---

Таблица 1

5 Титриметрический метод определения азота

Метод основан на растворении стали в неокисляющих кислотах и разложении образующихся аммонийных солей гидроксидом натрия.

Поглощение выделяющегося аммиака при проведении анализа на установке с воздушной аспирацией проводят раствором серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, определение аммиака — обратным титрованием избытка серной кислоты раствором гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³.

Поглощение аммиака при воздушной аспирации проводят также раствором индикатора Таширо и титрованием его кислотой.

Установка для дистилляции аммиака с паром (рисунок 1).

Установки для дистилляции аммиака с воздушной аспирацией (рисунки 2 и 3).

Колба для растворения навески (рисунок 4).

Индикатор Таширо: 0,03 г метилового красного и 0,01 г метиленового синего растворяют в 100 см³ этилового спирта. В щелочной среде индикатор имеет зеленый цвет, в кислой — фиолето­во-красный.

Кислота серная по ГОСТ 14262, разбавленная 1:4.

Кислота серная с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, готовят из фиксанала.

Для установки коэффициента пересчета приготовленного раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ растворяют 0,02 г углекислого натрия в 30—40 см³ дис­тиллированной воды (обычной воды). К раствору прибавляют 1—2 капли метилового оранжевого и титруют до перехода желтой окраски раствора в оранжевую. Для удаления образовавшейся угольной кислоты раствор кипятят 2 мин, охлаждают и титруют до перехода желтой окраски в оранжевую.

Коэффициент пересчета раствора серной кислоты К с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ рассчитывают по формуле

V- 0,00053 ’ ^v '

где М — масса навески, г;

V — объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, израсходованной на титрование, см³;

0,00053 — количество углекислого натрия, соответствующее 1 см³ раствора соляной кислоты с мо­лярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³.

Натрий углекислый по ГОСТ 83, высушенный до постоянной массы при 270—300 °С.

Гидроксид натрия по ГОСТ 4328, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³.

Коэффициент нормальности определяют титрованием раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ раствором серной кислоты такой же концентрации.

Вода дистиллированная, свободная от ионов аммония, для приготовления водных растворов и проведения анализа. Воду очищают и проверяют на присутствие в ней ионов аммония реактивом Несслера, как указано в 4.2.

Кислота соляная по ГОСТ 14261, разбавленная 1:1.

Натрий фтористый по ГОСТ 4463.

Гидроксид натрия по ГОСТ 4328, раствор массовой концентрации 40 г/100 см³.

200 г гидроксида натрия растворяют в 600 см³ воды и выпаривают при кипячении до 500 см³ с добавлением нескольких гранул цинка.

Метиловый красный.

Метиловый оранжевый.

Метиленовый синий.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145, прокаленный при 900 °С.

Гидроксид калия по ГОСТ 9285, раствор массовой концентрации 60 г/100 см³.

Медь сернокислая по ГОСТ 4165.

Цинк металлический по ГОСТ 3640.

Собирают установку (рисунок 1) и промывают ее перед перенесением раствора пробы в дистилляционную колбу: через воронку 2 приливают в дистилляционную колбу 80 см³ раствора гидроксида натрия, через воронку 3 — 100 см³ воды и пропускают пар в течение 10—15 мин.

Затем удаляют раствор из колбы-приемника и из дистилляционной колбы, приливая в генера­тор пара 150—170 см³ воды. При этом щелочной раствор переносят из дистилляционной колбы в колбу-ловушку и удаляют.

Собирают установки (рисунки 2 и 3), проверяют герметичность всей системы с помощью аспиратора просасыванием воздуха равномерно со скоростью 3—4 пузырька в секунду.

Перед перенесением анализируемого раствора в дистилляционную колбу установку промыва­ют: через воронку в дистилляционную колбу приливают 80 см³ раствора гидроксида натрия, 100 см³ воды и кипятят раствор в течение 5—10 мин.

После очистки всей системы включают электроплитку, водоструйный насос, удаляют раствор из дистилляционной колбы и из сосуда для улавливания азота.

Навеску пробы 2 г при массовой доле азота от 0,005 до 0,05 % или 0,5 г — при массовой доле азота свыше 0,05 % помещают в колбу для растворения. При определении содержания азота в сталях с массовой долей кремния до 0,5 % навеску пробы помещают в колбу, приливают 50 см³ раствора серной кислоты (1:4) и закрывают ее пришлифованной пробкой с гидравлическим затвором, в резервуар которого предварительно приливают 2—3 см³ раствора серной кисло­ты (1:4).

Навеску растворяют при температуре (85+5) °С до полного прекращения выделения пузырьков водорода. Колбу с раствором охлаждают, раствор из резервуара гидравлического затвора присоеди­няют к основному раствору и обмывают затвор 2—3 раза водой. Раствор в колбе выпаривают до появления паров серной кислоты и охлаждают. К раствору добавляют 5 г сернокислого калия, 1 г сернокислой меди, приливают 20 см³ серной кислоты и нагревают содержимое колбы до появления паров серной кислоты (температура раствора — не менее 340 °С).

При отсутствии в стали нитридов хрома допускается растворение навески в серной кислоте (1:4) без добавления концентрированной серной кислоты, сернокислого калия, сернокислой меди и нагревания до паров серной кислоты.

