СССР
Государственный стандарт от 04 августа 1978 года № ГОСТ 14021.4-78

ГОСТ 14021.4-78 Ферробор. Методы определения кремния (с Изменениями N 1, 2)

Принят
Государственным комитетом СССР по стандартам
24 августа 1978 года
Разработан
Министерством черной металлургии СССР
04 августа 1978 года
    ГОСТ 14021.4-78
    Группа В19
    МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
    ФЕРРОБОР
    Методы определения кремния
    Ferroboron.
    Methods for the determination of silicon
    ОКСТУ 0809
    Дата введения 1980-01-01
    ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
    1.РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР РАЗРАБОТЧИКИ
    И.К.Майборода, В.В.Мирошниченко
    2.УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.08.78 N 2330
    3.Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2205-80
    4.ВЗАМЕН ГОСТ 14021.4-68
    5.ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
    Обозначение НТД, на который дана ссылка Номер пункта
    ГОСТ 1277-75 2.2
    ГОСТ 2222-78 2.2
    ГОСТ 3118-77 2.2, 3.2
    ГОСТ 3765-78 3.2
    ГОСТ 4204-77 2.2
    ГОСТ 4332-76 2.2, 3.2
    ГОСТ 9428-73 3.2
    ГОСТ 9656-75 3.2
    ГОСТ 10484-78 2.2
    ГОСТ 11293-89 2.2
    ГОСТ 20490-75 3.2
    ГОСТ 25207-85 1.2
    ГОСТ 28473-90 1.1

    6.Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
    7.ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1999 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в августе 1981 г., мае 1989 г. (ИУС 11-81, 8-89)
    Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический соляно-сернокислый (при массовой доле кремния от 2,0 до 20%) и фотоколориметрический (при массовой доле кремния от 0,5 до 4,0%) методы определения кремния в ферроборе, применяющемся для легирования сталей и сплавов.
    (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
    якорь
    1.ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
    1.1.Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.
    (Измененная редакция, Изм. N 2).
    1.2.Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 25207.
    (Введен дополнительно, Изм. N 2).
    якорь
    2.ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ СОЛЯНО-СЕРНОКИСЛЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
    2.1.Сущность метода
    Метод основан на переводе ферробора в растворимое состояние спеканием с содой и сплавлением с пероксидом натрия. После выщелачивания раствор нейтрализуют соляной кислотой, затем добавляют серной кислоты и выпаривают до выделения сернокислых паров.
    После фильтрования, промывки, озоления и прокаливания осадок трижды обрабатывают метанолом, прокаливают и взвешивают. Кремний обрабатывают плавиковой кислотой и прокаливают.
    2.2.Реактивы и растворы
    Натрия пероксид.
    Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332.
    Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:2.
    Кислота серная по ГОСТ 4204.
    Желатин пищевой по ГОСТ 11293, раствор с массовой долей 1%.
    Метанол-яд по ГОСТ 2222.
    Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
    Аммоний роданистый, раствор с массовой долей 20%.
    Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор с массовой долей 0,25%.
    (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
    2.3.Проведение анализа
    Навеску ферробора массой 0,5 г марки ФБ-2 или ФБ-3 помещают в железный или никелевый тигель, смешивают с 5-6 г пероксида натрия, помещают в более холодную часть муфельной печи. Затем тигель продвигают в горячую часть муфельной печи и сплавляют при 800-850 °С, периодически перемешивая плав круговым движением тигля. Когда плав станет жидким, тигель выдерживают в печи 3-4 мин.
    При анализе ферробора марок ФБ-3 и ФБ-2 во избежание вспышек при сплавлении навеску массой 0,5 г помещают в железный или никелевый тигель, в котором находятся 3 г углекислого калия-натрия, содержимое тигля перемешивают, сверху покрывают 1 г углекислого калия-натрия (или содой) и спекают в муфельной печи при 750-800 °С до расплавления. Содержимое тигля охлаждают, добавляют 5-6 г пероксида натрия и сплавляют при 800-850 °С, периодически перемешивая плав круговым движением тигля. Когда плав станет жидким, тигель выдерживают в печи 3-4 мин.
    Тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 500-600 см, накрывают стакан часовым стеклом и выщелачивают плав в 100-150 см дистиллированной воды. Тигель и часовое стекло обмывают горячей подкисленной водой.
    Раствор нейтрализуют соляной кислотой (примерно 25-30 см), приливают 30 см концентрированной серной кислоты, перемешивают и выпаривают до выделения густых паров серного ангидрида в течение 3-5 мин. После охлаждения сернокислые соли растворяют при нагревании в 150-200 см воды.
    Кремниевую кислоту отфильтровывают через фильтр "белая лента". Осадок промывают горячей соляной кислотой, разбавленной 2:100 до отрицательной реакции промывных вод на железо (по реакции с роданистым аммонием), затем 3-4 раза горячей водой до отрицательной реакции на ион хлора (проба с азотнокислым серебром).
    Фильтрат и промывные воды переносят в стакан, в котором вели определение. Раствор выпаривают до выделения густых паров серного ангидрида в течение 3-5 мин. Сернокислые соли растворяют в 150-200 см воды при нагревании, приливают 10 см раствора желатина, перемешивают, дают постоять в теплом месте 5-7 мин, фильтруют и промывают. Дополнительно выделенный осадок присоединяют к основному осадку кремниевой кислоты. Объединенные фильтры с осадками помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 1000 °С. Тигель с осадком охлаждают, осадок смачивают двумя каплями соляной кислоты, приливают 5 см метанола и выпаривают досуха на слабо нагретой плите, закрытой асбестом. Обработку метанолом повторяют еще два раза. Высушенный осадок прокаливают при 1000-1100 °С до постоянной массы.
    Тигель с осадком охлаждают и взвешивают. Осадок смачивают 2-3 каплями воды, добавляют пять капель серной кислоты, 5-6 см фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля до удаления паров серной кислоты. Затем тигель прокаливают при 1000-1100 °С до постоянной массы. Параллельно ведут контрольное определение массовой доли кремния в реактив
    ах.
    2.4.Обработка результатов
    2.4.1.Массовую долю кремния в ферроборе () в процентах вычисляют по формуле
    ,
    где - масса тигля с осадком двуокиси кремния с примесями, г;
    - масса тигля с осадком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
    - масса тигля с осадком контрольного опыта, г;
    - масса пустого тигля для контрольного опыта, г;
    - коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний;
    - масса навески, г.
    2.4.2.Нормы точности и нормативы контроля точности при определении массовой доли кремния приведены в таблице.
    %
    Массовая доля кремния Погрешность результатов анализа Допускаемое расхождение
    результатов двух анализов двух параллельных определений трех параллельных определений результатов анализа стандартного образца и аттестованного значения
    От 0,5 до 1,0 включ. 0,04 0,05 0,04 0,05 0,03
    Св. 1,0 " 2,0 " 0,06 0,07 0,06 0,07 0,04
    " 2,0 " 5 " 0,09 0,11 0,09 0,11 0,06
    " 5 " 10 " 0,13 0,17 0,14 0,17 0,09
    " 10 " 20 " 0,22 0,28 0,23 0,28 0,14

