---

Группа В09

УДК 669.13:546.28.06:006.354

АРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Г

ЧУГУН ЛЕГИРОВАННЫЙ

Методы определения кремния

Alloy cast iron.

Methods for determination of silicon

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

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

   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 воспрещен

а

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

[(m_t——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).

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.

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.

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

Массовая доля кремния,
%

Масса навески
чугуна, г

Масса навески,
карбонильного же-
леза, г

Аликвотная часть
анализируемого
раствора, см³

От 0,05 до 0,5

Св. 0,5 » 5,0

>0,2

0,1

0,2

0,1

10

5

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.

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; 0,00005; 0,000075; 0,0001; 0,000125 г кремния в 100 см² фотометрируемого раствора.

Седьмая колба служит для проведения контрольного опыта.

Растворы в мерных колбах вместимостью 200 см³ доливают водой до метки и перемешивают.

Из каждой колбы отбирают аликвотную часть раствора в мер­ную колбу вместимостью 100 см³ в соответствии с табл. 1а и да­лее определение проводят по п. 2.3.3.

По найденным значениям оптической плотности анализируе­мых растворов с учетом поправки контрольного опыта и соответ­ствующим им значениям концентраций кремния строят градуи­ровочный график.

х= —. 100,

/7Ї1

где т —масса кремния, найденная по градуировочному графи­ку, г;

Ші — масса навески чугуна, соответствующая аликвотной части раствора, г.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Аммоний роданистый по ГОСТ 19522~74, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм³.

. Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.

, (Измененная редакция, Изм. № 1).

Массу навески чугуна 2,0 г (при массовой доле кремния от 0,10 до 1,0 %) и 1,0 г (при массовой доле кремния свыше 1,0 до 6,0 %) помещают в стакан вместимостью 300—400 см³, осторожно приливают 30—75 см³ смеси кислот и накрывают часовым стек­лом.

После прекращения бурной реакции стакан ставят на горячую плиту и после растворения снимают часовое стекло, ополаскивают его водой и выпаривают раствор до появления паров серной кис­лоты, которым дают выделяться в течение 2—3 мин.

Снимают стакан с плиты, дают охладиться и осторожно по стенкам приливают 15 см³ соляной кислоты (1:1), слегка пере­мешивая содержимое стакана. Через 1—2 мин приливают 120 см³ горячей воды, накрывают стакан часовым стеклом и нагревают до 60—70 °С, время от времени перемешивая стеклянной палоч­кой до полного растворения всех растворимых солей.

Осадок быстро отфильтровывают на беззольный фильтр «бе­лая лента» с добавлением небольшого количества беззольной фильтробумажной массы. Осадок промывают горячей соляной кислотой (1:20) до отрицательной реакции промывных вод на железо (по реакции с роданистым аммонием) и затем 5—6 раз горячей водой.