Дата введения 01.01.90

Настоящий стандарт устанавливает газообъемный, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения общего углерода и графита в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле углерода и графита от 0,01 до 5,0 %.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли углерода не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение δ, приведенное в табл. или .

При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли углерода. 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 Р = 0,95) значения d k , приведенного в табл. , .

Таблица 1

		Допускаемое расхождение, %
От 0,01 до 0,02 включ.
Св. 0,02 » 0,05 »
» 0,05 » 0,10 »
» 0,10 » 0,20 »
» 0,20 » 0,5 »
» 0,5 » 1,0 »
» 1,0 » 2,0 »
» 2,0 » 5,0 »

Таблица 2

		Допускаемое расхождение, %
От 0,01 до 0,02 включ.
Св. 0,02 » 0,05 »
» 0,05 » 0,10 »
» 0,10 » 0,2 »
» 0,2 » 0,5 »
» 0,5 » 1,0 »
» 1,0 » 2,0 »
» 2,0 » 5,0 »					Установка для газообъемного определения углерода (см. чертеж), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1 ; промывной склянки, содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм 3 в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 3 2 ; промывной склянки с серной кислотой 3 (допускается проводить сухую очистку кислорода); для этого вместо склянок 2 и 3 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V -образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный диоксидом марганца, а во второй - ангидрон; горизонтальной трубчатой печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающей нагрев до температуры 1350 °C 4 ; металлического кожуха, в который заключена печь 5 ; терморегулятора типа ПСР или другого подобного типа 6 ; регулятора напряжения типа РНО-250-10 или другого подобного типа 7 ; фарфоровой или огнеупорной муллитокремнеземистой трубки длиной 750 - 800 мм с внутренним диаметром 20 - 22 мм, концы которой должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны 8 ; лодочки фарфоровой неглазурованной по ГОСТ 9147 9; стеклянного крана, с помощью которого регулируют скорость тока кислорода 10; стеклянной трубки (шаровидной или V -образной), заполненной стеклянной или хлопчатобумажной ватой для удержания твердых оксидов, уносимых из печи током кислорода 11 ; промывной склянки с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для поглощения сернистого газа (допускается применять в качестве фильтра-поглотителя стеклянную трубку, наполненную диоксидом марганца или гранулами гидроперита) 12; газоанализатора ГОУ-1 или КГА-4, включающего змеевиковый холодильник для охлаждения поступающей из печи газовой смеси (С O 2 + O 2 ) 13; двухходового крана, соединяющего эвдиометр с холодильником, поглотительным сосудом и атмосферой 14; одноходового крана, соединяющего эвдиометр с атмосферой 15; эвдиометра 16 общей вместимостью 250 см 3 . Эвдиометр имеет двойные стенки, пространство между которыми заполняется водой, благодаря чему уменьшается влияние температуры окружающей среды. Здесь же находится пустотелый поплавок, который при заполнении эвдиометра жидкостью поднимается и запирает верхнее отверстие. К узкой части эвдиометра прикреплена подвижная шкала для определения изменения объема газов при сжигании пробы. Шкала соответствует только тому эвдиометру, к которому она прилагается. Перенос ее на другой эвдиометр недопустим. Деление шкалы соответствует процентному содержанию углерода в 1 г исследуемого вещества. Эвдиометры градуированы при температуре 16 или 20 ° C и атмосферном давлении 7448 Па (760 мм рт. ст.), поэтому для иных условий вводят поправку на температуру и атмосферное давление по соответствующей таблице, прилагаемой к газоанализатору; термометра для измерения температуры газов 17; сосуда для поглощения диоксида углерода 18, наполненного раствором гидроксида калия (натрия) и снабженного затворными клапанами-поплавками, которые закрывают поглотитель при его наполнении раствором гидроксида. Это устраняет возможность попадания раствора гидроксида калия (натрия) из поглотителя в эвдиометр. Поглотительный сосуд соединен с цилиндрическим сосудом, в который при наполнении поглотительного сосуда газовой смесью перекачивается раствор щелочи; уравнительной склянки 19 вместимостью 600 - 700 см 3 для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью. Барометр. Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 ° C в течение 24 ч, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3 - 4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами. Крючок из низкоуглеродистой жаропрочной проволоки диаметром 3 - 5 мм, длиной 500 - 600 мм, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее. Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм 3 . Кальций хлористый. Известь натронная или натронный асбест (аскарит). Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg (С lO 4 ) 2 . Гидроперит. Марганца диоксид по ГОСТ 4470 . Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300 . Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм 3 или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм 3 , подкисленный 2 - 3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2 - 3 капли раствора метилового оранжевого. Установку (см. чертеж) приводят в рабочее состояние. Нагревают печь до рабочей температуры и прокаливают фарфоровую трубку по всей длине. Затем концы трубок закрывают с обеих сторон хорошо подогнанными резиновыми пробками или металлическими затворами, в отверстия которых вставлены стеклянные или латунные трубки. Проверяют герметичность установки. Для этого один конец фарфоровой трубки соединяют резиновым шлангом через склянки для очистки кислорода с кислородным баллоном, содержащим кислород, а второй - с газоанализатором. После этого установку проверяют на полную герметичность при рабочей температуре печи. Поглотительный сосуд наполняют раствором гидроксида калия (натрия), а в уравнительную склянку наливают 400 - 500 см 3 раствора хлористого натрия или раствора серной кислоты. Переход красного цвета индикатора в желтый свидетельствует о проникновении в эвдиометр раствора щелочи из поглотительного сосуда. В этом случае жидкость в бюретке необходимо немедленно заменить свежей. После каждой замены жидкости сжигают несколько проб с высоким содержанием углерода и пропускают газы через эвдиометр в уравнительную склянку для насыщения углекислым газом содержащегося в ней раствора, в противном случае первые результаты определения углерода после наполнения уравнительной склянки свежей жидкостью могут оказаться заниженными. Затем двухходовой кран 14 ставят в положение, разобщающее эвдиометр, поглотительный сосуд и холодильник. Открыв кран 15, соединяющий эвдиометр с атмосферой, поднимают уравнительную склянку; эвдиометр наполняется жидкостью. После этого кран 15 закрывают, а кран 14 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с поглотительным сосудом. Опустив уравнительную склянку, дают стечь в нее жидкости из эвдиометра. При этом повышается уровень раствора щелочи в поглотительном сосуде и поднимается поплавок. Как только поплавок закроет выход из поглотительного сосуда, краны 14 и 15 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с атмосферой. Поднимая уравнительную склянку, наполняют эвдиометр жидкостью до верхнего предела, после чего закрывают кран 15 , а уравнительную склянку опускают. Если установка герметична, уровни растворов в поглотительном сосуде и эвдиометре остаются без изменения в течение 10 - 15 мин. Если жидкость в эвдиометре опускается, то это означает, что газоанализатор негерметичен. Его следует разобрать, тщательно протереть краны мягкой тканью, смазать вакуумной смазкой и проверку повторить. Вату в шаре 11 следует менять по мере загрязнения. Для контроля правильности результатов анализа в начале работы и через каждые 2 - 3 ч сжигают 2 - 3 навески стандартного образца стали или чугуна в присутствии плавня. Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта. Перед сжиганием пробы устанавливают нулевой уровень раствора в эвдиометре и уравнительной склянке. Для этого, повернув кран 14, соединяют эвдиометр с атмосферой и дают жидкости в бюретке и уравнительной склянке установиться на одном уровне. Подвижную шкалу эвдиометра устанавливают так, чтобы мениски жидкости в обоих сосудах находились на нулевом делении шкалы. Нулевое положение растворов проверяют перед каждым определением содержания углерода. Перед сжиганием каждой навески печь соединяют с атмосферой через кран 14 и, открыв кран 10 , соединяющий печь с системой для очистки кислорода, пропускают кислород в течение 1 - 2 мин, после чего закрывают краны 10 и 14. При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают фарфоровые лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3 - 5 мин, охлаждают и хранят их в эксикаторе. Навеску массой 0,5 - 1,0 г стали или 0,25 - 0,50 г чугуна помещают в фарфоровую лодочку, сверху покрывают равномерным слоем одного из плавней в количестве 0,5 - 1,0 г и с помощью крючка вводят в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, конец которой закрывают пробкой, соединяя таким образом печь с кислородным баллоном и газоанализатором. Через 10 - 20 с после ввода лодочки в трубку (время, необходимое, чтобы лодочка и навеска приняли температуру печи) пропускают через трубку предварительно очищенный кислород со скоростью пропускания 0,2 - 0,4 дм 3 /мин (0,03 кгс/см 2) в течение 1 мин. С помощью крана 14 на некоторое время разъединяют холодильник 13 и эвдиометр 16 с тем, чтобы сжигание проходило при некотором избытке кислорода. Затем кран 14 ставят в положение, при котором газовая смесь поступает в эвдиометр. Газовую смесь подают в эвдиометр во время сжигания пробы периодически при помощи зажима. Уравнительную склянку ставят на подставку в верхней части газоанализатора и оставляют ее в таком положении, пока кислород и продукты горения не вытеснят жидкость из верхней части эвдиометра. Затем уравнительную