ГОСТ 22536.11-87. Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана
(утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 20.02.1987 № 301)
от 20 февраля 1987 г. № 301
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Carbon steel and unalloyed cast iron. Methods for determination of titanium
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. Разработан и внесен Министерством черной металлургии СССР.
Исполнители: Д.К. Нестеров, канд. техн. наук; С.И. Рудюк, канд. техн. наук; Н.Н. Гриценко, канд. хим. наук (руководитель темы); В.Ф. Коваленко, канд. техн. наук; С.В. Спирина, канд. хим. наук (руководитель темы); О.М. Киржнер.
2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20.02.1987 № 301.
4. Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения |
|---|---|
| ГОСТ 22536.0-87 | 1.1 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2 |
| ГОСТ 14262-78 | 2.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 2.2 |
| ГОСТ 11125-84 | 2.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 14261-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 13610-79 | 2.2 |
| ГОСТ 7172-76 | 2.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.2 |
| ГОСТ 19807-74 | 2.2 |
| ГОСТ 20015-74 | 3.2 |
| ГОСТ 4780-78 | 3.2 |
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле титана от 0,005 до 0,10%) и экстракционно-фотометрический (при массовой доле титана от 0,005 до 0,20 %) методы определения титана в углеродистой стали и нелегированном чугуне.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 22536.0-87.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
2.1 Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет комплексного соединения титана с диантипирилметаном в кислой среде и измерении светопоглощения полученного комплекса при длине волны 395 нм. Влияние железа (III) и ванадия (V) устраняют прибавлением аскорбиновой кислоты.
2.2 Аппаратура и реактивы
Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78 и разбавленная 1:4, 1:2 и 1:20.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или ГОСТ 11125-84.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или ГОСТ 14261-77, разбавленная 1:1, 1:6 и 1:9.
Кислота аскорбиновая по нормативно-технической документации, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3, свежеприготовленный.
Железо карбонильное по ГОСТ 13610-79.
Диантипирилметан по нормативно-технической документации, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3, свежеприготовленный: 50 г диантипирилметана растворяют в 300 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:6, фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки той же кислотой и перемешивают.
Индикатор универсальный, бумага.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.
Титан металлический по ГОСТ 19807-74.
Титана диоксид по нормативно-технической документации.
Титан сернокислый, стандартные растворы.
Раствор А: 0,1668 г свежепрокаленного при 1000 °С диоксида титана помещают в платиновый тигель и сплавляют с 2 — 3 г пиросернокислого калия при 750 — 800 °С.
После охлаждения плав растворяют в 300 см3 серной кислоты, разбавленной 1:20, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки разбавленной 1:20 серной кислотой и перемешивают. 1 см3 раствора А содержит 0,0001 г титана.
Массовую концентрацию стандартного раствора устанавливают следующим образом: 50 см3 стандартного раствора А помещают в стакан вместимостью 200 — 250 см3, разбавляют водой до 100 см3, приливают при перемешивании раствор аммиака до рН 8 — 9 по универсальному индикатору и затем в избыток 3 — 5 см3. Раствор с выпавшим осадком нагревают до кипения, осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента» и промывают 3 — 4 раза теплой водой, содержащей в 1 дм3 10 см3 аммиака. Фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный до постоянной массы и взвешенный платиновый тигель, озоляют и прокаливают при 1000 — 1100 °С до постоянной массы. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают.
Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Массовую концентрацию сернокислого титана (Т), выраженную в граммах титана на 1 см3 раствора, вычисляют по формуле
где m_{1} — масса тигля с осадком диоксида титана, г;
m_{2} — масса тигля без осадка диоксида титана, г;
m_{3} — масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;
m_{4} — масса тигля без осадка в контрольном опыте, г;
0,5996 — коэффициент пересчета диоксида титана на титан;
V — объем раствора сернокислого титана, взятый для установки титра, см3.
Приготовление стандартного раствора А допускается из металлического титана. Для этого 0,1 г металлического титана помещают в стакан вместимостью 200 — 250 см3, приливают 50 см3 серной кислоты, разбавленной 1:2, и растворяют при нагревании. После растворения в стакан добавляют по каплям азотную кислоту до обесцвечивания раствора и выпаривают до появления густых паров серной кислоты. Раствор охлаждают, осторожно смывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки серной кислотой, разбавленной 1:20, и перемешивают.
Раствор Б: (готовят непосредственно перед применением): 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки серной кислотой, разбавленной 1:20, и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г титана.
2.3 Проведение анализа
2.3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 250 см3 и растворяют в 25 см3 серной кислоты, разбавленной 1:4, при умеренном нагревании, накрыв стакан часовым стеклом. После полного растворения навески осторожно приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и в избыток 1 см3. Раствор кипятят до удаления окислов азота, после чего выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана и часовое стекло водой, приливают 30 см3 воды и нагревают до растворения солей. Охлажденный раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. При анализе чугунов или в случае выпадения в осадок кремневой кислоты раствор после растворения солей фильтруют через фильтр «белая лента» с небольшим количеством фильтробумажной массы и промывают осадок и фильтр 5 — 6 раз горячей водой. Фильтрат и промывные воды собирают в мерную колбу вместимостью 100 см.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, прокаливают при 600 — 700 °С и сплавляют с 1 г пиросернокислого калия. Плав охлаждают, растворяют при нагревании в 20 — 30 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:9. Полученный раствор присоединяют к фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см3. Раствор в колбе доводят до метки водой и перемешивают. Часть раствора отфильтровывают через сухой фильтр в сухую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата.