    (Измененная редакция, Изм. N 2).
    якорь
    3.ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
    3.1.Сущность метода
    Метод основан на реакции образования желтой кремнемолибденовой гетерополикислоты с последующим восстановлением ее смесью кислот аскорбиновой и лимонной до молибденовой сини и измерении оптической плотности при длине волны 725 нм или от 620 до 700 нм.
    (Измененная редакция, Изм. N 1).
    3.2.Аппаратура, реактивы и растворы
    Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
    Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 3 моль/дм.
    Кислота борная по ГОСТ 9656.
    Кислота аскорбиновая.
    Кислота лимонная.
    Смесь восстановительная; готовят следующим образом: 1 г аскорбиновой и 5 г лимонной кислоты растворяют в 100 см воды.
    Калий-натрий углекислый безводный по ГОСТ 4332.
    Натрия пероксид.
    Кремния двуокись по ГОСТ 9428, прокаленная.
    Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массовой долей 5%, свежеприготовленный.
    Смесь для сплавления готовят следующим образом: две части углекислого безводного калия-натрия смешивают с одной частью борной кислоты и одной частью пероксида натрия. Хорошо перемешивают.
    Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор 0,05 моль/дм.
    Стандартные растворы кремния.
    Раствор А; готовят следующим образом: 0,215 г прокаленной двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 2,5 г углекислого натрия и выщелачивают плав в растворе с массовой долей 1% соды, затем переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают до метки раствором с массовой долей 1% углекислого натрия и хорошо перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.
    1 см раствора А содержит 0,0001 г кремния.
    Отбирают 100 см раствора А, устанавливают массовую концентрацию гравиметрическим методом: солянокислотным, хлорнокислотным или сернокислотным с двойным выпариванием.
    Раствор Б; готовят следующим образом: 10 см раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки раствором с массовой долей 1% углекислого натрия и перемешивают.
    1 см раствора Б содержит 0,00001 г кремния.
    (Измененная редакция, Изм. N 1,
    2). 
    3.3.Проведение анализа
    3.3.1.Навеску ферробора массой 0,1 г помещают в стеклоуглеродистый или железный тигель, смешивают с 2,5 г смеси для сплавления. Тигель помещают в более холодную часть муфельной печи и круговыми движениями перемешивают содержимое тигля до расплавления смеси. Затем продвигают тигель в горячую часть муфельной печи и проводят сплавление при 800-850 °С в течение 5 мин. Охлажденный тигель помещают в полиэтиленовый стакан, приливают 80 см горячего раствора соляной кислоты. После растворения плава к раствору прибавляют пять капель раствора перманганата калия (для полного разложения перекиси водорода), переносят раствор в мерную колбу вместимостью 250 см, переливают раствор в стакан, в котором вели растворение.
    Аликвотную часть раствора 3-5 см помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 50 см воды, 5 см раствора молибденовокислого аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см свежеприготовленной восстановительной смеси, доводят до метки водой. Через 40 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром (при длине волны от 620 до 700 нм) или спектрофотометре (при длине волны 725 нм). В качестве раствора сравнения применяют раствор контрольного опыта. Массовую долю кремния находят по градуировочному графику
    .
    3.3.2.Построение градуировочного графика
    Для построения градуировочного графика в пять мерных колб из шести вместимостью по 100 см помещают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см стандартного раствора Б, в шестую мерную колбу раствор не приливают. В колбы приливают 1,5 см раствора соляной кислоты, 50 см воды, 5 см раствора молибденовокислого аммония, перемешивают и через 10 мин приливают 5 см раствора восстановительной смеси, доливают водой до метки. Через 40 мин измеряют оптическую плотность анализируемого раствора, как указано выше. В качестве раствора сравнения применяют раствор шестой мерной колбы.
    По найденным значениям оптической плотности строят градуировочный график.
    3.3.1, 3.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
    3.4.Обработка результатов
    3.4.1.Массовую долю кремния () в ферроборе в процентах вычисляют по формуле
    ,
    где - масса кремния, найденная по градуировочному графику, г;
    - масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.
    3.4.2.Абсолютные допускаемые расхождения между результатами параллельных определений не должны превышать значений, указанных в таблице.
    (Измененная редакция, Изм. N 1).