Для труднорастворимых сталей допускается применение других кислот, обеспечивающих пол­ноту растворения навески.

При определении содержания азота в сталях, содержащих свыше 0,5 % кремния, навеску растворяют при умеренном нагревании в 50 см³ раствора соляной кислоты (1:1) до полного прекращения выделения пузырьков водорода. После растворения навески раствор из резервуара гидравлического затвора присоединяют к основному раствору и обмывают затвор 2—3 раза водой. К раствору прибавляют при перемешивании маленькими порциями 1—1,5 г фтористого натрия, после чего колбу вновь закрывают пришлифованной пробкой с гидравлическим затвором и продолжают нагревание. Сплавление с сернокислым калием и медью проводят по вышеуказанной методике.

В дистилляционную колбу промытой установки через воронку 2 приливают 80 см³ раствора гидроксида натрия массовой концентрации 40 г/100 см³ (допускается применение гидроксида калия), через воронку 3 — раствор пробы, обмывая колбу для разложения навески и воронку небольшими порциями воды, не давая ей стекать до конца. Увеличивают нагрев генератора пара и проводят дистилляцию до тех пор, пока объем дистиллята не достигнет 150 см³. Аммиак улавливается колбой-приемником, наполненной 25 см³ раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ и 25 см³ дистиллированной воды. По окончании дистилляции к раствору в приемнике добавляют 1 см³ индикатора Таширо, оттитровывают избыток серной кислоты гидроксидом натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ до устойчивой зеленой окраски индикатора. В тех же условиях проводят контроль­ный опыт на содержание азота в реактивах.

Растворение пробы проводят, как указано в 5.4.1.

В сосуд для улавливания азота в случае прямого титрования приливают 25 см³ раствора индикатора Таширо, в случае обратного титрования — 25 см³ раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, 25 см³ дистиллированной воды и 1 см³ индикатора Таширо.

Далее в обоих случаях в дистилляционную колбу через воронку с краном приливают 80 см³ гидроксида натрия массовой концентрации раствора 40 г/см³ (допускается применение гидроксида калия) и раствор пробы, обмывая колбу для разложения навески и воронку небольшими порциями воды, не давая ей стекать до конца. Закрывают кран воронки, включают водоструйный насос, электроплитку и нагревают раствор в течение 40 мин.

При прямом титровании по мере поступления аммиака из дистилляционной колбы в сосуд для улавливания азота окраска индикатора Таширо переходит из фиолетово-красной в зеленую. По окончании дистилляции жидкость в сосуде оттитровывают раствором серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ до устойчивой в течение 5 мин фиолетово-красной окраски.

В случае обратного титрования по окончании дистилляции оттитровывают избыток серной кислоты раствором гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³ до устойчивой окраски индикатора. В тех же условиях проводят контрольный опыт на определение содержания азота в реактивах.

При определении конечной точки титрования возможно применение инструментальных методов.

X = (^-ВД-(^Л-W- 0.00014 _{100 (2)}

т ’

где V— объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, применяемой для улавливания аммиака исследуемой пробы, см³;

К — коэффициент пересчета приготовленного раствора серной кислоты с молярной концентра­цией эквивалента 0,01 моль/дм³;

V₂— объем раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, израсходованного на титрование избытка серной кислоты исследуемой пробы, см³;

К_г— коэффициент нормальности раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией экви­валента 0,01 моль/дм³;

У) — объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, применяемой для улавливания аммиака контрольного опыта, см³;

Г₃ — объем раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, израсходованного на титрование избытка серной кислоты контрольного опыта, см³;

0,00014 — количество азота, соответствующее 1 см³ раствора серной кислоты с молярной концент­рацией эквивалента 0,01 моль/дм³, г;

т — масса навески, г.

Массовую долю азота X, %, в случае прямого титрования вычисляют по формуле

_

(3)

(к- г;) аг-0,00014 ₁₀₀
т

где V— объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, израсходованной на титрование аммиака, см³;

1/ — объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм³, израсходованной на титрование аммиака контрольного опыта, см³;

К— коэффициент пересчета приготовленного раствора серной кислоты с молярной концент­рацией эквивалента 0,01 моль/дм³;

0,00014 — количество азота, соответствующее 1 см³ раствора серной кислоты с молярной концент­рацией эквивалента 0,01 моль/дм³, г;

т — масса навески, г.

5.5.2 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли азота не должны превышать значений, указанных в таблице 1.ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

Сталь.

Определение содержания азота. Спектрофотометрический метод
ИСО 4945-77

А.1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает спектрофотометрический метод определения азота в нелегированных и низколегированных сталях при его массовой доле от 0,002 до 0,050 % при массовой доле кремния менее 0,6 %.

А. 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ 7565—81 Чугун, сталь и сплавы. Методы отбора проб для химического анализа

А.З Сущность метода

Метод основан на растворении стали в неокисляющих кислотах, разложении образующихся аммонийных солей гидроксидом натрия, дистилляции аммиака с паром или воздушной аспирацией из щелочного раствора и накоплении его в кислой среде. Образующееся комплексное соединение, окрашенное в синий цвет, измеряют спектрофотометрическим методом при длине волны 640 нм.