ГОСТ 2604.3-83

Группа В09



                 М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й                                   С Т А Н Д А Р Т


                                         ЧУГУН ЛЕГИРОВАНН Ы Й

                                         Методы определения кремния                             ГОСТ
                                                                                              2604. 3 -8 3
                                                 Alloy cast iron.
                                       Methods for determ ination o f silicon

                 МКС 77.080.10
                 ОКСТУ 0809

                                                                                             Д ата введения 01.07.84



                      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).

                                                           I. ОБЩ ИЕ ТРЕБОВАНИЯ

                       1.1. Обшие требования к методам анализа — по ГОСТ 28473.
                       1.2. Погрешность результата анализа (при доверительной вероятности Р = 0,95) не превышает
                 предела, приведенного в таблице при выполнении следующих условий:
                      расхождение результатов двух (трех) параллельных измерений не должно превышать (при дове­
                 рительной вероятности /, = 0,95) значения d, (d.), приведенного в таблице;
                       воспроизведенное в стандартном образце значение массовой доли элемента не должно отличаться
                 от аттестованного более чем на допускаемое (при доверительной вероятности Р = 0.85) значение 5,
                 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), нс должно превышать (при доверительной
                 вероятности Р= 0,95) значения dK, приведенного в таблице.
                       (Введен дополнительно, Изм. .V? 2).

                                 2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

                      2.1 . С у щ н о с т ь м е т о д а
                      Метод основан на образовании желтого кремнемолибденового комплекса, восстановлении этого
                 соединения аскорбиновой кислотой до крем не молибденовой сини и измерении оптической плотности
                 окрашенного раствора.
                      Мешающее влияние фосфорномалнбденового комплекса устраняется добавлением щавелевой кис­
                 лоты при растворении в соляной кислоте и лимонной — при растворении в серной кислоте. Мышьяко-
                 аомолибденовый комплекс образуется только при температуре кипения раствора.
                      (Измененная редакция, Изм. № 1).
                      2.2. А п п а р а т у р а , р е а к т и в ы и р а с т в о р ы
                      Спектрофотометр или фотоэлектрокалори метр.

                 Издание официальное                                                        Перепечатка воспрещена
                      *
                                                                         63



купить манжеты

С. 2 ГОСТ 2604.3-83

      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/см'.
      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 аскорби­
новой кислот растворяют в 100 см* воды.
      Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 1:20.
      Железо карбонильное, ос. ч.
      Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765. раствор с массовой концентрацией 0,05 г/см3,
перекристатлизоваппый из спиртового раствора.
      Перекристаллизация молибденовокислого аммония: 250 г малибденовокислого аммония растворяют
в 400 см3 воды при 70—80 “С. Горячий раствор фильтруют через плотный фильтр «синяя лента» в
стакан, содержащий 300 см ' этилового спирта. Раствор охлаждают и выдерживают в проточной воде в
течение 1 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронку Бюхнера с фильтром средней плотно­
сти «белая лента». Кристаллы промывают два—три раза этиловым спиртом порциями по 20—30 см' 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, прибааляют 2 г углекислого натрия, перемешивают, закрывают крышкой и сплав­
ляют при 1000—1100 “С. Тигель охлаждают, ополаскивают снаружи юлой, помещают в стакан вмести­
мостью 250—300 см', приливают 50—60 см» воды и нагревают до полного растворения плава.
      Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см ', фильтр про­
мывают 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 посу­
де.
      Определение массовой концентрации стандартного раствора: 50 см» стандартного раствора поме­
шают 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 <[юрмуле
                                      |</п, - от,) - {mi —Wj)| • 0.4675
                                Т   *   ----------- 55----------- •

где от, — масса тигля с осадком двуокиси кремния, г;
   от, — масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
   от* — масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;
   от, — масса тигля с остатком в контрольном опыте после обработки фтористоводородной кисло­
           той, г,
0.4675 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
   50 — объем стандартного раствора, взятого для анализа, см3.
      (Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
       2.3. П р о в е д е н и е а н а л и з а
      2.3.1. Определение кремния (0,05— 1,0%)
      Навеску чугуна массой 0,2 г помешают в стакан или коническую колбу вместимостью 100 см3,
приливают 20 см ' соляной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане 3—5 мин. Приливают 1 см’
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 см' и промы­
вают осадок на фильтре 3—4 раза небольшими порциями горячей воды.
      Фильтр с осадком помешают 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.
                                                М

ГОСТ 2604.3-83 С. 3

     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 раст­
вор 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 раствор;» молибденовокислого аммония: раствор второй колбы исполь­
зуют в качестве раствора сравнения. Пояадение осадка или легкой опалесценции при добавлении
молибденовокислого аммония свидетельствует о pH 1,3—1,5, необходимом для образования кремне­
молибденового комплекса.
      Через 15 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают последова­
тельно 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 конт­
рольного опыта находят массу кремния по градуировочному графику.
      (Измененная редакция, Изм. № 2).
     2.3.2. Построение градуировочного графика
      В восемь стаканов вместимостью 100 см3 помешают 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, охлажлают, доливают
водой до метки и перемешивают.
      В восемь мерных колб вместимостью 100 см3 помешают аликвотные части раствора по 10 см3, по
50 см3 воды и по 10 см3 раствора молибденовокислого аммония. Появление осадка или легкой опалес­
ценции при добавлении молибденовокислого аммония свидетельствует о pH 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 градуировоч­
ный 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 см3серной 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. охлажлают 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 %.
                                                                                          Т а б л и ц а Iа
     Массонам доля         Масса навески        Масса маисскм кдрбо-      Аликвотная часть аналитнруе-
      кремния. %            чугуна, г            пильного железа. ?            мого рае гпора, ем'
    O r 0.05 д о 0,5            0.2                     0.2                          10
    Св. 0.5 » 5.0               0,1                     0,1                          5
9-1893                                             65

С. 4 ГОСТ 2604.3-83

      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) им (красный светофильтр) в
кювете оптимального размера относительно раствора сравнения.
      По найденному значению оптической плотности исследуемого раствора с учетом поправки конт­
рольного 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 соответ­
ствии 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 дате 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 см' фотометриру-
емого 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 см3в
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. О б р а б о т к а р е з у л ь т а т о в
      2.4.1. Массовую долю кремния (X ) в процентах вычисляют по формуле
                                             X =—       100.
                                                т,
где т — масса кремния, найденная по градуировочному графику, г;
  w, — 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. I.
     (Измененная редакция, Изм. № 2).

                 3. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

     3.1 . С у щ и о с т ь м е т о д а
     Метод основан на выделении кремния в процессе конденсационной полимеризации в виде крем­
ниевой кислоты, ее дальнейшей дегидратации высушиванием и прокаливанием, и взвешивании полу­
ченной безводной полимерной двуокиси кремния.
     3.2. А п п а р а т у р а , р е а к т и в ы и р а с т в о р ы
     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. П р о в е д е н и е а н а л и з а
     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 %) или 0,5 г (при массовой доле кремния свыше 6.0 до 20,0 %)
помешают в стакан вместимостью 300—400 см3, осторожно приливают 30—75 см3 смеси кислот и
накрывают часовым стеклом.
                                                   66