ГОСТ 29095-91. Сплавы и порошки жаропрочные, коррозионно-стойкие, прецизионные на основе никеля. Методы определения железа
(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 04.09.1991 № 1419)
от 4 сентября 1991 г. № 1419
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СПЛАВЫ И ПОРОШКИ ЖАРОПРОЧНЫЕ, КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ, ПРЕЦИЗИОННЫЕ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ
Nickel-based precision, corrosion-resistant, heat-resistant alloys and powders. Methods of iron determination
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. Разработан и внесен Министерством металлургии СССР.
Разработчики: В.П. Замараев, В.Т. Абабков, Н.А. Панарина, А.А. Сахарнов, Т.Ф. Рыбина, Л.Н. Дмитрова, Н.Н. Алексеева, Н.Д. Заюкова.
2. Утвержден и введен в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 04.09.1991 № 1419.
4. Ссылочные нормативно-технические документы
| Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, раздела |
|---|---|
| ГОСТ 199-78 | 2.2 |
| ГОСТ 1277-75 | 2.2 |
| ГОСТ 3118-77 | 3.2 |
| ГОСТ 3760-79 | 2.2 |
| ГОСТ 4204-77 | 2.2, 3.2 |
| ГОСТ 4233-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4238-77 | 2.2 |
| ГОСТ 4461-77 | 3.2 |
| ГОСТ 5456-79 | 2.2 |
| ГОСТ 5817-77 | 2.2 |
| ГОСТ 11125-84 | 2.2 |
| ГОСТ 14261-77 | 2.2 |
| ГОСТ 20478-75 | 2.2 |
| ГОСТ 28473-90 | Разд. 1 |
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле железа от 0,05 до 3%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле железа от 0,05 до 20%) методы определения железа.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа - ГОСТ 28473.
2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
2.1 Сущность метода
Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения железа (II) с 1,10-фенантролином или с 2,2-дипиридилом при рН = 3 — 3,5. Масса железа составляет 40 — 150 мкг в 100 см3 раствора.
Для восстановления железа применяют гидроксиламина гидрохлорид.
Железо от хрома, меди, никеля, кобальта отделяют осаждением аммиаком после окисления хрома и кобальта надсернокислым аммонием. Вольфрам отделяют в виде вольфрамовой кислоты.
2.2 Аппаратура, реактивы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1, 1:20.
Кислота азотная по ГОСТ 11125.
Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:1.
Смесь кислот (I): 8 частей соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты.
Смесь кислот (II): 3 части соляной кислоты смешивают с 1 частью азотной кислоты.
Аммоний-алюминий сернокислый (алюмоаммонийные квасцы) по ГОСТ 4238, раствор 50 г/дм3: 50 г квасцов растворяют в 150 — 200 см3 воды с добавлением 25 см3 серной кислоты (1:1) и доливают водой до 1 дм3.
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор 2,5 г/дм3.
Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор 250 г/дм3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760 и разбавленный 1:20.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233, раствор 50 г/дм3.
Бумага индикаторная универсальная.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор 100 г/дм3 свежеприготовленный.
Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199, раствор 500 г/дм3.
Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор 100 г/дм3.
1,10-фенантролин, раствор 5 г/дм3 в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3.
2,2-дипиридил (альфа, альфа-дипиридил), раствор 5 г/дм3.
Железо карбонильное особо чистое.
Раствор А: 1 г карбонильного железа помещают в стакан и растворяют при слабом нагревании в 30 см3 соляной кислоты. После полного растворения навески прибавляют по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания и избыток 2 — 3 капли. Раствор нагревают до удаления окислов азота, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора содержит 0,001 г железа.
Раствор Б: 10 см3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, прибавляют 50 см3 соляной кислоты (1:1), доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,00001 г железа.
2.3 Проведение анализа
2.3.1. Масса навески пробы в зависимости от массовой доли железа приведена в табл. 1.
| Массовая доля железа, % | Масса навески, г | Аликвотная часть раствора, см3 | Масса навески в аликвотной части, г |
|---|---|---|---|
| От 0,05 до 0,15 включ. Св. 0,15 « 0,3 » « 0,3 » 1,0 « » 1,0 « 3,0 » | 0,5 0,5 0,2 0,1 | 20 10 10 5 | 0,1 0,05 0,02 0,005 |
2.3.2 Определение железа в сплавах, не содержащих вольфрам
Навеску сплава (табл. 1) помещают в стакан и растворяют при умеренном нагревании в 20 — 40 см3 смеси кислот (I или II). Раствор охлаждают, приливают 15 — 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 — 60 см3 воды при нагревании и при массовой доле железа до 0,2% прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов, раствор разбавляют горячей водой до 200 — 250 см3.