склянку ставят в нижнее положение (на подставку) и оставляют в этом положении до тех пор, пока уровень жидкости не опустится примерно до деления шкалы 0,20. Разъединяют пробку с фарфоровой трубкой и извлекают из трубки лодочку. При этом уровень жидкости должен установиться в эвдиометре на нулевом делении шкалы, а в уравнительной склянке - на одной горизонтали с ним. Затем, меняя положение крана 14, переводят газовую смесь из эвдиометра в поглотительный сосуд 18, следя за тем, чтобы в верхней части эвдиометра не оставалось пузырьков газа. Из поглотительного сосуда 18 остаток газа вновь перекачивают в эвдиометр. Эту операцию повторяют еще раз. Затем устанавливают кран 14 в положение полного разъединения эвдиометра с поглотительным сосудом и измеряют объем газа в эвдиометре. Для этого жидкость в уравнительной склянке и эвдиометре устанавливают на одном уровне, дают выдержку 1 мин, чтобы стекла жидкость, оставшаяся на стенках эвдиометра, после чего, уравняв точно мениски, по шкале эвдиометра определяют объем поглощенного диоксида углерода (пропорциональный содержанию углерода в анализируемом материале), записывая соответствующее деление шкалы. Резиновый шланг, соединяющий эвдиометр с уравнительной склянкой, должен находиться в горизонтальном положении на столе. Отмечают температуру газа в бюретке и атмосферное давление. Освобождают бюретку из газа и подготавливают аппарат для последующего сжигания. Проверку температуры и давления проводят каждые 1,0 - 1,5 ч. При анализе высокоуглеродистой стали и чугуна для контроля полноты сгорания углерода дополнительно дожигают навеску, повторно отбирают газ из печи и определяют содержание в нем углерода. Результаты, полученные при двух отборах, суммируют и принимают за окончательный результат. 2.3. Определение углерода (0,01 - 0,20 %) с применением эвдиометра со шкалой до 0,25 % углерода Аппаратура, реактивы, растворы и схема установки - по п. с дополнениями. Электропечь двухтрубчатая. Фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые трубки № 7 или № 8, неглазурованные, длиной 750 - 800 мм, внутренним диаметром 20 - 22 мм. Одна из них служит для очистки кислорода от примесей, содержащих углерод, другая - для сжигания навесок стали. Для очистки газов, поступающих из первой трубки, служат две промывные склянки: заполненные раствором гидроксида бария для поглощения диоксида углерода, содержащегося в техническом кислороде, и с концентрированной серной кислотой - для поглощения влаги. Эвдиометр со шкалой 0,25 % углерода. Уравнительная склянка с боковой трубкой, заполненная раствором серной кислоты. 2.3.3. Проведение анализа Навеску стали массой 1 г, предварительно промытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную, помещают в фарфоровую лодочку, заранее прокаленную в токе кислорода при рабочей температуре, и далее проводят анализ как приведено в п. . 2.4. Обработка результатов 2.4.1. Находят поправку на температуру и давление для условий, в которых проводилось определение массовой доли углерода. Массовую долю углерода ( X ) в процентах вычисляют по формуле где А и А 1 - показания шкалы эвдиометра после поглощения диоксида углерода при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно, %; K - поправочный коэффициент на температуру и атмосферное давление, выбирается в соответствии с условиями градуировки прибора; m - масса навески образца, г. 2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода для стали приведены в табл. , для чугуна в табл. . 3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД 3.1. Сущность метода Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250 - 1350 ° C , поглощении образовавшегося диоксида углерода поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально массовой доле углерода в навеске пробы. Кулонометрическая установка типа АН 7529, АН 7560 со всеми принадлежностями (кулоно-метр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы) или любого другого типа, обеспечивающая необходимую точность результатов анализа. Горизонтальная трубчатая печь любого типа, обеспечивающая нагрев до температуры 1350 °С. Трубки фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые по НТД, длиной 600 - 800 мм, внутренним диаметром 20 - 22 мм. Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147 . Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Лодочки фарфоровые предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 ° C в течение суток, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3 - 4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающим веществом. При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3 - 5 мин. Прокаленные лодочки хранят в эксикаторе. Марганца диоксид по ГОСТ 4470 . Свинец гранулированный по НТД. Гидроперит по НТД. Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 . Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки. 3.3. Проведение анализа Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией и проводят его градуировку по стандартным образцам. Для удаления следов углерода из установки перед началом анализа через установку пропускают кислород и прокаливают трубку. Пропускание кислорода и прокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показания прибора. При анализе пробы с массовой долей углерода менее 0,10 % необходима дополнительная очистка от диоксида серы. Для этого в фильтр-поглотитель, находящийся между поглотительным сосудом и печью, помещают диоксид марганца или гидроперит. Допускается использовать свинец для устранения влияния серы при ее массовой доле менее 0,03 %. Для этого после установления фарфоровой трубки и при каждой последующей ее замене сжигают навеску свинца. Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2 - 3 ч во время работы сжигают 2 - 3 навески стандартного образца стали и чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой. Навеску пробы массой, установленной в зависимости от типа кулонометрической установки, помещают в фарфоровую лодочку и покрывают равномерным слоем плавня. Соотношение масс навесок плавня и пробы составляет 0,5:1 или 1:1. При анализе углеродистых сталей допускается проводить сжигание навески пробы без плавня. При анализе стали с массовой долей углерода менее 0,2 % стружку пробы при необходимости промывают эфиром или спиртом, или ацетоном, высушивают и отбирают навеску. Лодочку с навеской и плавнем помещают в рабочую часть печи и сжигают пробу в токе кислорода при температуре 1250 - 1350 °С. Анализ считают законченным, если показания прибора не изменяются в течение 1 мин или изменяются на величину холостого счета прибора. 3.4. Обработка результатов Массовую долю углерода определяют по цифровому табло анализатора за вычетом результата контрольного опыта. 3.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. и . Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна. 4. МЕТОД ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ 4.1. Сущность метода Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1350 - 1700 ° C и определении количества образовавшегося диоксида углерода путем измерения поглощенной им инфракрасной радиации. 4.2. Аппаратура и реактивы Автоматический анализатор, основанный на абсорбции инфракрасной радиации, любого типа со всеми принадлежностями. Плавень и вспомогательные материалы в зависимости от типа применяемого анализатора. 4.3. Проведение анализа Перед проведением анализа проводят градуировку прибора по стандартным образцам. Анализ проводят в зависимости от типа анализатора. Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2 - 3 ч во время работы сжигают 2 - 3 навески стандартного образца стали или чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой. 4.4. Обработка результатов 4.4.1. Массовую долю углерода определяют по цифровому указателю анализатора за вычетом результата контрольного опыта. 4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. и . 5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАФИТА 5.1. Сущность метода Метод основан на свойстве графита не растворяться при растворении пробы чугуна или стали в разбавленной азотной кислоте. Осадок отфильтровывают, высушивают, сжигают в токе кислорода и определяют массовую долю графита газообъемным или кулонометрическим методом, или методом инфракрасной спектроскопии. Аппаратура, реактивы и растворы - по пп. , с дополнениями. Насос Комовского или любого другого типа - для создания разрежения при фильтровании. Асбест для фильтрования. Волокнистый асбест режут на кусочки длиной примерно 10 мм и обрабатывают при кипячении соляной кислотой по ГОСТ 3118 до тех пор, пока новые порции кислоты не перестанут окрашиваться в желтый цвет, свидетельствующий о наличии железа. После чего асбест отмывают от кислоты горячей водой, сушат и прокаливают при 800 - 850 °C в течение 0,5 - 1,0 ч до полного выгорания углерода. Необходимо проверить асбест на содержание углерода, сжигая его в печи в таком же количестве, как и при проведении анализа. Индикатор дифениламин по ТУ 6-09-5467: 1 г дифениламина растворяют в 100 см 3 серной кислоты по ГОСТ 4204 или в 100 см 3 ортофосфорной кислоты по ГОСТ 6552 . 5.3. Проведение анализа Взятую из анализа стружку чугуна тщательно растирают в агатовой ступке и просеивают через сито с размером отверстий 0,10 мм. Оставшиеся крупные частички растирают до тех пор, пока вся стружка не пройдет через сито. Пробу усредняют. Стальную стружку, предназначенную для определения содержания углерода отжига, не растирают. Подготовленную стружку чугуна или стали массой в зависимости от предполагаемой массовой доли графита (см. табл. ) помещают в стакан вместимостью 200 - 250 см 3 и растворяют в азотной кислоте (1:1), накрыв стакан часовым стеклом. Если растворение протекает бурно, стакан погружают в сосуд с холодной водой и после прекращения бурной реакции продолжают растворение при умеренном нагревании.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЩЕГО УГЛЕРОДА И ГРАФИТА

