Стали легированные и высоколегированные. Методы определения церия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ

И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕРИЯ

ГОСТ 12364-84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва
РАЗРАБОТАН Министерством черной металлургии СССР ИСПОЛНИТЕЛИ
Н. П. Лякишев, В. Т. Абабков, С. М. Новокщенова, М. С. Дымова, Р. Д. Ма­линина, Е. Д. Шувалова, T. Н. Артемова
ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
Член коллегии В. Г. Антипин
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен­ного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 232

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ

И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

Методы определения церия
Steels alloyed and highalloyed. Methods for
the determination of certium

ОКСТУ 0809

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 января 1984 г. № 232 срок действия установлен
с 01.01.85
до 01.01.95
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод оп­ределения церия (при массовой доле от 0,002 до 0,05 %), амперо­метрический метод определения церия (при массовой доле от 0,005 до 0,2 %) в легированных и высоколегированных сталях.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

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

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода
Метод основан на способности церия (IV) окислять ортотоли­дин в сернокислой среде с образованием окрашенного в желтый цвет соединения и последующем измерении оптической плотности раствора на спектрофотометре при длине волны 434 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 410 до 480 нм.
Церий отделяют от основных компонентов стали осаждением в виде фторида с последующим переосаждением его в виде окса­лата.
В качестве коллектора используют лантан.
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов- 1984
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр, спектрофотоколориметр или фотоэлектроко- лориметр.
Термометр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 и разбавленая 1:1, 1 : 20.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77 и разбавленная 1:1.
Смесь соляной и азотной кислот, свежеприготовленная: к 150 см3 соляной кислоты приливают 50 ом3 азотной кислоты и пе­ремешивают.
Аммиак водный по ГОСТ 3760—79.
Кислота щавелевая, насыщенный раствор с массовой концент­рацией 100 г/дм3 и разбавленная с массовой концентрацией 10 г/дм3.
Натрий фтористый по ГОСТ 4463—76, растворы с массовой концентрацией 35 и 2 г/дм3.
Аммоний фтористый по ГОСТ 4518—75, растворы с массовой концентрацией 35 и 2 г/дм3.
Кислота борная по ГОСТ 9656—75, насыщенный раствор при 50°С.
Смесь борной и соляной кислот: к 300 см3 раствора борной кислоты приливают 500 см3 соляной кислоты, 1200 см3 воды и пе­ремешивают.
Лантан азотнокислый, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3: 10 г азотнокислого лантана растворяют в 200 ом3 соля­ной кислоты (1:20) при нагревании. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности «белая лента» в мерную колбу вме­стимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Железо карбонильное марки ПС по ГОСТ 13610—79.
О.ртотолидин, раствор с массовой концентрацией 0,5 г/дм3. 0,05 г ортотолидина растворяют в 20 ом3 горячей серной кислоты (1:1) при нагревании. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и пере­мешивают.
Промывной раствор: к 50 см3 воды приливают 10 капель сер­ной кислоты, 5 см3 раствора ортотолидина, доливают до 100 см3 водой и перемешивают.
Универсальная индикаторная бумага, pH 1 —10.
Церий азотнокислый, ос. ч.
Стандартные растворы церия.
Раствор А: 3,1 г азотнокислого церия Ce(NO3)3 • 6Н2О помеща­ют в стакан вместимостью 200—250 см3, приливают 60—70 ом3 воды, 5 см3 азотной кислоты и нагревают до полного растворения. Раствор охлаждают, отфильтровывают через фильтр средней плот­ности «белая лента» в мерную кол'бу вместимостью 1 дм3, доли­вают водой до метки и перемешивают.
2.3. см3 стандартного раствора А содержит приблизительно 0,001 г церия.
Массовую концентрацию церия в 1 ом3 раствора А устанавли­вают гравиметрическим .методом.
Для этого аликвотную часть 50 см3 азотнокислого раствора церия помещают в стакан, приливают 5 см3 соляной кислоты и раствор выпаривают до влажных солей. Прибавляют 40 см3 на­сыщенного раствора щавелевой кислоты, кипятят 3—4 мин и ос­тавляют стоять 12 ч.
Осадок отфильтровывают на двойной плотный фильтр «синяя лента» и средней плотности «(белая лента» с добавлением неболь­шого количества беззольной (бумажной массы.
Стакан и осадок на фильтре промывают 5—6 раз разбавлен­ным раствором щавелевой кислоты. Фильтр с осадком помещают в прокаленный до постоянной массы и взвешенный фарфоровый тигель, высушивают, озоляют при 400—450°С, прокаливают при 800°С в течение 1 ч, охлаждают и взвешивают.
Массовую концентрацию стандартного раствора церия (Т), г/см3, вычисляют по формуле
у. [(/и,—т.,)—(тл — /k4)]-0,8141
где ту— масса тигля с осадком диоксида церия, г;
т2 — масса тигля без осадка диоксида церия, г;
т3— масса тигля с осадком контрольного опыта, г;
Ші — масса тигля без осадка контрольного опыта, г;
0,8141— коэффициент пересчета диоксида церия на церий;
V—' объем раствора азотнокислого церия, взятый для уста­новки массовой концентрации раствора церия, см3.
Раствор Б: 25 см3 стандартного раствора А переносят в мер­ную колбу вместимостью 250 см3, доливают водой до метки и пе­ремешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г церия.
Раствор В: 25 см3 стандартного раствора Б переносят в мер­ную колбу вместимостью 250 см3, доливают водой до метки и пе­ремешивают.
1 см3 раствора В содержит 0,00001 г церия.
Вода дистиллированная, не содержащая СОг. Воду кипятят в течение 1 ч и охлаждают в колбе, закрытой пробкой с V-образ- ной трубкой, заполненной натронной известью.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Берут навеску стали массой в соответствии с табл. 1 и помещают в стакан или колбу вместимостью 250 см3, приливают 30—40 см3 смеси соляной и азотной кислот. Стакан накрывают ча­совым стеклом и растворяют навеску при умеренном нагревании.
Раствор охлаждают, обмывают стекло и стенки стакана 3—5 см3 воды и выпаривают до влажных солей. К содержимому стакана приливают 5—7 см3 соляной кислоты и вновь выпаривают раствор до влажных солей. Приливают 5 см3 соляной кислоты и раство­ряют содержимое стакана при нагревании. Затем приливают 60 см3 воды, добавляют небольшое количество беззольной бумаж­ной массы, 5 см3 раствора азотнокислого лантана, 60—70 см3 ра­створа фтористого натрия с массовой концентрацией 35 г/дм3. Если сталь содержит свыше 3 % алюминия, добавляют 80—100 см3 раствора фтористого натрия. Если в стали содержится титан, вольфрам или ниобий, добавляют 60—70 см3 раствора фтористого аммония с массовой концентрацией 35 г/дм3.
Таблица 1
Массовая доля церия, %
Масса навески стали, г
От 0,002 до 0,005 включ.
1,00
Св. 0,005 » 0,01 »
0,50
» 0,01 » 0,02 »
0,25
» 0,02 » 0,05 »
0,10