К раствору пробы, содержащей хром, прибавляют 10 см3 раствора азотнокислого серебра и нагревают почти до кипения. К горячему раствору осторожно приливают 15 — 45 см3 раствора надсернокислого аммония, нагревают до полного окисления хрома и марганца, кипятят 3 — 5 мин до разрушения избытка надсернокислого аммония. К кипящему раствору прибавляют 5 — 10 см3 раствора хлористого натрия и кипятят до полного восстановления марганцевой кислоты.
К раствору приливают раствор аммиака до выпадения осадка гидроокисей и избыток 5 — 10 см3. Раствор с осадком осторожно доводят до кипения и выдерживают в теплом месте 5 — 10 мин до коагуляции осадка.
Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, стакан и осадок на фильтре промывают пять-восемь раз горячим раствором аммиака (1:20). Фильтрат отбрасывают. Осадок на фильтре растворяют в 30 — 50 см3 горячей соляной кислоты (1:1) в стакане, в котором проводилось осаждение гидроокисей. Фильтр тщательно промывают горячей водой и отбрасывают.
В случае недостаточно полного отделения хрома и никеля от железа, к раствору приливают 20 — 25 см3 серной кислоты (1:1), выпаривают до паров серной кислоты и проводят повторное окисление хрома, осаждение и растворение гидроокисей, как указано выше.
Полученный раствор упаривают до 50 — 60 см3, охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Аликвотную часть раствора (табл. 1) помещают в стакан, приливают 3 см3 раствора винной кислоты, 10 см3 раствора гидроксиламина гидрохлорида. Раствор перемешивают, нейтрализуют раствором уксуснокислого натрия до рН = 3 — 3,5 (по универсальной индикаторной бумаге) и прибавляют 2 см3 его в избыток. Затем прибавляют 10 см3 раствора 1,10-фенантролина или 10 см3 раствора 2,2-дипиридила, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают. Оптическую плотность раствора измеряют через 1 ч при длине волны 510 — 520 нм относительно раствора сравнения. В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть анализируемого раствора, в которую прибавляют все реактивы, за исключением 1,10-фенантролина или 2,2-дипиридила.
Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Массу железа находят по градуировочному графику с учетом контрольного опыта.
2.3.3 Определение железа в сплавах, содержащих вольфрам
После растворения навески, как указано в п. 2.3.2, раствор нагревают до выпадения осадка вольфрамовой кислоты. Добавляют 5 — 10 см3 азотной кислоты и снова нагревают раствор до получения осадка вольфрамовой кислоты желтого цвета.
Раствор выпаривают до влажных солей, приливают 10 см3 соляной кислоты, нагревают до растворения солей, приливают 100 — 120 см3 горячей воды и оставляют на теплой плите в течение часа.
Осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают на двойной плотный фильтр, содержащий фильтробумажную массу и тщательно промывают восемь-десять раз горячей соляной кислотой (1:20). Фильтр с осадком вольфрамовой кислоты отбрасывают. Фильтрат и промывные воды сохраняют.
К полученному раствору приливают 15 — 20 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до паров серной кислоты. Стакан охлаждают, обмывают стенки водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Соли растворяют в 50 — 60 см3 воды при нагревании и при массовой доле железа до 0,2% прибавляют 3 см3 алюмоаммонийных квасцов. Раствор разбавляют горячей водой до 200 — 250 см3 и далее поступают, как указано в п. 2.3.2.
2.3.4 Построение градуировочного графика
В стаканы помещают 3; 5; 10; 15; 20 см3 стандартного раствора железа с концентрацией 0,00001 г/см3, прибавляют 3 см3 винной кислоты и далее поступают, как указано в п. 2.3.2. В качестве раствора сравнения используют раствор, содержащий все реактивы, кроме стандартного раствора железа.
2.4 Обработка результатов
2.4.1 Массовую долю железа ( X ) в процентах вычисляют по формуле
где m_{1} — масса железа, найденная по градуировочному графику, г;
m — масса навески пробы, соответствующая аликвотной части раствора, г.
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД
3.1 Сущность метода
Метод основан на измерении при длине волны 248,3 нм степени поглощения резонансного излучения свободными атомами железа, образующимися при распылении анализируемого раствора в пламени воздух-ацетилен.
3.2 Аппаратура, реактивы
Атомно-абсорбционный пламенный спектрофотометр.
Лампа с полым катодом для определения железа.
Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха или баллон со сжатым воздухом.
Кислота соляная по ГОСТ 3118.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Кислота серная по ГОСТ 4204 и разбавленная 1:4.
Железо карбонильное, особо чистое.
Раствор А: 1 г карбонильного железа, взвешенного с точностью 0,0002 г, растворяют в 20 — 30 см3 соляной кислоты и осторожно но каплям прибавляют 5 — 7 см3 азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3; доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора А содержит 2 мг железа.