Дата введения 01.01.90

Настоящий стандарт устанавливает газообъемный, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения общего углерода и графита в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле углерода и графита от 0,01 до 5,0 %.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0 .

1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности 0,95) не превышает предела Δ, приведенного в табл. 1 и 2, при выполнении следующих условий:

расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р = 0,95) значения d 2 (d 3), приведенного в табл. 1 или 2;

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли углерода не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0,85) значение δ, приведенное в табл. 1 или 2.

При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли углерода. 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 Р = 0,95) значения d k , приведенного в табл. 1, 2.

Таблица 1

Массовая доля углерода, %		Допускаемое расхождение, %
От 0,01 до 0,02 включ.
Св. 0,02 » 0,05 »
» 0,05 » 0,10 »
» 0,10 » 0,20 »
» 0,20 » 0,5 »
» 0,5 » 1,0 »
» 1,0 » 2,0 »
» 2,0 » 5,0 »

Таблица 2

Массовая доля углерода, %		Допускаемое расхождение, %
От 0,01 до 0,02 включ.
Св. 0,02 » 0,05 »
» 0,05 » 0,10 »
» 0,10 » 0,2 »
» 0,2 » 0,5 »
» 0,5 » 1,0 »
» 1,0 » 2,0 »
» 2,0 » 5,0 »

2. ГАЗООБЪЕМНЫЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески стали или чугуна в токе кислорода при 1250 - 1350 °С с последующим поглощением образующегося диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).

Массовую долю углерода определяют по разности первоначального объема газа и объема газа, полученного после поглощения диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).

2.2. Определение углерода с применением эвдиометра со шкалой до 1,5 % углерода

2.2.1. Аппаратура и реактивы

Установка для газообъемного определения углерода (см. чертеж), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1 ; промывной склянки, содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм 3 в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 3 2 ; промывной склянки с серной кислотой 3 (допускается проводить сухую очистку кислорода); для этого вместо склянок 2 и 3 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный диоксидом марганца, а во второй - ангидрон; горизонтальной трубчатой печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающей нагрев до температуры 1350 °C 4 ; металлического кожуха, в который заключена печь 5 ; терморегулятора типа ПСР или другого подобного типа 6 ; регулятора напряжения типа РНО-250-10 или другого подобного типа 7 ; фарфоровой или огнеупорной муллитокремнеземистой трубки длиной 750 - 800 мм с внутренним диаметром 20 - 22 мм, концы которой должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны 8 ; лодочки фарфоровой неглазурованной по ГОСТ 9147 9; стеклянного крана, с помощью которого регулируют скорость тока кислорода 10; стеклянной трубки (шаровидной или V-образной), заполненной стеклянной или хлопчатобумажной ватой для удержания твердых оксидов, уносимых из печи током кислорода 11 ; промывной склянки с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для поглощения сернистого газа (допускается применять в качестве фильтра-поглотителя стеклянную трубку, наполненную диоксидом марганца или гранулами гидроперита) 12; газоанализатора ГОУ-1 или КГА-4, включающего змеевиковый холодильник для охлаждения поступающей из печи газовой смеси (СO 2 + O 2) 13; двухходового крана, соединяющего эвдиометр с холодильником, поглотительным сосудом и атмосферой 14; одноходового крана, соединяющего эвдиометр с атмосферой 15; эвдиометра 16 общей вместимостью 250 см 3 . Эвдиометр имеет двойные стенки, пространство между которыми заполняется водой, благодаря чему уменьшается влияние температуры окружающей среды. Здесь же находится пустотелый поплавок, который при заполнении эвдиометра жидкостью поднимается и запирает верхнее отверстие. К узкой части эвдиометра прикреплена подвижная шкала для определения изменения объема газов при сжигании пробы. Шкала соответствует только тому эвдиометру, к которому она прилагается. Перенос ее на другой эвдиометр недопустим. Деление шкалы соответствует процентному содержанию углерода в 1 г исследуемого вещества. Эвдиометры градуированы при температуре 16 или 20 °C и атмосферном давлении 7448 Па (760 мм рт. ст.), поэтому для иных условий вводят поправку на температуру и атмосферное давление по соответствующей таблице, прилагаемой к газоанализатору; термометра для измерения температуры газов 17; сосуда для поглощения диоксида углерода 18, наполненного раствором гидроксида калия (натрия) и снабженного затворными клапанами-поплавками, которые закрывают поглотитель при его наполнении раствором гидроксида. Это устраняет возможность попадания раствора гидроксида калия (натрия) из поглотителя в эвдиометр. Поглотительный сосуд соединен с цилиндрическим сосудом, в который при наполнении поглотительного сосуда газовой смесью перекачивается раствор щелочи; уравнительной склянки 19 вместимостью 600 - 700 см 3 для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью.

Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °C в течение 24 ч, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3 - 4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами. Крючок из низкоуглеродистой жаропрочной проволоки диаметром 3 - 5 мм, длиной 500 - 600 мм, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее.

Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм 3 .

Кальций хлористый.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg (СlO 4) 2 .

Гидроперит.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300 .

Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм 3 или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм 3 , подкисленный 2 - 3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2 - 3 капли раствора метилового оранжевого.

Трубки фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые по НТД, длиной 600 - 800 мм, внутренним диаметром 20 - 22 мм.

Муфельная печь типа СНОЛ по НТД или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Лодочки фарфоровые предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °C в течение суток, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3 - 4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающим веществом.

При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3 - 5 мин. Прокаленные лодочки хранят в эксикаторе.

Свинец гранулированный по НТД.

Гидроперит по НТД.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .

Поглотительный и вспомогательный растворы готовят в соответствии с типом применяемой кулонометрической установки.

Индикатор дифениламин по ТУ 6-09-5467: 1 г дифениламина растворяют в 100 см 3 серной кислоты по ГОСТ 4204 или в 100 см 3 ортофосфорной кислоты по ГОСТ 6552 .

5.3. Проведение анализа

Взятую из анализа стружку чугуна тщательно растирают в агатовой ступке и просеивают через сито с размером отверстий 0,10 мм. Оставшиеся крупные частички растирают до тех пор, пока вся стружка не пройдет через сито. Пробу усредняют.

Стальную стружку, предназначенную для определения содержания углерода отжига, не растирают.

Подготовленную стружку чугуна или стали массой в зависимости от предполагаемой массовой доли графита (см. табл. 3) помещают в стакан вместимостью 200 - 250 см 3 и растворяют в азотной кислоте (1:1), накрыв стакан часовым стеклом. Если растворение протекает бурно, стакан погружают в сосуд с холодной водой и после прекращения бурной реакции продолжают растворение при умеренном нагревании.

Таблица 3

Если выпадает значительный осадок кремниевой кислоты, прибавляют 1 - 2 см 3 фтористоводородной кислоты и продолжают нагревание.

