Стали легированные и высоколегированные. Методы определения марганца

Группа В39

СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

Методы определения марганца
Alloyed and high-alloyed steels.
Methods of manganese determination

ОКСТУ 0809

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 ноября 1978 г. № 3081 срок введения установлен
с 01.01.80
Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 15.08.84 № 2877 срок действия продлен
до 01.01.95
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод оп­ределения марганца (при массовой доле марганца от 0,05 до 10,0%), атомно-абсорбционный метод определения марганца (при массовой доле от 0,1 до 5,0%), титриметрический метод определе­ния марганца (при массовой доле от 0,5 до 10,0%) и потенциомет­рический метод определения марганца (при массовой доле от 5,00 до 40,0 % ).
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 486—77.
(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

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

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА (0,05—10,0%)

2.1. Сущность метода
Метод основан на окислении ионов марганца (II) при концент­рации его в растворе в пределах 0,001—0,012 мг/мл в сернокислой среде (1,0—3,5 н.) йоднокислым калием до марганцовой кислоты и измерении оптической плотности окрашенного раствора при дли­не волны 545 нм.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—'ll или по ГОСТ 11125—84 и разбавленная 1:1, 1:100.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77 или по ГОСТ 14262—78 и разбавленная 1:4.
Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552—80.
Смесь серной и ортофосфорной кислот: к 750 см3 воды осторож­но при непрерывном перемешивании приливают 150 см3 серной кис­лоты, охлаждают, приливают 100 см3 ортофосфорной кислоты, пе­ремешивают и охлаждают.
Калий йоднокислый, 5%-ный раствор: 50 г йоднокислого калия растворяют в 800 см3 азотной кислоты 1:1, раствор охлаждают, доливают водой до 1 дм3 и перемешивают.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490—75.
Водорода перекись по ГОСТ 10929—76, 30%-ный раствор.
Железо карбонильное особо чистое.
Марганец сернокислый, стандартные растворы А и Б.
Раствор А. 0,5754 г марганцовокислого калия, перекристаллизо­ванного и высушенного на воздухе, помещают в стакан вмести­мостью 300 см3, прибавляют 20 см3 серной кислоты 1:4 и осторож­но, по каплям, при перемешивании, приливают перекись водорода или соляную кислоту до обесцвечивания раствора. Раствор выпари­вают до начала кристаллизации. Остаток растворяют в 20—30 см3 воды, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора А содержит 0,0002 г марганца.
Раствор Б. 100 см3 стандартного раствора А помещают в мер­ную колбу вместимостью 200 см3, разбавляют до метки водой и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,0001 г марганца.
Вода, не содержащая восстановителей. В колбу вместимостью 1,5—2 дм3 наливают 1 дм3 воды, приливают по каплям серную кислоту до pH 3 по универсальной индикаторной бумаге, нагрева­ют до кипения, прибавляют несколько кристаллов йоднокислого калия, кипятят 5—7 мин и охлаждают. Вода, не содержащая вос­становителей, применяется для разбавления окисленных раство­ров, подготовленных для фотометрирования.
2.3. Проведение анализа
Навеску стали в зависимости от массовой доли марганца (табл. 1) помещают в стакан вместимостью 250—300 см3, приливают 30 см3 смеси серной и ортофосфорной кислот, стакан накрывают часовым стеклом и нагревают 5—10 мин. Затем осторожно прили­вают 10 см3 азотной кислоты и нагревают до полного растворения навески.
Если карбиды не разложились, то, сняв и обмыв стекло, раст­вор выпаривают до паров серной кислоты, осторожно, по стенке
Массовая доля марганца, %
Масса навески стази, г
Аликвотная часть, см8

(при разбавлении 250 см3)
От 0,05 до 0,5
1
50
Св. 0,5 » 2
0,5
25
»2 »5
0,25
20
»5 »10
0,1
20

