Чугун легированный. Методы определения кремния

УДК 669.13:546.28.06:006.354

ГОСТ

2604.3—831
Взамен

ГОСТ 2604.3—77

ОКСТУ 0809

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 8 июля 1983 г. № 3035 срок действия установлен
с 01.07.84 до 01.07.89
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения кремния (при массовой доле от 0,05 до 5,0 %), гра­виметрический метод определения кремния (при массовой доле от 0,10 до 6,0 %) в легированном чугуне.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 2604.0—77.

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

2.1. Сущность метода
Метод основан на образовании желтого кремнемолибденового комплекса, восстановлении этого соединения аскорбиновой кис­лотой до кремнемолибденовой сини и измерении оптической плот­ности окрашенного раствора.
Мешающее влияние фосфорномолибденового комплекса устра­няется добавлением щавелевой кислоты при растворении в соля­ной кислоте и лимонной — при растворении в серной кислоте. Мышьяковомолибденовый комплекс образуется только при темпе­ратуре кипения раствора.

Издание официальное
Перепечатка воспрещена

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 14261—77, разбавленная 1:3.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 и разбавленная 1:3,5.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180—76, раствор с массовой концентрацией 80 г/дм3.
Кислота аскорбиновая, раствор- с массовой концентрацией 20 г/дм3, свежеприготовленный.
Кислота лимонная по ГОСТ 3652—69.
Смесь лимонной и аскорбиновой кислот, свежеприготовленная: 2,5 г лимонной и 0,5 г аскорбиновой кислот растворяют в 100 см3 воды.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, разбавленная 1:1 и 1:20.
Железо карбонильное особой чистоты.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765—78, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3, перекристаллизованный на спиртового раствора.
Перекристаллизация молибденовокислого аммония: 250 г мо­либденовокислого аммония растворяют в 400 см3 воды при 70— 80 °С. Горячий раствор фильтруют через плотный фильтр «синяя лента» в стакан, содержащий 300 см3 этилового спирта. Раствор охлаждают и выдерживают в проточной воде в течение 1 ч. Вы­павшие кристаллы отфильтровывают на воронку Бюхнера с филь­тром средней плотности «белая лента». Кристаллы промывают 2—3 раза этиловым спиртом порциями по 20—30 см3 и высуши­вают на воздухе.
Аммиак водный по ГОСТ 3760—79.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428—73.
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332—76.
Натрий углекислый по ГОСТ 83—79.
Натрий кремнекислый, стандартный раствор, с массовой кон­центрацией кремния 0,0002 г/см3: 0,2140 г двуокиси кремния, про­каленной до постоянной массы при 1000—1100 °С, помещают в платиновый тигель, прибавляют 2 г углекислого натрия, переме­шивают, закрывают крышкой и сплавляют при 1000—1100 °С. Тигель охлаждают, ополаскивают снаружи водой, помещают в стакан вместимостью 250—300 см3, приливают 50—60 см3 воды и нагревают до полного растворения плава.
Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см3, фильтр промывают 3—5 раз горячей водой и отбрасывают. Раствор в колбе охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор кремнекислого натрия хранят в полиэтиленовой или кварцевой посуде.
Определение массовой концентрации стандартного раствора: 50 см3 стандартного раствора помещают їв стакан вместимостью 300—400 см3. Далее определение проводят по п. 3.3.
Массовую концентрацию (X) стандартного раствора, выра­женную в г/см3 кремния, вычисляют по формуле
[(mt——т4) J-0,4375 ~50
где mi — масса тигля с осадком двуокиси кремния, г;
т2—масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;
т3 — масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;
т4 — масса тигля с остатком в контрольном опыте после об­работки фтористоводородной кислотой, г;
0,4675 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
50 — объем стандартного раствора, взятого для анализа, см3.
2.1; 2.2. (Измененная редакция, Изм. № 1).
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Солянокислый метод определения при массовой доле кремния от 0,05 до 1,0 %-
Навеску чугуна массой 0,2 г помещают в стакан или коничес­кую колбу вместимостью 100 см3, приливают 20 см3 соляной кис­лоты и нагревают на кипящей водяной бане 3—5 мин. Приливают 1 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного ра­створения навески. Затем приливают 10 см3 воды и кипятят 2—3 мин до удаления окислов азота.
Раствор фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 100 см3 и промывают осадок на фильтре 3—4 раза небольшими порциями горячей воды.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высуши­вают и озоляют. Осадок прокаливают при 900—1000 °С. После охлаждения в эксикаторе содержимое тигля сплавляют с 0,5 г углекислого натрия или углекислого калия-натрия при 1000—1100 °С.