Растворение считают законченным, когда прекращается выделение бурых паров оксидов азота (при этом взмученный осадок должен медленно опускаться на дно стакана). В этом случае содержимое доводят до кипения, приливают 100 см 3 горячей воды и вновь доводят до кипения. Горячий раствор сливают через асбестовый фильтр, специально обработанный и помещенный в фарфоровый тигель с сетчатым дном, или через стеклянную воронку с фарфоровой фильтровальной пластинкой. Фильтрование проводят под вакуумом. Осадок графита промывают в стакане 4 - 5 раз горячей водой, подкисленной несколькими каплями азотной кислоты, и переносят на фильтр. Приставшие частицы осадка снимают кусочком асбеста при помощи стеклянной палочки или пинцета. После этого осадок и асбестовый фильтр промывают горячей водой 70 - 80 °С до отрицательной реакции на азотную кислоту (при смешивании на фарфоровой пластинке одной капли промывной жидкости с двумя каплями дифениламина не должно быть окрашивания).

Осадок графита вместе с асбестом количественно переносят пинцетом в фарфоровую лодочку, предварительно прокаленную в токе кислорода, и высушивают в сушильном шкафу при 105 - 110 °C в течение 30 - 40 мин.

Высушенный осадок графита сжигают в трубчатой печи, и дальнейшее определение заканчивают газообъемным методом (разд. 2), или кулонометрическим методом (разд. 3), или методом инфракрасной спектроскопии (разд. 4).

5.4. Обработка результатов

5.4.1. Массовую долю графита (Х 2) в процентах при определении его газообъемным методом вычисляют по формуле

где А и А 1 - показания шкалы эвдиометра после поглощения углекислого газа при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно;

K - поправочный коэффициент на температуру и давление;

m - масса навески, г.

Массовая доля графита (Х 3) в процентах при определении его кулонометрическим методом при навеске массой 0,5 г соответствует показанию цифрового табло прибора с учетом контрольного опыта; при навеске массой 0,25 г массовую долю графита вычисляют по формуле

Х 3 = (А - А 1) · 2,

при навеске массой 1,0 г массовую долю углерода вычисляют по формуле

где А и А 1 - показания табло при сжигании навески образца и контрольной пробы соответственно.

5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения графита приведены в табл. 2.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.08.88 № 3018

3. Стандарт соответствует СТ СЭВ 5284-85 в части стали углеродистой и чугуна нелегированного

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу № 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2006 г.

Объявления:

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ
И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ

Методы определения ванадия

ГОСТ 22536.12-88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Срок действия с 01.01.90

до 01.07.95

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле ванадия от 0,05 до 0,25 %), титриметрический (при массовой доле ванадия 0,02-0,25 %) и кулонометрический (при массовой доле ванадия 0,005-0,25 %) методы определения ванадия.

Экстракционно-фотометрический метод определения ванадия приведен в .

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм 3 .

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм 3 .

Натрий вольфрамовокислый 2-водный по ГОСТ 18289-78, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм 3 .

Стандартные растворы ванадия.

Раствор А: 2,296 г ванадиевокислого аммония растворяют в 100 см 3 воды, добавляют 2-4 капли аммиака, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 , разбавляют водой до метки и перемешивают.

1 см 3 раствора А содержит 0,001 г ванадия.

Раствор Б: 10 см 3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доводят до метки водой и тщательно перемешивают.

1 см 3 раствора Б содержит 0,0001 г ванадия.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г (при массовой доле ванадия 0,05-0,10 %) или 0,3 г (при массовой доле ванадия 0,10-0,25 %) помещают в коническую колбу вместимостью 100 см 3 и растворяют в 15 см 3 серной кислоты (1:4), при умеренном нагревании.

После полного растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора. Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое колбы охлаждают, приливают 30 см 3 воды и нагревают до растворения солей. Если есть осадок (графит, кремниевая кислота), его отфильтровывают и промывают пять-шесть раз горячей водой. Фильтр с осадком отбрасывают, а фильтрат выпаривают до объема 30-50 см 3 . Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 .

К охлажденному раствору прибавляют раствор марганцовокислого калия до образования устойчивой окраски. Через 3-5 мин избыток марганцовокислого калия восстанавливают раствором азотистокислого натрия, прибавляя его медленно по одной капле до обесцвечивания раствора при непрерывном перемешивании.

Затем приливают 5 см 3 фосфорной кислоты, нагревают раствор до кипения, прибавляют 10 см 3 раствора вольфрамовокислого натрия, выдерживают раствор при 80-90 °С в течение 2-3 мин, охлаждают, доливают до метки водой и перемешивают.

Оптическую плотность раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны 400 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 400-450 нм. В качестве раствора сравнения применяют раствор испытуемой пробы, приготовленный без добавления вольфрамовокислого натрия.

Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе и проведенным через все стадии анализа.

2.3.2. Построение градуировочного графика

В шесть конических колб вместимостью 100 см 3 помещают 0,3-0,5 г карбонильного железа в зависимости от навески пробы, в пять из них последовательно приливают стандартный раствор Б в количестве 2,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 см 3 , что соответствует 0 ,0002; 0,0004; 0,0005; 0,0006; 0,0008 г ванадия. Шестая навеска служит для проведения контрольного опыта.

В колбы приливают по 15 см 3 серной кислоты и растворяют железо при умеренном нагревании. Далее анализ проводят, как указано в п. .

В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта.

По найденным величинам оптической плотности и соответствующим значениям массы ванадия строят градуировочный график. Допускается построение градуировочного графика в координатах: оптическая плотность - массовая доля ванадия.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю ванадия (X 1

где m 1 - масса ванадия, найденная по градуировочному графику, г;

m - масса навески пробы, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .

3. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода

Метод основан на окислении ванадия (IV ) марганцовокислым калием в сернокислой среде и титровании ванадия (V ) раствором соли аммоний-железа (II ) сернокислого. Конечную точку титрования определяют амперометрически, потенциометрически или визуально.

3.2. Аппаратура и реактивы

Установка для потенциометрического или амперометрического титрования ванадия, обеспечивающая заданные метрологические характеристики точности определения.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или по ГОСТ 14262-78, разбавленная 1:1, 1:4 и 1:50.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 25 г/дм 3 .

Железо (II ) сернокислое 7-водное по ГОСТ 4148-78, свежеприготовленный раствор: 2 г сернокислого железа (II ) растворяют в воде, прибавляют 5 см 3 серной кислоты, разбавляют раствор до 100 см 3 и перемешивают.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, свежеприготовленный раствор с массовой концентрацией 20 г/дм 3 .

Мочевина по ГОСТ 6691-77, свежеприготовленный раствор с массовой концентрацией 200 г/дм 3 .

Натрий углекислый по ГОСТ 83-79, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3 .

Кислота фенилантраниловая, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3: 0,2 г фенилантраниловой кислоты растворяют в 100 см 3 горячего раствора углекислого натрия с массовой концентрацией 2 г/дм 3 .

Стандартные растворы ванадия - по п. .

Аммоний-железо (II ) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208-72, стандартные растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм 3 (раствор А) и 0,002 моль/дм 3 (раствор Б).

Раствор А: 4 г соли Мора растворяют в 1 дм 3 серной кислоты (1:50).

Раствор Б: 200 см 3 раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 , разбавляют до метки водой и перемешивают.

Массовую концентрацию раствора соли Мора устанавливают по стандартному раствору ванадия. Для этого 5-10 см 3 стандартного раствора ванадия А или 10-20 см 3 раствора Б помешают в стакан вместимостью 250 см 3 прибавляют 50-70 см 3 серной кислоты (1:4), 10 см 3 раствора сернокислого железа и проводят через все стадии анализа, как приведено в п. . Полученный раствор титруют соответствующим раствором соли Мора, устанавливая конечную точку титрования амперометрическим или потенциометрическим методом или визуально, как приведено в разд. .

Массовую концентрацию раствора соли Мора (T ), выраженную в граммах ванадия на один кубический сантиметр раствора вычисляют по формуле

где T - массовая концентрация стандартного раствора ванадия А или Б, г/см 3 ;

V 1 - объем стандартного раствора ванадия А или Б, взятый для установления массовой концентрации раствора соли Мора, см 3 ;

V - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование, см 3 .