стакана, прибавляют несколько капель азотной кислоты и снова выпаривают до паров серной кислоты.
Нерастворимые в этих условиях стали можно растворять в со­ляной кислоте или в смеси соляной и азотной кислот. Затем к раствору приливают 30 см3 смеси серной и ортофосфорной кислот, выпаривают его до паров серной кислоты и охлаждают. Обмыва­ют стенки стакана водой и снова выпаривают раствор до паров серной кислоты.
Содержимое стакана охлаждают, растворяют соли в 50—60 см3 воды и отфильтровывают осадок кремниевой кислоты на фильтр «белая лента», собирая фильтрат и промывную жидкость в мерную колбу вместимостью 250 см3. Стакан и осадок на фильтре промы­вают 3—5 раз азотной кислотой 1:100. Фильтр с осадком отбрасы­вают. Содержимое колбы охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.
Аликвотную часть (табл. 1) раствора помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают воду приблизительно до 50 см3, 25 см3 смеси серной и ортофосфорной кислот и 10 см3 раст­вора йоднокислого калия.
Содержимое колбы нагревают до кипения, кипятят 1мин и ос­тавляют на водяной бане при температуре приблизительно 90°С в течение 40—50 мин. Затем раствор охлаждают, переносят в мер­ную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой, не содержащей восстановителей, до метки и перемешивают.
Оптическую плотность раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны 545 нм или на фотоэлектроколориметре со свето­фильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 530—550 нм, в кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм.
Для приготовления раствора сравнения аликвотную часть раст­вора помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, прили­вают воду приблизительно до 70 см3, 2—3 капли соляной кислоты, нагревают до кипения, кипятят 2—3 мин, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Массу марганца в миллиграммах находят по граду­ировочному графику с учетом поправки контрольного опыта.
2.4. ; 2.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).
2.3.1. Построение градуировочного графика
2 г карбонильного железа помещают в стакан вместимостью 250—300 см3, приливают 50 см3 смеси серной и ортофосфорной кис­лот и нагревают до растворения железа. Раствор окисляют, при­бавляя по каплям азотную кислоту, кипятят до удаления окислов азота и охлаждают. Раствор переносят в мерную колбу вмести­мостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
По 10 см3 полученного раствора помещают в восемь конических колб вместимостью 250 см3, в семь колб добавляют последователь­но 1, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 см3 стандартного раствора Б сернокислого марганца, что соответствует 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 мг мар­ганца. В восьмой колбе проводят контрольный опыт на содержа­ние марганца в реактивах.
Раствор в каждой колбе доливают водой приблизительно до 50 см3, прибавляют по 25 см3 смеси серной и ортофосфорной кис­лот и по 10 см3 раствора йоднокислого калия. Содержимое колб нагревают до кипения, кипятят 1 мин и оставляют стоять при тем­пературе приблизительно 90°С в течение 40—50 мин.
Растворы охлаждают, переносят в мерные колбы вместимостью по 100 см3, доливают водой, не содержащей восстановителей, до метки и перемешивают. Оптическую плотность растворов измеря­ют на спектрофометре при длине волны 545 нм пли на фотоэлектро­колориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 530—550 нм, в кювете с толщиной поглощаю­щего слоя 20 мм. В качестве раствора сравнения используют раст­вор контрольного анализа.
По найденным величинам оптической плотности и соответству­ющим им массам марганца строят градуировочный график.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю марганца (X) в процентах вычисляют по формуле
у 771,-100
где m—масса навески стали, соответствующая фотометрируемой аликвотной части раствора, мг;
пгх—масса марганца, найденная по градуировочному графику, мг.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения между крайними из трех параллельных результатов при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица 2
Массовая доля марганца, %
Абсолютные допускаемые расхождения, %
От 0,05 до 0,15 Св. 0,15 » 0,40 » 0,40 » 0,80 » 0,80 » 2,00 » 2,00 » 5,00 » 5,00 « 10,00
0,01 0,02
0,03 0,05 0,08 0,10

3. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА (0,3—10%) В СТАЛЯХ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТА

1.1. Определение марганца в сталях, содер­жащих до 1% хрома
1.1.1. Сущность метода
Метод основан на окислении ионов марганца (II) надсерно­кислым аммонием до марганцевой кислоты в кислой среде в при­сутствии азотнокислого серебра. Ионы МпО4 оттитровывают раст­вором арсенит-нитрита натрия.
1.1.2. Реактивы и растворы
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77 и разбавленная 1:4.
Кислота ортофосфорная по Г ОСТ 6552—80.
Смесь кислот: к 550 см3 воды осторожно, при непрерывном пе­ремешивании, приливают 90 см3 серной кислоты, охлаждают, при­ливают 100 см3 ортофосфорной кислоты, перемешивают и прилива­ют 260 см3 азотной кислоты.
Индикатор универсальный, бумага.
Аммоний надсернокислый (персульфат аммоний) по ГОСТ 20478—75, 20%-ный раствор.
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277—75, 0,5%-ный раствор.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233—77, 0,2%-ный раствор.
Мышьяковистый ангидрид по ГОСТ 1973—77.
Натрий мышьяковистокислый орто (Na3AsO3).
Натрий двууглекислый по ГОСТ 4201—79.
Натрия гидрат окиси по ГОСТ 4328—77, 15%-ный раствор.
Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197—74.
Натрия арсенит-нитрит, стандартный раствор: 1,5 г мышьяко­вистого ангидрида помещают в стакан вместимостью 400—600 см3 содержащий 25 см3 горячего 15%-ного раствора гидроокиси нат­рия, растворяют при умеренном нагревании, разбавляют водой до 120—130 см3 и охлаждают. Затем к раствору приливают серную кислоту 1:4 до pH 7 по универсальному индикатору и еще 2—3 см3. Добавляют двууглекислый натрий до pH 7 по универсальному ин­дикатору. В полученном растворе растворяют 0,85 г азотистокисло­го натрия, переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм3, добавляют воду до метки и перемешивают.
Допу