В две мерные колбы вместимостью по 100 см3 помещают аликвотные части раствора по 25 см3 при массовой доле титана 0,005 — 0,05% и по 10 см3 при массовой доле титана 0,05 — 0,1%. Добавляют в первом случае по 15 см3, а во втором случае — по 5 см3 раствора аскорбиновой кислоты, перемешивают и выдерживают 5 — 7 мин. Затем прибавляют по 10 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:1, и в одну колбу 10 см3 раствора диантипирилметана. Растворы в колбах доливают до метки водой и перемешивают. Через 40 мин измеряют оптическую плотность анализируемого раствора на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале 390 — 405 нм или на спектрофотометре при длине волны 395 нм. В качестве раствора сравнения применяют раствор, приготовленный без добавления диантипирилметана. Толщину поглощающего слоя кюветы выбирают таким образом, чтобы получить оптимальное значение оптической плотности.
Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Из значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта. Массу титана находят по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом.
2.3.2 Построение градуировочного графика
В шесть стаканов вместимостью по 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа или стали, близкой по составу к анализируемой и не содержащей титана. При определении титана в интервале 0,05 — 0,1% в пять из них добавляют стандартный раствор А в количестве 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0 см3, что соответствует 0,00025; 0,0003; 0,0004; 0,00045; 0,0005 г титана. При определении титана в интервале 0,005 — 0,05% в пять стаканов добавляют стандартный раствор Б в количестве 2,5; 5,0; 10,0; 20,0; 25,0 см3, что соответствует 0,000025; 0,000050; 0,000100; 0,000200; 0,000250 г титана. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. Далее проводят анализ, как указано в п. 2.3.1. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы титана строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность — массовая доля титана.
2.4 Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю титана (Х) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
2.4.2. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в таблице.
| Массовая доля титана, % | Абсолютные допускаемые расхождения, % | |
| при двух параллельных определениях | при трех параллельных определениях | |
| От 0,005 до 0,008 Св. 0,008 « 0,015 » 0,015 « 0,03 » 0,03 « 0,06 » 0,06 « 0,10» | 0,002 0,003 0,005 0,008 0,010 | 0,003 0,004 0,006 0,009 0,012 |
3. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
3.1 Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет комплексного соединения титана с диантипирилметаном и хлористым оловом, экстрагировании его хлороформом и измерении светопоглощения полученного экстракта при длине волны 395 нм.
3.2 Аппаратура и реактивы
Аппаратура и реактивы по п. 2.2 с дополнением:
кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77 и разбавленная 1:9;
олово металлическое в гранулах по нормативно-технической документации;
олово хлористое по ГОСТ 4780-78, свежеприготовленный раствор: 200 г хлористого олова растворяют в 145 см3 горячей соляной кислоты. Раствор охлаждают, добавляют несколько гранул олова и доливают водой до 1 дм3.
3.3 Проведение анализа
3.3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 250 см3 и растворяют в 25 см3 серной кислоты, разбавленной 1:4, при умеренном нагревании, накрыв стакан часовым стеклом. После полного растворения навески осторожно приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и в избыток 1 см3. Раствор кипятят до удаления окислов азота, после чего выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана и часовое стекло водой, приливают 30 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:9, и нагревают до растворения солей. Охлажденный раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки соляной кислотой, разбавленной 1:9, и перемешивают. При анализе чугунов раствор фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 100 см3 и промывают 5 — 6 раз соляной кислотой, разбавленной 1:9.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, прокаливают при 600 — 700 °С и сплавляют с 1 г калия пиросернокислого. Плав охлаждают, растворяют при нагревании в 20 — 30 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:9, полученный раствор присоединяют к фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см3. Раствор в колбе доводят до метки соляной кислотой, разбавленной 1:9, и перемешивают.
Аликвотную часть раствора, равную 20 см3, помещают в стакан вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 раствора аскорбиновой кислоты и перемешивают. Через 5 мин приливают 10 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:9, 10 см3 диантипирилметана и вновь перемешивают раствор. Через 40 мин раствор переводят в делительную воронку вместимостью 200 см3, обмывая стенки стакана соляной кислотой, разбавленной 1:9, приливают 5 см3 раствора хлористого олова, перемешивают и приливают 20 см3 хлороформа.
Делительную воронку встряхивают в течение 1 мин и после разделения слоев органический слой сливают в мерную колбу вместимостью 50 см3. Экстракцию повторяют два раза, добавляя по 5 см3 хлороформа и собирая органические слои в ту же колбу. Экстракт в колбе доливают до метки хлороформом, перемешивают и фильтруют через сухой фильтр в сухую колбу, которую закрывают пробкой. Измеряют оптическую плотность окрашенного экстракта на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале 390 — 405 нм или на спектрофотометре при длине волны 395 нм. В качестве раствора сравнения применяют хлороформ.
Толщину поглощающего слоя кюветы выбирают таким образом, чтобы получить оптимальное значение оптической плотности.
Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Из значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.
Массу титана находят по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом.
3.3.2 Построение градуировочного графика
В шесть стаканов вместимостью по 250 см3 помещают по 0,5 г карбонильного железа или стали, близкой по составу к анализируемой и не содержащей титана. В пять из них добавляют 2,5; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,000025; 0,000030; 0,000050; 0,000070; 0,000100 г титана. Далее поступают, как указано в п. 3.3.1. При измерении светопоглощения в качестве раствора сравнения используют экстракт шестого стакана, не содержащий титана. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям массы титана строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность — массовая доля титана.
3.4 Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю титана ( X_{1} ) в процентах вычисляют по формуле
X_{1} = \frac{m_{1}}{m} \cdot 100 ,
где m_{1} — масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;
3.4.2. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать значений, указанных в таблице.