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Навеску стали или чугуна массой 2 г (при массовой доле ванадия 0,02-0,05 %) или 1 г (при массовой доле ванадия 0,05-0,25 %) помещают в стакан вместимостью 250 см 3 , приливают 50-70 см 3 серной кислоты (1:4) и нагревают до полного растворения. К раствору прибавляют по каплям азотную кислоту до прек ращения вспенивания и дополнительно 2-3 см 3 . Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты, охлаждают. Обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до начала выделения паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, приливают 50-60 см 3 воды и нагревают до растворения солей.

Если образовался нерастворимый осадок, содержащий кремниевую кислоту и графит, то его отфильтровывают на фильтр «белая лента» и промывают 5-6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в стакан вместимостью 400 см 3 . Фильтр с осадком отбрасывают. К раствору в стакане добавляют 50 см 3 серной кислоты (1:4), охлаждают, добавляют 5-10 см 3 раствора сернокислого закисного железа, разбавляют водой до 150 см 3 и снова охлаждают до 17-20 °С.

К охлажденному раствору при постоянном перемешивании прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до устойчивой розовой окраски. Через 1-2 мин прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до полного исчезновения розовой окраски и немедленно прибавляют 10 см 3 мочевины.

Через 3 мин в раствор погружают выбранную пару электродов, (устанавливают при амперометрическом титровании необходимое напряжение), включают милливольтметр-микроамперметр, магнитную мешалку и титруют амперометрически или потенциометрически раствором соли Мора А или Б (в зависимости от массовой доли ванадия), прибавляя его небольшими порциями из микробюретки и отмечая показания прибора после каждого добавления титранта (при амперометрическом титровании или до резкого отклонения стрелки прибора (при потенциометрическом титровании).

При визуальном определении конечной точки титрования к раствору, подготовленному для титрования, прибавляют 5-6 капель раствора фенилантраниловой кислоты и титруют раствором соли Мора до перехода вишневой окраски раствора в желто-зеленую.

Во всех случаях прибавление раствора соли Мора производят из микробюретки небольшими порциями, а в конце титрования - по каплям.

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю ванадия (X 2 ) в процентах вычисляют по формуле

где Т - массовая концентрация раствора соли Мора, выраженная в г/см 3 ванадия;

V - объем раствора соли Мора, соответствующий конечной точке титрования, см 3 ;

m - масса навески пробы, г.

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .

4. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

4.1. Сущность метода

Метод основан на взаимодействии ванадия (V ) с электрохимически генерированными ионами железа (II ). Конечную точку титрования устанавливают биамперометрически с двумя поляризованными платиновыми электродами.

4.2. Аппаратура и реактивы

Потенциостат П-5827, П-5848 или любой другой, работающий в режиме заданного тока.

Установка для амперометрического титрования с двумя поляризованными индикаторными электродами.

Рабочий генераторный электрод - вольфрамовый с площадью видимой поверхности 1,0-2,0 см 3 .

Электрод вспомогательный платиновый, площадью 0,5-1,0 см 3 .

Индикаторная система: два одинаковых платиновых электрода площадью 1 см 3 .

Источник напряжения, обеспечивающий подачу напряжения на электроды не менее 100 мВ.

Секундомер по ГОСТ 5072-79.

Вольфрам металлический для генераторного электрода (чистота не менее 99 %).

Квасцы железоаммонийные по ГОСТ 4205-77, раствор с молярной концентрацией 0,5 моль/дм 3: 240 г железоаммонийных квасцов растворяют в 500 см 3 воды, осторожно приливают 100 см 3 серной кислоты и нагревают до полного растворения солей. Раствор охлаждают, доливают водой до 1 дм 3 , тщательно перемешивают и фильтруют через фильтр средней плотности.

Аммоний-железо (II ) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208-72, раствор с массовой концентрацией 12 г/дм 3: 12 г соли Мора растворяют в 400-500 см 3 воды, осторожно приливают 50 см 3 серной кислоты, охлаждают, доливают водой до 1 дм 3 , перемешивают и фильтруют через сухой фильтр средней плотности.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или ГОСТ 14262-78, раствор с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм 3 .

Остальные реактивы и растворы по п. .

4.3. Проведение анализа

Навеску стали или чугуна в зависимости от массовой доли ванадия (см. табл. ) растворяют и подготавливают раствор к титрованию до момента его охлаждения согласно п. .

К полученному раствору приливают 1-2 см 3 соли Мора.

Стакан с анализируемым раствором устанавливают на мешалку, включают перемешивание, прибавляют 10 см 3 раствора железоаммонийных квасцов, по каплям прибавляют раствор марганцовокислого калия до устойчивой в течение 1 мин розовой окраски раствора. Через 1-2 мин прибавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до полного исчезновения розовой окраски и немедленно 1-2 г мочевины.

Таблица 2

В стакан опускают генераторный и индикаторные электроды, накладывают на индикаторные электроды напряжение поляризации 50-100 мВ. В другой стакан, заполненный раствором серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм 3 , опускают платиновый электрод и замыкают цепь солевым мостиком, заполненным раствором серной кислоты той же концентрации.

Отмечают начальное положение индикатора измерительного прибора (микроамперметра), включенного в систему индикации конечной точки титрования, включают одновременно генераторный ток и секундомер. Электролиз ведут до тех пор, пока индикатор измерительного прибора не начнет отклоняться от первоначального положения. В этот момент выключают генераторный ток, одновременно останавливают секундомер и записывают показания индикатора (микроамперметра) и времени. В ходе титрования контролируют еще 2-3 раза показания индикаторной системы, включая генераторный ток и секундомер на 3-10 сек и записывая каждый раз показания.

Строят график зависимости показаний индикаторной системы от времени и находят время, соответствующее конечной точке титрования. Оно будет соответствовать точке пересечения прямолинейных участков обеих ветвей кривой.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю ванадия (Х 3) в процентах вычисляют по формуле Фарадея:

где F - число Фарадея (F = 96500 Кл);

A - атомная масса ванадия (А = 50,95 г);

n - число электронов, участвующих в восстановлении ванадия (n = 1);

I - сила генераторного тока, А;

t - время, соответствующее конечной точке титрования, с;

m - масса навески пробы, г.

4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в табл. .

ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ С БФГА ПРИ МАССОВОЙ ДОЛЕ 0,02-0,25 %

1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного в фиолетовый цвет комплексного соединения ванадия (V ) с N -фенилбензогидроксамовой кислотой в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 6 моль/дм 3 , экстрагировании его хлороформом и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 530 нм.

2. Аппаратура и реактивы

Аппаратура и реактивы - по п. настоящего стандарта с дополнениями.

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 или по ГОСТ 14261-77.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 или по ГОСТ 14262-78, разбавленная 1:4.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 или по ГОСТ 11125-84.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552-80.

N -фенилбензогидроксамовая кислота (БФГА), раствор с массовой концентрацией 2 г/дм 3 в хлороформе.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Хлороформ по ГОСТ 20015-84.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, раствор с массовой концентрацией 0,3 г/дм 3 .

Аммоний ванадиевокислый мета по ГОСТ 9336-75.

Стандартные растворы ванадия А и Б готовят как приведено в п. настоящего стандарта.

Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79.

3. Проведение анализа

3.1. Навеску стали или чугуна массой 0,5 г (при массовой доле ванадия 0,02-0,1 %) или 0,25 г (при массовой доле ванадия 0,1-0,25 %) помещают в стакан вместимостью 200 см 3 , прибавляют 30 см 3 серной кислоты (1:4), 5 см 3 ортофосфорной кислоты и растворяют при умеренном нагревании.

После полного растворения навески приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора. Раствор выпаривают до появления паров серной кислоты. Обмывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. Соли растворяют в 20 см 3 воды при нагревании, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доливают до метки водой и перемешивают. В случае анализа чугуна раствор фильтруют на фильтр средней плотности и промывают осадок 5-6 раз горячей водой, собирая фильтрат и промывные воды в мерную колбу вместимостью 100 см 3 . Фильтр с осадком отбрасывают.

Аликвотную часть раствора 15 см 3 помещают в делительную воронку вместимостью 100 см 3 , последовательно при перемешивании прибавляют раствор марганцовокислого калия до появления устойчивой розовой окраски и 3-4 капли в избыток, выдерживают в течение 1 мин, прибавляют 15 см 3 раствора соляной кислоты, 10 см 3 раствора БФГА в хлороформе и встряхивают в течение 1 мин.

