым калием.
Ванадий при массовой доле его до 5% определению не мешает. Мешают титан, цирконий и ниобий.
Мешающее действие мышьяка устраняют отгонкой его в виде греххлористого мышьяка.
Марганец мешает определению при массовой доле его более 3%.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
і 2.1.2. Аппаратура, реактивы
Спектрофотометр типа СФ-46 или фотоэлектроколориметр типа КФК-2 или другого типа, обеспечивающие такую же точность из­мерения.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 и разбавленная 1:1, 1:2, 1:4, 1:10 и 1:100.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, разбавленная 1:1, 1:3, 1:100 и плотностью 1,105 г/см3. Для приготовления раствора соляной кис­лоты плотностью 1,105 г/см3 560 см3 соляной кислоты разбавляют .водой до 1 дм3 и перемешивают.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.
ч Натрий углекислый по ГОСТ 83—79.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75, раствор с мас­совой концентрацией 40 г/дм3.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197—74, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
Аммоний бромистый по ГОСТ 19275—73, раствор с массовой концентрацией .100 г/дм3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760—79 и разбавленный 1:1, 1:100.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456—79, раствор с мас­совой концентрацией 200 г/дм3.
Спирт этиловый по ГОСТ 18300-—87.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, перекристал­лизованный, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3, раствор следует хранить в кварцевом или полиэтиленовом сосуде. Для пе­рекристаллизации 250 г реактива растворяют в 400 см3 воды при нагревании до 70—80°С, раствор фильтруют через фильтр «синяя лента», охлаждают до комнатной температуры, приливают при пе­ремешивании 300 см3 этилового спирта, дают осадку отстояться в течение 1 ч и отфильтровывают его на фильтр «белая лента», помещенный в воронку Бюхнера под вакуумом, пользуясь водост­руйным насосом. Осадок промывают 2—3 раза этиловым спиртом и высушивают на воздухе.
Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198—75, дважды перекристаллизованный: 100 г реактива растворяют в 150 см3 воды при нагревании, после чего выливают раствор тонкой струей в фарфоровую чашку, энергично перемешивая его стеклян­ной палочкой. Когда раствор охладится до комнатной температуры, чашку с кристаллами охлаждают в холодной проточной воде, из­редка перемешивая его стеклянной палочкой. После охлаждения кристаллы отфильтровывают под вакуумом, пользуясь водоструй­ным насосом, на пористую стеклянную пластинку воронки и про­мывают 2 раза по 5 см3 ледяной водой.
Осадок на фильтре растворяют в 4—5 приемов в 80 см3 горя­чей воды и кристаллизацию повторяют. Кристаллы фосфорнокис­лого калия однозамещенного высушивают при температуре (110± ±5) °С до постоянной массы.
Стандартные растворы фосфорнокислого калия однозамещен­ного:
раствор Ас массовой концентрацией фосфора 0,0001 г/см3: 0,4393 г калия фосфорнокислого однозамещенного помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, растворяют в 100 см3 воды, до­ливают водой до метки и перемешивают;
раствор Бс массовой концентрацией фосфора 0,00001 г/дм3: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают; готовят перед употре­блением.
Кислота аскорбиновая, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3.
Реакционная смесь: 1,74 г молибденовокислого аммония раст­воряют в 100 см3 воды при нагревании, прибавляют 50 см3 азотной кислоты, охлаждают, доливают водой до 250 см3 и перемешивают; готовят перед употреблением.
Калия антимонилтартрат, по нормативно-технической докумен­тации; раствор с массовой концентрацией 3 г/дм3.
Железо (III) хлорное по ГОСТ 4147—74, раствор с массовой концентрацией 80 г/дм3: 40 г хлорного железа растворяют в 200— 300 см3 воды при нагревании, отфильтровывают в мерную колбу вместимостью 500 см3, охлаждают, доливают водой до метки и пе­ремешивают.
Вместо раствора хлорного железа может быть использован азот­нокислый раствор железа с массовой концентрацией 17 г/дм3. 8,5 г карбонильного железа помещают в стакан вместимостью 400 см3, постепенно прибавляют 150 см3 азотной кислоты, разбавленной 1:2, и растворяют навеску при нагревании. Раствор отфильтровывают в мерную колбу вместимостью 500 см3, стакан и осадок на фильт­ре промывают 4—5 раз горячей водой. Раствор охлаждают, до­ливают водой до метки и перемешивают.