Раствор с осадком выдерживают в течение 40—45 мин, перио- дически перемешивая.
Осадок фторидов отфильтровывают на двойной плотный фильтр «синяя лента» и средней плотности «белая лента», промы­вают 6—7 раз соответственно раствором фтористого натрия или аммония с массовой концентрацией 2 г/дм3. Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют в 120 см3 горячей смеси борной и соляной кислот (порциями по 20 см3), собирая раствор в стакан или колбу, в котором проводилось осаждение фторидов. Фильтр промывают 5—6 раз горячей водой, присоединяя промывную жид­кость к основному фильтрату. Фильтр отбрасывают.
Раствор выпаривают до влажных солей. Стенки стакана обмы­вают 30—40 см3 воды и растворяют содержимое стакана при на­гревании. Приливают 30 см3 насыщенного раствора щавелевой кислоты и раствор аммиака до pH 2 по универсальному индикато­ру при интенсивном перемешивании. Раствор с осадком нагревают до кипения, выдерживают при 85—90°С 30—40 мин, разбавляют водой до 120 см3 и охлаждают. Через 12—18 ч осадок оксалатов отфильтровывают на двойной фильтр плотный «синяя лента» и средней плотности «белая лента» с добавлением небольшого ко­личества беззольной массы, промывают 5—6 раз разбавленным раствором щавелевой кислоты. Фильтрат отбрасывают. Фильтр с осадком помещают в фарфоровый тигель, высушивают, озоляют при 400—450°С, прокаливают при 800°С в течение 1 ч и охлаж­дают.
Тигель с осадком диоксида церия прокаливают непосредствен­но перед определением церия с ортотолидином.
К содержимому тигля прибавляют 10 капель горячей серной кислоты, тщательно растирают сухой стеклянной палочкой в те­чение 2 мин, прибавляют 3 см3 раствора ортотолидина, опять пе­ремешивают в течение 1 мин, приливают 5 см3 воды. Раствор от­фильтровывают через вату, предварительно промытую промыв­ным раствором, в мерную колбу вместимостью 50 см3, промыва­ют тигель и вату 3—4 раза водой, доливают раствор водой до метки и перемешивают.
Измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 434 нм или на фотоэлектроколориметре со све­тофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн от 410 до 480 нм в кювете с толщиной слоя 30 мм через 5 мин по­сле прибавления ортотолидина. Окраска устойчива в течение 5— 10 мин. В качестве раствора сравнения используют воду. Одновре­менно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Содержание церия находят по градуировочному графику с уче­том поправки контрольного опыта.
2.3.2. Построение градуировочного графика
В семь стаканов или колб вместимостью 250—300 см3 помещают навески стали, аналогичной по составу, но не содержащей церия, в соответствии с табл. 1. В шесть стаканов или колб приливают последовательно 1, 2, 3, 4, 5, 6 см3 стандартного раствора В. Седь­мой стакан служит для проведения контрольного опыта.
Во все стаканы приливают по 30 см3 смеси соляной и азотной кислот, стаканы накрывают часовыми стеклами и растворяют на­вески при умеренном нагревании.
Далее поступают как указано в п. 2.3.1.
Из значения оптической плотности анализируемых растворов вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.
По найденным величинам оптической плотности раст