Хлороформенный экстракт сливают в мерную колбу вместимостью 25 см 3 . К раствору в делительной воронке прибавляют 5 см 3 раствора БФГА в хлороформе и встряхивают в течение 30 с. Полученные экстракты объединяют, доливают хлороформом до метки, перемешивают и через 1 час измеряют оптическую плотность растворов на спектрофотометре при длине волны 530 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим область пропускания в интервале длин волн 500-560 нм. В качестве раствора сравнения используют хлороформ.

Результаты анализа вычисляют по градуировочному графику или методом сравнения со стандартным образцом, близким по составу к анализируемой пробе и проведенным через все стадии анализа.

Из значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают значение оптической плотности контрольного опыта.

3.2. Построение градуировочного графика

В шесть стаканов вместимостью 200 см 3 помещают 0,5 или 0,25 г карбонильного железа (в зависимости от навески пробы). В пять из них приливают 0,5; 1,0; 3,0; 5,0 и 7,0 см 3 стандартного раствора Б, что соответствует 0,00005; 0,00010; 0,00030; 0,00050; 0,00070 г ванадия. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. Во все стаканы приливают по 30 см 3 серной кислоты (1:4), 5 см 3 ортофосфорной кислоты и растворяют железо при умеренном нагревании. Далее поступают, как приведено в п.

ГОСТ 6552-80

ГОСТ 9147-80

ГОСТ 10484-78

ГОСТ 13610-79

ГОСТ 18300-87

ГОСТ 20490-75

ГОСТ 22300-76

ГОСТ 22536.0-87

ГОСТ 24363-80

ГОСТ 25336-82

Настоящий стандарт устанавливает газообъемный, кулонометрический методы и метод инфракрасной спектроскопии определения общего углерода и графита в углеродистой стали и нелегированном чугуне при массовой доле углерода и графита от 0,01 до 5,0%.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 22536.0-87 .

1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности 0,95) не превышает предела , приведенного в табл. 1 и 2, при выполнении следующих условий:

расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при доверительной вероятности =0,95) значения , приведенного в табл.1 или 2;

воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли углерода не должно отличаться от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности =0,85) значение , приведенное в табл.1 или 2.

При невыполнении одного из вышеуказанных условий проводят повторные измерения массовой доли углерода. 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 =0,95) значения , приведенного в табл.1, 2.

Таблица 1

						Допускаемые расхождения, %
Массовая доля углерода, %

Таблица 2

						Допускаемые расхождения, %
Массовая доля углерода, %

2. ГАЗООБЪЕМНЫЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески стали или чугуна в токе кислорода при 1250-1350 °С с последующим поглощением образующегося диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).

Массовую долю углерода определяют по разности первоначального объема газа и объема газа, полученного после поглощения диоксида углерода раствором гидроксида калия (натрия).

2.2. Определение углерода с применением эвдиометра со шкалой до 1,5% углерода

2.2.1. Аппаратура и реактивы

Установка для газообъемного определения углерода (см. чертеж), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1; промывной склянки, содержащей раствор марганцовокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм 2; промывной склянки с серной кислотой 3 (допускается проводить сухую очистку кислорода); для этого вместо склянок 2 и 3 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный диоксидом марганца, а во второй - ангидрон; горизонтальной трубчатой печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающей нагрев до температуры 1350 °С 4; металлического кожуха, в который заключена печь 5; терморегулятора типа ПСР или другого подобного типа 6; регулятора напряжения типа РНО-250-10 или другого подобного типа 7; фарфоровой или огнеупорной муллитокремнеземистой трубки длиной 750-800 мм с внутренним диаметром 20-22 мм, концы которой должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны 8; лодочки фарфоровой неглазурованной по ГОСТ 9147-80 9; стеклянного крана, с помощью которого регулируют скорость тока кислорода 10; стеклянной трубки (шаровидной или V-образной), заполненной стеклянной или хлопчатобумажной ватой для удержания твердых оксидов, уносимых из печи током кислорода 11; промывной склянки с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для поглощения сернистого газа (допускается применять в качестве фильтра-поглотителя стеклянную трубку, наполненную диоксидом марганца или гранулами гидроперита) 12; газоанализатора ГОУ-1 или КГА-4, включающего змеевиковый холодильник для охлаждения поступающей из печи газовой смеси (СО + О) 13; двухходового крана, соединяющего эвдиометр с холодильником, поглотительным сосудом и атмосферой 14; одноходового крана, соединяющего эвдиометр с атмосферой 15; эвдиометра 16 общей вместимостью 250 см. Эвдиометр имеет двойные стенки, пространство между которыми заполняется водой, благодаря чему уменьшается влияние температуры окружающей среды. Здесь же находится пустотелый поплавок, который при заполнении эвдиометра жидкостью поднимается и запирает верхнее отверстие. К узкой части эвдиометра прикреплена подвижная шкала для определения изменения объема газов при сжигании пробы. Шкала соответствует только тому эвдиометру, к которому она прилагается. Перенос ее на другой эвдиометр недопустим. Деление шкалы соответствует процентному содержанию углерода в 1 г исследуемого вещества. Эвдиометры градуированы при температуре 16 или 20 °С и атмосферном давлении 7448 Па (760 мм рт.ст.), поэтому для иных условий вводят поправку на температуру и атмосферное давление по соответствующей таблице, прилагаемой к газоанализатору; термометра для измерения температуры газов 17; сосуда для поглощения диоксида углерода 18, наполненного раствором гидроксида калия (натрия) и снабженного затворными клапанами-поплавками, которые закрывают поглотитель при его наполнении раствором гидроксида. Это устраняет возможность попадания раствора гидроксида калия (натрия) из поглотителя в эвдиометр. Поглотительный сосуд соединен с цилиндрическим сосудом, в который при наполнении поглотительного сосуда газовой смесью перекачивается раствор щелочи; уравнительной склянки 19 вместимостью 600-700 см для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью.

Чертеж

Барометр.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82 .

Муфельная печь типа СНОЛ по нормативно-технической документации или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °С в течение 24 ч, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3-4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами. Крючок из низкоуглеродистой жаропрочной проволоки диаметром 3-5 мм, длиной 500-600 мм, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее.

Кислород по ГОСТ 5583-78 .

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 , раствор с массовой концентрацией 20 г/дм и разбавленная 4:1.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75 , раствор с массовой концентрацией 40 г/дм в растворе гидроксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм.

Калия гидроксид по ГОСТ 24363-80 или натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77 , раствор с массовой концентрацией 400 г/дм.

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220-75 , раствор с массовой концентрацией 150 г/дм в серной кислоте, разбавленной 4:1.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77 .

Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм.

Кальций хлористый.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg(СlO).

Гидроперит.

Марганца диоксид по ГОСТ 4470-79 .

Бария гидроксид по ГОСТ 4107-78 .

Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76 .

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87 .

Ацетон по ГОСТ 2603-79 .

Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм, подкисленный 2-3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2-3 капли раствора метилового оранжевого.

Плавни: олово по ГОСТ 860-75 или медь по ГОСТ 546-79 , железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 , а также оксиды этих металлов.

Допускается применение других плавней. Все плавни должны быть проверены на содержание углерода, которое не должно превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли углерода, приведенных в табл. 1 ил

2.2.2. Подготовка к анализу

Установку (см. чертеж) приводят в рабочее состояние. Нагревают печь до рабочей температуры и прокаливают фарфоровую трубку по всей длине. Затем концы трубок закрывают с обеих сторон хорошо подогнанными резиновыми пробками или металлическими затворами, в отверстия которых вставлены стеклянные или латунные трубки. Проверяют герметичность установки. Для этого один конец фарфоровой трубки соединяют резиновым шлангом через склянки для очистки кислорода с кислородным баллоном, содержащим кислород, а второй - с газоанализатором. После этого установку проверяют на полную герметичность при рабочей температуре печи. Поглотительный сосуд наполняют раствором гидроксида калия (натрия), а в уравнительную склянку наливают 400-500 см раствора хлористого натрия или раствора серной кислоты. Переход красного цвета индикатора в желтый свидетельствует о проникновении в эвдиометр раствора щелочи из поглотительного сосуда. В этом случае жидкость в бюретке необходимо немедленно заменить свежей.