Тигель с плавом охлаждают, ополаскивают внешние стенки тигля водой и помещают в стакан вместимостью 200 см3. Плав выщелачивают в 20—25 см3 воды при нагревании. Раствор охлаж­дают и присоединяют к основному фильтрату, доливают до метки водой и перемешивают. Полученный раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в коническую колбу вместимостью 150—200 см3, отбрасывая первые порции раствора, предварительно ополоснув ими колбу.
В две мерные колбы вместимостью 100 см3 помещают по 10 см3 раствора, по 50 см3 воды, и в одну из них добавляют 10 см3 раствора молибденовокислого аммония; раствор второй колбы используют в качестве раствора сравнения. Появление
осадка или легкой опалесценции при добавлении молибденово­кислого аммония свидетельствует о pH 1,3—1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса.
Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают последовательно по 5 см3 серной кислоты, по 5 см3 раствора щавелевой кислоты и по 5 см3 раствора аскор­биновой кислоты. После добавления каждого реактива растворы
перемешивают, доливают водой до метки, перемешивают и вы­держивают в течение 20 мин при (20±4) °С.
Величину оптической плотности растворов измеряют на спек­
трофотометре при длине волны 830 нм или на фотоэлектроколо­риметре при длине волны (630±20) нм (красный светофильтр) в кювете оптимального размера относительно раствора сравне­ния.
По найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки контрольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику.
2.3.2. Построение градуировочного графика
В восемь стаканов вместимостью 100 см3 помещают по 0,2 г карбонильного железа и в семь из восьми 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см3 стандартного раствора кремния, что соответствует 0,00001; 0,00002; 0,00004; 0,00008; 0,00012; 0,00016 и 0,00020 г
кремния в 100 см3 фотометрируемого раствора. Раствор в вось­мом стакане, не содержащий кремний, используют в качестве раствора сравнения.
В каждый стакан приливают по 20 см3 соляной кислоты и на­гревают на кипящей водяной бане 3—5 мин, затем по 1 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до полного растворе­ния навески, затем приливают по 10 см3 воды и кипятят 2—3 мин до удаления окислов азота.
Растворы из стаканов переводят в мерные колбы вместимостью 100 см3, охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.
В восемь мерных колб вместимостью 100 см3 помещают алик­вотные части раствора по 10 см3, по 50 см3 воды и по 10 см3 ра­створа молибденовокислого аммония. Появление осадка или лег­кой опалесценции при добавлении молибденовокислого аммония свидетельствует о pH 1,3—1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса.
Далее определение проводят по п. 2.3.1.
По найденным значениям оптической плотности анализиру­емых растворов с учетом поправки контрольного опыта и соот­ветствующих им значениям концентраций кремния строят гра­дуировочный график.
2.3.1 ; 2.3J*. (Измененная редакция, Изм. № 1)
2.3.3. Сернокислотный метод определения при массовой доле кремния от 0,05 до 5,0 %*
2.3.4.
Навеску чугуна массой в соответствии с табл. 1а помещают в стакан вместимостью 200—250 см3, приливают 50 см3 серной кислоты (1:20), накрывают стакан часовым стеклом и растворя­ют при слабом кипячении. Затем приливают 10 см3 азотной кис­лоты (1:3,5) и кипятят 5 мин, охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 200 см3, доливают до метки водой, переме­шивают и фильтруют в сухую колбу через сухой фильтр «белая лента», отбрасывая первую порцию фильтрата. Отбирают аликвот­ные части раствора в две мерные колбы вместимостью 100 смз в со­ответствии с табл. 1а, в одну из них приливают 5 см3 раствора молибденовокислого аммония, во вторую 5 см3 воды, перемеши­вают и выдерживают 5 мин при массовой доле кремния до 0,5 % и 3 мин свыше 0,5 %. Затем в обе колбы приливают 5 см3 сер­ной кислоты (1:1), 5 см3 смеси лимонной и аскорбиновой кислот и выдерживают 10 мин при массовой доле кремния до 0,5 % и 5 мин свыше 0,5 %.
Таблица 1а

Растворы в колбах доводят до метки и перемешивают.
Раствор второй колбы служит раствором сравнения.
Величину оптической плотности растворов измеряют на спек­трофотометре при длине волны 830 нм или на фотоэлектроколо­риметре при длине волны (630±20) нм (красный светофильтр) в кювете оптимального размера относительно раствора сравнения.
Пс найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки контрольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику.
2.3.5. Построение градуировочных графиков
В семь мерных колб вместимостью 200 см3 помещают навес­ки карбонильного железа в соответствии с табл. 1а, приливают 50 см3 серной кислоты (1:20), растворяют при слабом кипячении. Затем приливают 10 см3 азотной кислоты (1:3,5) и кипятят 5 мин. Растворы охлаждают.
В шесть мерных колб последовательно приливают стандарт­ный раствор кремнекислого натрия 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 (при массовой доле кремния 0,05—0,5 %) и 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см3 (при массовой доле кремния 0,5—5,0 %), что соот­ветствует 0,000005; 0,00001; 0,00002; 0,00003; 0,00004; 0,00005 г и
■ 0,0000125; 0,000025; 0,0000