ГОСТ 2604.3-83. Межгосударственный стандарт. Чугун легированный. Методы определения кремния
(утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 08.07.1983 № 680)
(ред. от 15.12.1988)
Примечание
С 01.07.2003 до вступления в силу технических регламентов акты федеральных органов исполнительной власти в сфере технического регулирования носят рекомендательный характер и подлежат обязательному исполнению только в части, соответствующей целям, указанным в п. 1 ст. 46 Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ. Документ введен в действие с 01.07.1984. Взамен ГОСТ 2604.3-77.
Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 8 июля 1983 г. № 680
Alloy cast iron. Methods for determination of silicon
Дата введения 1 июля 1984 года
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
Ю.С. Чернобривенко, Т.А. Бутенко, П.А. Пархоменко, А.С. Гржегоржевский, В.П. Корж, Ж.Б. Куликовская, Б.А. Сорочинский, Л.Н. Новак
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 08.07.83 № 680
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта |
|---|---|
| ГОСТ 83-79 | 2.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 3652-69 | 2.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.2 |
| ГОСТ 3765-78 | 2.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 4332-76 | 2.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 9428-73 | 2.2 |
| ГОСТ 10484-78 | 3.2 |
| ГОСТ 18300-87 | 2.2 |
| ГОСТ 19522-74 | 3.2 |
| ГОСТ 22180-76 | 2.2 |
| ГОСТ 28473-90 | 1.1 |
5. Ограничение срока действия снято по протоколу № 3-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5-6-93)
6. ИЗДАНИЕ с Изменениями № 1, 2, утвержденными в марте 1986 г., декабре 1988 г. (ИУС 6-86, 3-89)
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 20,0%) в легированном чугуне.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1 Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 28473.
1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности P = 0,95) не превышает предела, приведенного в таблице при выполнении следующих условий:
расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности P = 0,95) значения d2 (d3), приведенного в таблице;
воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли элемента не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности P = 0,85) значение \delta , приведенное в таблице.
При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли кремния. Если и при повторных измерениях требования к точности результатов не выполняются, результаты анализа признают неверными, измерения прекращают до выявления и устранения причин, вызвавших нарушение нормального хода анализа.
Расхождение двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях (например, при внутрилабораторном контроле воспроизводимости), не должно превышать (при доверительной вероятности P = 0,95) значения dк, приведенного в таблице.
(Введен дополнительно, Изм. № 2).
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.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:3.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и разбавленная 1:3,5.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180, раствор с массовой концентрацией 0,08 г/см3.
Кислота аскорбиновая, раствор с массовой концентрацией 0,02 г/см3, свежеприготовленный.
Кислота лимонная по ГОСТ 3652.
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, разбавленная 1:1 и 1:20.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3, перекристаллизованный из 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 два — три раза этиловым спиртом порциями по 20 — 30 см3 и высушивают на воздухе.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428.
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Натрий углекислый по ГОСТ 83.
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 три — пять 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 в 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
T = \frac{[(m_{1} - m_{2}) - (m_{3} - m_{4})] \cdot 0,4675}{50} ,
где m1 — масса тигля с осадком двуокиси кремния, г;
m2 - масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
m3 - масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;
m4 — 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.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
2.3 Проведение анализа
2.3.1 Определение кремния (0,05 — 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 рН 1,3 — 1,5, необходимом для образования кремнемолибденового комплекса.
Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают последовательно по 5 см3 серной кислоты (1:1), 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 спектрофотометре 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.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
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 рН 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.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.3.3 Определение кремния (0,05 — 5,0%).
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 см3 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 при массовой доле кремния 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 при массовой доле кремния свыше 0,5%.
| Массовая доля кремния, % | Масса навески чугуна, г | Масса навески карбонильного железа, г | Аликвотная часть анализируемого раствора, см3 |
|---|---|---|---|
| От 0,05 до 0,5 | 0,2 | 0,2 | 10 |
| Св. 0,5 « 5,0» | 0,1 | 0,1 | 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.
По найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки контрольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику.
2.3.4 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; 0,00005; 0,000075; 0,0001; 0,000125 г кремния в 100 см3 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 массы кремния строят градуировочный график.
2.3.3; 2.3.4. (Измененная редакция, Изм. № 2).
2.4 Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{m}{m_{1}} \cdot 100 ,
где m — масса кремния, найденная по градуировочному графику, г;
m1 — масса навески чугуна, соответствующая аликвотной части раствора, г.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в табл. 1.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
3. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
3.1 Сущность метода
Метод основан на выделении кремния в процессе конденсационной полимеризации в виде кремниевой кислоты, ее дальнейшей дегидратации высушиванием и прокаливанием, и взвешивании полученной безводной полимерной двуокиси кремния.
3.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Электропечь муфельная с температурой нагрева 1000 — 1100 °С.
Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:2.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Смесь кислот для растворения: 2 дм3 серной кислоты осторожно вливают тонкой струей при непрерывном перемешивании в 5,5 дм3 воды. После охлаждения раствора прибавляют 1,5 дм3 азотной кислоты и перемешивают.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1 и 1:20.
Аммоний роданистый по ГОСТ 19522, раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
3.3 Проведение анализа
Навеску чугуна массой 2,0 г (при массовой доле кремния от 0,10 до 1,0%), 1,0 г (при массовой доле кремния свыше 1,0 до 6,0%) и 0,5 г (при массовой доле кремния свыше 6,0 до 20,0%) 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 растворения солей.
Осадок отфильтровывают на беззольный фильтр «белая лента» с добавлением небольшого количества беззольной фильтробумажной массы и промывают горячей соляной кислотой (1:20) до отрицательной реакции промывных вод на железо (по реакции с роданистым аммонием) и затем пять — шесть раз горячей водой.
Фильтрат вместе с промывными водами вновь выпаривают в том же стакане, в котором проводилось первое выпаривание, до выделения паров серной кислоты в течение 2 — 3 мин. После охлаждения приливают 15 см3 соляной кислоты (1:1), 120 см3 горячей воды и после нагревания до растворения солей отфильтровывают дополнительно выделившийся осадок кремниевой кислоты, промывая его так же, как было указано выше.
Объединенные осадки прокаливают при температуре 1000 — 1100 °С до постоянной массы.
Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем осадок осторожно смачивают 3 — 5 каплями воды, приливая ее по стенкам тигля, прибавляют 5 — 7 капель серной кислоты и 3 — 5 см3 фтористоводородной кислоты.
Содержимое тигля осторожно выпаривают до прекращения выделения паров серной кислоты. Тигель прокаливают в муфельной печи при 1000 — 1100 °С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Для внесения поправки на содержание кремния в реактивах с каждой партией труб в тех же условиях проводят не менее двух контрольных опытов.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
3.4 Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
X = \frac{[(m - m_{1}) - (m_{2} - m_{3})] \cdot 0,4675 \cdot 100}{m_{4}} ,
где m — масса тигля с осадком двуокиси кремния, г;
m1 — масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
m2 — масса тигля с осадком, полученным в контрольном опыте, г;
m3 — масса тигля с остатком, полученным в контрольном опыте, после обработки фтористоводородной кислотой, г;
0,4675 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в табл. 1.
3.4.1, 3.4.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).