После каждой замены жидкости сжигают несколько проб с высоким содержанием углерода и пропускают газы через эвдиометр в уравнительную склянку для насыщения углекислым газом содержащегося в ней раствора, в противном случае первые результаты определения углерода после наполнения уравнительной склянки свежей жидкостью могут оказаться заниженными.

Затем двухходовой кран 14 ставят в положение, разобщающее эвдиометр, поглотительный сосуд и холодильник. Открыв кран 15, соединяющий эвдиометр с атмосферой, поднимают уравнительную склянку; эвдиометр наполняется жидкостью. После этого кран 15 закрывают, а кран 14 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с поглотительным сосудом.

Опустив уравнительную склянку, дают стечь в нее жидкости из эвдиометра. При этом повышается уровень раствора щелочи в поглотительном сосуде и поднимается поплавок. Как только поплавок закроет выход из поглотительного сосуда, краны 14 и 15 ставят в положение, при котором эвдиометр соединяется с атмосферой. Поднимая уравнительную склянку, наполняют эвдиометр жидкостью до верхнего предела, после чего закрывают кран 15, а уравнительную склянку опускают.

Если установка герметична, уровни растворов в поглотительном сосуде и эвдиометре остаются без изменения в течение 10-15 мин. Если жидкость в эвдиометре опускается, то это означает, что газоанализатор негерметичен. Его следует разобрать, тщательно протереть краны мягкой тканью, смазать вакуумной смазкой и проверку повторить.

Вату в шаре 11 следует менять по мере загрязнения.

Для контроля правильности результатов анализа в начале работы и через каждые 2-3 ч сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна в присутствии плавня. Затем сжигают навеску плавня для установления поправки контрольного опыта.

Перед сжиганием пробы устанавливают нулевой уровень раствора в эвдиометре и уравнительной склянке. Для этого, повернув кран 14, соединяют эвдиометр с атмосферой и дают жидкости в бюретке и уравнительной склянке установиться на одном уровне.

Подвижную шкалу эвдиометра устанавливают так, чтобы мениски жидкости в обоих сосудах находились на нулевом делении шкалы. Нулевое положение растворов проверяют перед каждым определением содержания углерода.

Перед сжиганием каждой навески печь соединяют с атмосферой через кран 14 и, открыв кран 10, соединяющий печь с системой для очистки кислорода, пропускают кислород в течение 1-2 мин, после чего закрывают краны 10 и 14.

При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают фарфоровые лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3-5 мин, охлаждают и хранят их в эксикаторе.

2.2.3. Проведение анализа

Навеску массой 0,5-1,0 г стали или 0,25-0,50 г чугуна помещают в фарфоровую лодочку, сверху покрывают равномерным слоем одного из плавней в количестве 0,5-1,0 г и с помощью крючка вводят в наиболее нагретую часть фарфоровой трубки, конец которой закрывают пробкой, соединяя таким образом печь с кислородным баллоном и газоанализатором.



Через 10-20 с после ввода лодочки в трубку (время, необходимое, чтобы лодочка и навеска приняли температуру печи) пропускают через трубку предварительно очищенный кислород со скоростью пропускания 0,2-0,4 дм/мин (0,03 кгс/см) в течение 1 мин.

С помощью крана 14 на некоторое время разъединяют холодильник 13 и эвдиометр 16 с тем, чтобы сжигание проходило при некотором избытке кислорода. Затем кран 14 ставят в положение, при котором газовая смесь поступает в эвдиометр. Газовую смесь подают в эвдиометр во время сжигания пробы периодически при помощи зажима.

Уравнительную склянку ставят на подставку в верхней части газоанализатора и оставляют ее в таком положении, пока кислород и продукты горения не вытеснят жидкость из верхней части эвдиометра. Затем уравнительную склянку ставят в нижнее положение (на подставку) и оставляют в этом положении до тех пор, пока уровень жидкости не опустится примерно до деления шкалы 0,20. Разъединяют пробку с фарфоровой трубкой и извлекают из трубки лодочку. При этом уровень жидкости должен установиться в эвдиометре на нулевом делении шкалы, а в уравнительной склянке - на одной горизонтали с ним. Затем, меняя положение крана 14, переводят газовую смесь из эвдиометра в поглотительный сосуд 18, следя за тем, чтобы в верхней части эвдиометра не оставалось пузырьков газа.

Из поглотительного сосуда 18 остаток газа вновь перекачивают в эвдиометр. Эту операцию повторяют еще раз. Затем устанавливают кран 14 в положение полного разъединения эвдиометра с поглотительным сосудом и измеряют объем газа в эвдиометре. Для этого жидкость в уравнительной склянке и эвдиометре устанавливают на одном уровне, дают выдержку 1 мин, чтобы стекла жидкость, оставшаяся на стенках эвдиометра, после чего, уравняв точно мениски, по шкале эвдиометра определяют объем поглощенного диоксида углерода (пропорциональный содержанию углерода в анализируемом материале), записывая соответствующее деление шкалы. Резиновый шланг, соединяющий эвдиометр с уравнительной склянкой, должен находиться в горизонтальном положении на столе. Отмечают температуру газа в бюретке и атмосферное давление. Освобождают бюретку из газа и подготавливают аппарат для последующего сжигания.

Проверку температуры и давления проводят каждые 1,0-1,5 ч.

При анализе высокоуглеродистой стали и чугуна для контроля полноты сгорания углерода дополнительно дожигают навеску, повторно отбирают газ из печи и определяют содержание в нем углерода. Результаты, полученные при двух отборах, суммируют и принимают за окончательный результат.

2.3. Определение углерода (0,01-0,20%) с применением эвдиометра со шкалой до 0,25 % углерода

2.3.1. Аппаратура и реактивы

Аппаратура, реактивы, растворы и схема установки - по п.2.2.1 с дополнениями.

Электропечь двухтрубчатая.

Фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые трубки № 7 или № 8, неглазурованные, длиной 750-800 мм, внутренним диаметром 20-22 мм. Одна из них служит для очистки кислорода от примесей, содержащих углерод, другая - для сжигания навесок стали.

Для очистки газов, поступающих из первой трубки, служат две промывные склянки: заполненные раствором гидроксида бария для поглощения диоксида углерода, содержащегося в техническом кислороде, и с концентрированной серной кислотой - для поглощения влаги.

Эвдиометр со шкалой 0,25% углерода.

Уравнительная склянка с боковой трубкой, заполненная раствором серной кислоты.

Бария гидроксид по ГОСТ 4107-78 , раствор с массовой концентрацией 50 г/дм.

2.3.2. Подготовка аппаратуры

Перед началом работы установку приводят в рабочее состояние. Концы фарфоровых трубок закрывают резиновыми пробками со вставленными в них стеклянными или латунными трубками. Один конец фарфоровой трубки, предназначенной для очистки кислорода от примесей, содержащих углерод, соединяют резиновым шлангом через очистительные склянки с кислородным баллоном, другой конец через склянки для очистки газов соединяют с одним концом фарфоровой трубки, предназначенной для сжигания навесок. Второй конец трубки для сжигания с помощью резинового шланга соединяют с газоанализатором. После этого установку проверяют на герметичность при рабочей температуре как приведено в п.2.2.2.

2.3.3. Проведение анализа

Навеску стали массой 1 г, предварительно промытую эфиром, этиловым спиртом или ацетоном и высушенную, помещают в фарфоровую лодочку, заранее прокаленную в токе кислорода при рабочей температуре, и далее проводят анализ как приведено в п.2.2.3.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Находят поправку на температуру и давление для условий, в которых проводилось определение массовой доли углерода.

Массовую долю углерода () в процентах вычисляют по формуле

где и - показания шкалы эвдиометра после поглощения диоксида углерода при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно, %;

- поправочный коэффициент на температуру и атмосферное давление, выбирается в соответствии с условиями градуировки прибора;

- масса навески образца, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода для стали приведены в табл. 1, для чугуна в табл.2.

3. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С, поглощении образовавшегося диоксида углерода поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрования, необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально массовой доле углерода в навеске пробы.