Раствор Б: 10 см3 стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Готовят перед применением.
1 см3 стандартного раствора Б содержит 0,2 мг железа.
3.3 Проведение анализа
3.3.1. Масса навески сплава и разбавление растворов в зависимости от массовой доли железа приведены в табл. 2.
| Массовая доля железа, % | Масса навески, г | Вместимость мерной колбы, см3 | Объем аликвотной части, см3 | Вместимость мерной колбы, см3 |
|---|---|---|---|---|
| От 0,05 до 0,3 включ. Св. 0,3 « 1,0 » « 1,0 » 3,0 « » 3,0 « 5,0 » « 5,0 » 10,0 « » 10,0 « 20,0 » | 0,5 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 | 100 100 200 250 500 200 | - — - - — 10 | - — - - — 100 |
Допускается другое разбавление растворов, обеспечивающее нормируемую в стандарте точность.
Навеску сплава помещают в стакан или колбу вместимостью 150 — 300 см3 и растворяют при умеренном нагревании в 15 — 30 см3 соляной и 5 — 10 см3 азотной кислот. Раствор осторожно упаривают до влажных солей, прибавляют 5 см3 соляной кислоты и растворяют соли.
Допускаются другие способы растворения, обеспечивающие полное разложение навески и не требующие изменений в дальнейших операциях анализа.
При наличии в пробе титана и ниобия раствор после растворения навески охлаждают, добавляют серную кислоту (1:4) из расчета 10 см3 на каждые 100 см3 конечного объема и упаривают до паров серной кислоты. Приливают 50 — 60 см3 воды и растворяют соли при нагревании.
Полученный раствор переносят в мерную колбу (табл. 2), доливают до метки водой и перемешивают. Часть раствора фильтруют через два сухих фильтра, отбрасывая первые порции фильтрата.
Одновременно с анализируемой пробой проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
3.3.2 Приготовление растворов для градуировочного графика
3.3.2.1 Для сплавов с массовой долей железа до 5,0%
В пять мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10 см3 стандартного раствора Б. Шестую колбу используют для проведения контрольного опыта.
3.3.2.2 Для сплавов с массовой долей железа свыше 5,0%
В семь мерных колб вместимостью 100 см3 последовательно приливают 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б. Восьмую колбу используют для проведения контрольного опыта.
3.3.2.3. В каждую колбу, подготовленную в соответствии с пп. 3.3.2.1 и 3.3.2.2, приливают по 5 см3 соляной кислоты или по 10 см3 серной кислоты (1:4), доливают до метки водой и перемешивают.
3.3.3 Подготовка прибора и измерение атомной абсорбции
Прибор готовят к работе в соответствии с прилагаемой инструкцией. Настраивают спектрофотометр на резонансную линию 248,3 нм. После включения системы подачи газов и зажигания горелки распыляют воду в пламя и устанавливают нуль прибора. Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, затем растворы для градуировочного графика и испытуемые растворы в порядке увеличения концентрации железа. Проводят измерение до получения стабильных показаний для каждого раствора. Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют в пламя воду и проверяют нуль прибора. Из среднего значения абсорбции каждого из анализируемых растворов вычитают среднее значение абсорбции контрольного опыта и массовую концентрацию железа находят по градуировочному графику.
3.3.4. По найденным значениям абсорбции градуировочных растворов с учетом значения абсорбции контрольного опыта и соответствующим концентрациям железа строят градуировочный график.
3.4 Обработка результатов
3.4.1 Массовую долю железа в процентах ( X ) вычисляют по формуле
где m_{1} — количество железа, найденное по градуировочному графику, мкг/см3;
V — объем анализируемого раствора, см3;
m — масса навески, г (с учетом разбавления раствора).
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли железа приведены в табл. 3.
| Массовая доля железа, % | Погрешность | Допускаемые расхождения, % | |||
| результатов анализа, % Дельта | двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях d к | двух параллельных определений d 2 | трех параллельных определений d 3 | результатов анализа стандартного образца от аттестованного значения | |
| От 0,05 до 0,1 включ. Св. 0,1 « 0,2 » « 0,2 » 0,5 « » 0,5 « 1,0 » « 1 » 2 « » 2 « 5 » « 5 » 10 « » 10 « 20 » | 0,017 0,024 0,04 0,06 0,08 0,12 0,17 0,24 | 0,022 0,030 0,05 0,07 0,10 0,16 0,22 0,30 | 0,018 0,025 0,04 0,06 0,08 0,13 0,18 0,25 | 0,022 0,031 0,05 0,07 0,10 0,16 0,22 0,31 | 0,011 0,016 0,03 0,04 0,05 0,08 0,11 0,16 |