Кислота хлорная, плотностью 1,54 г/см3.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.1.3. Проведение анализа
1.1.3.1. 0,5 г стали (при массовой доле фосфора до 0,01%) или 0,2 г стали (при массовой доле фосфора выше 0,01 %) помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 10 см3 азотной кислоты, 30 см3 соляной кислоты и растворяют при нагревании.
Раствор разбавляют горячей водой до 200—250 см3, нагревают до кипения и дают отстояться осадку вольфрамовой (частично кремниевой) кислоты в течение 30 мин.
Осадок отфильтровывают на фильтр «синяя лента» с добавле­нием небольшого количества беззольной бумажной массы и соби­рают фильтрат в стакан вместимостью 500 см3. Осадок на фильтре промывают 6—8 раз горячей азотной кислотой, разбавленной 1:100. Фильтр с осадком вольфрамовой кислоты отбрасывают. Раствор выпаривают до состояния влажных солей, приливают 5—7 см3 азотной кислоты и выпаривают до состояния влажных солей. При­ливание азотной кислоты и выпаривание повторяют еще два раза.
Приливают 5 см3 азотной кислоты, 10—15 см3 воды и нагревают до растворения солей. Осадок кремниевой кислоты (и остаточную вольфрамовую кислоту) отфильтровывают на фильтр «белая лен­та», содержащий небольшое количество беззольной бумажной мас­сы, и собирают фильтрат в стакан вместимостью 250 см3. Осадок на фильтре промывают 6—8 раз горячей азотной кислотой, разбав­ленной 1:100.
Фильтр с осадком кремниевой кислоты и остаточной вольфра­мовой кислоты отбрасывают.
Примечание. При массовой доле кремния в анализируемом образце свы­ше 1,5% фильтр с осадком кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 800—900°С. Осадок смачивают 2—3 каплями воды, добавляют 8—10 капель азотной кислоты, 3—5 мл фтористово­дородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля досуха. Остаток в тигле сплавляют с 1—2 г углекислого натрия при 1000—1100°С. Плав выщела­чивают азотной кислотой, разбавленной 1 : 10, при кипячении. Тигель обмывают водой и полученный раствор присоединяют к основному фильтрату.
В случае, если сталь содержит более 3% марганца, раствор выпаривают досуха. Остаток выдерживают в сушильном шкафу при температуре (140±5)°С в течение 1 ч.
К остатку прибавляют 5—10 см3 соляной кислоты и выпаривают досуха. Эту операцию проводят еще 4 раза. Далее анализ ведут начиная с отгонки мышьяка.
Раствор нагревают до кипения, прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до выпадения бурого осадка двуокиси марганца (1—2 см3) и кипятят 2—3 мин. К кипящему раствору приливают по каплям раствор азотистокислого натрия до раство­рения осадка. Раствор выпаривают досуха, приливают 10 см3 со­ляной кислоты и снова выпаривают досуха.
При массовой доле мышьяка в анализируемом образце более 10% от массовой доли фосфора или, если массовая доля мышьяка неизвестна, последний удаляют отгонкой в виде треххлористого мы­шьяка. Для этого к сухому остатку приливают 10 см3 соляной кис­лоты и выпаривают раствор досуха. Сухой остаток растворяют при нагревании в 15 см3 соляной кислоты, приливают 10 см3 раствора бромистого аммония и выпаривают раствор до состояния влажных солей. Затем приливают 10 см3 соляной кислоты и снова выпари­вают до состояния влажных солей. Приливание соляной кислоты и выпаривание раствора до состояния влажных солей повторяют еще раз.
Приливают 15 см3 соляной, кислоты, разбавленной 1:3, и нагре­вают до растворения солей. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, охлаждают, доливают водой до метки и пе­ремешивают.
Далее определение проводят по одному из методов, указанных в пп. 2.1.3.2 и 2.1.3.3.
1.1.3.2. Определение фосфора (0,002—0,04%) с применением в качестве восстановителя аскорбиновой кислоты в присутствии ан- тимонилтартрата калия.
Аликвотную часть раствора, равную 20 см3 (при массовой доле фосфора от 0,002 до 0,02%) или 10 см3 (при массовой доле фосфора свыше 0,02 до 0,04%) помещают в два стакана вмести­мостью 100 см3, прибавляют по 1 см3 хлорной кислоты и выпари­вают до начала выделения ее паров