3.2. Аппаратура и реактивы

Кулонометрическая установка типа АН 7529, АН 7560 со всеми принадлежностями (кулонометр, поглотительные сосуды, рН-метр, корректор массы) или любого другого типа, обеспечивающая необходимую точность результатов анализа.

Горизонтальная трубчатая печь любого типа, обеспечивающая нагрев до температуры 1350 °С.

Кислород по ГОСТ 5583-78 .

Трубки фарфоровые или огнеупорные муллитокремнеземистые - по нормативно-технической документации длиной 600-800 мм, внутренним диаметром 20-22 мм.

Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80 .

Муфельная печь типа СНОЛ по нормативно-технической документации или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Лодочки фарфоровые предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °С в течение суток, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3-4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающим веществом.

При необходимости, непосредственно перед анализом прокаливают лодочки в токе кислорода при рабочей температуре в течение 3-5 мин. Прокаленные лодочки хранят в эксикаторе.

Марганца диоксид по ГОСТ 4470-79 .

Свинец гранулированный по нормативно-технической документации.

Гидроперит по нормативно-технической документации.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87 .

3.3. Проведение анализа

Прибор подготавливают к работе в соответствии с инструкцией и проводят его градуировку по стандартным образцам. Для удаления следов углерода из установки перед началом анализа через установку пропускают кислород и прокаливают трубку. Пропускание кислорода и прокаливание трубки проводят до получения минимального постоянного показания прибора.

При анализе пробы с массовой долей углерода менее 0,10% необходима дополнительная очистка от диоксида серы. Для этого в фильтр-поглотитель, находящийся между поглотительным сосудом и печью, помещают диоксид марганца или гидроперит. Допускается использовать свинец для устранения влияния серы при ее массовой доле менее 0,03%. Для этого после установления фарфоровой трубки и при каждой последующей ее замене сжигают навеску свинца.

Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают 2-3 навески стандартного образца стали и чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой.

Навеску пробы массой, установленной в зависимости от типа кулонометрической установки, помещают в фарфоровую лодочку и покрывают равномерным слоем плавня. Соотношение масс навесок плавня и пробы составляет 0,5:1 или 1:1.

При анализе углеродистых сталей допускается проводить сжигание навески пробы без плавня.

При анализе стали с массовой долей углерода менее 0,2% стружку пробы при необходимости промывают эфиром или спиртом, или ацетоном, высушивают и отбирают навеску.

Лодочку с навеской и плавнем помещают в рабочую часть печи и сжигают пробу в токе кислорода при температуре 1250-1350 °С.

Анализ считают законченным, если показания прибора не изменяются в течение 1 мин или изменяются на величину холостого счета прибора.

3.4. Обработка результатов

Массовую долю углерода определяют по цифровому табло анализатора за вычетом результата контрольного опыта.

3.5. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. 1 и 2. Метод применяют при разногласиях в оценке качества углеродистой стали и нелегированного чугуна.

4. МЕТОД ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

4.1. Сущность метода

Метод основан на сжигании навески пробы в токе кислорода при температуре 1350-1700 °С и определении количества образовавшегося диоксида углерода путем измерения поглощенной им инфракрасной радиации.

4.2. Аппаратура и реактивы

Автоматический анализатор, основанный на абсорбции инфракрасной радиации, любого типа со всеми принадлежностями.

Плавень и вспомогательные материалы в зависимости от типа применяемого анализатора.

4.3. Проведение анализа

Перед проведением анализа проводят градуировку прибора по стандартным образцам.

Анализ проводят в зависимости от типа анализатора.

Для контроля правильности результатов анализа перед началом работы и через каждые 2-3 ч во время работы сжигают 2-3 навески стандартного образца стали или чугуна с известной массовой долей углерода и близкой к определяемой.

4.4. Обработка результатов

4.4.1. Массовую долю углерода определяют по цифровому указателю анализатора за вычетом результата контрольного опыта.

4.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли углерода приведены в табл. 1 и 2.

5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАФИТА

5.1. Сущность метода

Метод основан на свойстве графита не растворяться при растворении пробы чугуна или стали в разбавленной азотной кислоте. Осадок отфильтровывают, высушивают, сжигают в токе кислорода и определяют массовую долю графита газообъемным или кулонометрическим методом, или методом инфракрасной спектроскопии.

5.2. Аппаратура и реактивы

Аппаратура, реактивы и растворы - по п.2.2.1, с дополнениями.

Насос Комовского или любого другого типа - для создания разрежения при фильтровании.

Асбест для фильтрования. Волокнистый асбест режут на кусочки длиной примерно 10 мм и обрабатывают при кипячении соляной кислотой по ГОСТ 3118-77 до тех пор, пока новые порции кислоты не перестанут окрашиваться в желтый цвет, свидетельствующий о наличии железа. После чего асбест отмывают от кислоты горячей водой, сушат и прокаливают при 800-850 °С в течение 0,5-1,0 ч до полного выгорания углерода. Необходимо проверить асбест на содержание углерода, сжигая его в печи в таком же количестве, как и при проведении анализа.
ГОСТ 6552-80 .

5.3. Проведение анализа

Взятую из анализа стружку чугуна тщательно растирают в агатовой ступке и просеивают через сито с размером отверстий 0,10 мм. Оставшиеся крупные частички растирают до тех пор, пока вся стружка не пройдет через сито. Пробу усредняют.

Стальную стружку, предназначенную для определения содержания углерода отжига, не растирают.

Подготовленную стружку чугуна или стали массой в зависимости от предполагаемой массовой доли графита (см. табл. 3) помещают в стакан вместимостью 200-250 см и растворяют в азотной кислоте (1:1), накрыв стакан часовым стеклом. Если растворение протекает бурно, стакан погружают в сосуд с холодной водой и после прекращения бурной реакции продолжают растворение при умеренном нагревании.

Таблица 3

Массовая доля графита, %		Масса навески пробы, г	Объем раствора азотной кислоты для растворения, см
	до 0,5 включ.

Если выпадает значительный осадок кремниевой кислоты, прибавляют 1-2 см фтористоводородной кислоты и продолжают нагревание.

Растворение считают законченным, когда прекращается выделение бурых паров оксидов азота (при этом взмученный осадок должен медленно опускаться на дно стакана). В этом случае содержимое доводят до кипения, приливают 100 см горячей воды и вновь доводят до кипения. Горячий раствор сливают через асбестовый фильтр, специально обработанный и помещенный в фарфоровый тигель с сетчатым дном, или через стеклянную воронку с фарфоровой фильтровальной пластинкой. Фильтрование проводят под вакуумом. Осадок графита промывают в стакане 4-5 раз горячей водой, подкисленной несколькими каплями азотной кислоты, и переносят на фильтр. Приставшие частицы осадка снимают кусочком асбеста при помощи стеклянной палочки или пинцета. После этого осадок и асбестовый фильтр промывают горячей водой 70-80 °С до отрицательной реакции на азотную кислоту (при смешивании на фарфоровой пластинке одной капли промывной жидкости с двумя каплями дифениламина не должно быть окрашивания).

Осадок графита вместе с асбестом количественно переносят пинцетом в фарфоровую лодочку, предварительно прокаленную в токе кислорода, и высушивают в сушильном шкафу при 105-110 °С в течение 30-40 мин.

Высушенный осадок графита сжигают в трубчатой печи, и дальнейшее определение заканчивают газообъемным методом (разд. 2), или кулонометрическим методом (разд. 3), или методом инфракрасной спектроскопии (разд.4).

5.4. Обработка результатов

5.4.1. Массовую долю графита () в процентах при определении его газообъемным методом вычисляют по формуле

где и - показания шкалы эвдиометра после поглощения углекислого газа при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно;

- поправочный коэффициент на температуру и давление;

- масса навески, г.

Массовая доля графита () в процентах при определении его кулонометрическим методом при навеске массой 0,5 г соответствует показанию цифрового табло прибора с учетом контрольного опыта; при навеске массой 0,25 г массовую долю графита вычисляют по формуле

при навеске массой 1,0 г массовую долю углерода вычисляют по формуле

где и - показания табло при сжигании навески образца и контрольной пробы соответственно.

5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения графита приведены в табл. 2.



Текст документа сверен по:
официальное издание
Сталь углеродистая и чугун нелегированный.
Методы анализа: Сб. ГОСТов. -
М.: Издательство стандартов, 1989