GOST 22536.4-88

GOST 22536.4−88 Acier au carbone et fonte non alliée. Méthodes de dosage du silicium

GOST 22536.4−88

Groupe B09

NORME D'ÉTAT DE L'UNION DE LA SSR


ACIER AU CARBONE ET FONTE NON ALLIÉE

Méthodes de dosage du silicium

Acier au carbone et fonte non alliée.
Méthodes de dosage du silicium

OKSTU 0809

Valable à partir du 01.01.90
jusqu'au 01.07.95*
______________________________
* Date d'expiration supprimée
selon le protocole N 4-93 du Conseil interétatique
sur la normalisation, la métrologie et la certification.
(IUS N 4, 1994). - Notez "CODE".

INFORMATIONS DONNÉES

1. DÉVELOPPÉ ET INTRODUIT par le Ministère de la métallurgie ferreuse de l'URSS

INTERPRÈTES

DK Nesterov, Ph.D. technologie. les sciences; S.I. Rudyuk , Ph.D. technologie. les sciences; S.V. Spirina , Ph.D. chim. sciences (responsable thématique); VF Kovalenko , Ph.D. technologie. les sciences; N.N. Gritsenko , Ph.D. chim. les sciences; L.I. Berezovaya ; OM Kirzhner

2. APPROUVÉ ET INTRODUIT PAR Décret du Comité d'État de l'URSS pour les normes du 25.08.88 N 3018

3. REMPLACER GOST 22536 .4−77

4. RÉGLEMENTATION DE RÉFÉRENCE ET DOCUMENTS TECHNIQUES

La présente Norme internationale établit des méthodes gravimétriques (avec une fraction massique de silicium de 0,1 à 4,0 %) et photométriques (avec une fraction massique de silicium de 0,005 à 1,0 %) pour la détermination du silicium.

1. EXIGENCES GÉNÉRALES

1.1. Exigences générales pour les méthodes d'analyse - selon GOST 22536 .0-87.

1.2. L'erreur du résultat de l'analyse (à un niveau de confiance =0,95) ne dépasse pas la limite données dans le tableau. 1 dans les conditions suivantes :

l'écart entre les résultats de deux (trois) mesures parallèles ne doit pas dépasser (à un niveau de confiance =0,95) valeurs données dans le tableau. une;

la valeur de la fraction massique de silicium reproduite dans l'échantillon standard ne doit pas différer de celle certifiée de plus de la valeur admissible (avec une probabilité de confiance =0,85) valeur donnée dans le tableau. une.

Si l'une des conditions ci-dessus n'est pas remplie, des mesures répétées de la fraction massique de silicium sont effectuées. Si, lors de mesures répétées, les exigences d'exactitude des résultats ne sont pas remplies, les résultats de l'analyse sont reconnus comme incorrects, les mesures sont arrêtées jusqu'à ce que les causes qui ont provoqué la violation du cours normal de l'analyse soient identifiées et éliminées .

L'écart entre les deux résultats moyens de l'analyse effectuée dans des conditions différentes (par exemple, avec contrôle intralaboratoire de la reproductibilité) ne doit pas dépasser (à un niveau de confiance =0,95) valeurs données dans le tableau. une.

Tableau 1

2. MÉTHODE GRAVIMÉTRIQUE DE DOSAGE DU SILICIUM

2.1. Essence de méthode

La méthode est basée sur l'isolement du silicium sous forme d'acide silicique polymérisé à partir d'une solution acide, sa déshydratation et la pesée du dioxyde de silicium résultant.

2.2. Matériel et réactifs

Laboratoire de fours à résistance électrique.

Acide chlorhydrique selon GOST 3118-77 ou selon GOST 14261-77 et dilué 1:1 et 1:50.

Acide sulfurique selon GOST 4204-77 et dilué 1:1, 1:2 et 1:4.

Acide nitrique selon GOST 4461–77 ou selon GOST 11125–84 et dilué 1:2.

Acide perchlorique, qualité analytique ou x. h.

Acide fluorhydrique selon GOST 10484–78 .

Thiocyanate d'ammonium selon GOST 19522–74 , solution de concentration massique de 50 g/dm .

Produits techniques en métaux nobles et alliages selon GOST 6563–75 .

2.3. Réalisation d'une analyse

2.3.1. Un échantillon d'acier ou de fonte, selon la fraction massique de silicium (voir tableau. 2) est placé dans un verre d'une capacité de 250−300 cm et procéder à la dissolution de l'échantillon et à l'isolement de l'acide silicique selon l'une des méthodes décrites ci-dessous.

Tableau 2

2.3.2. Méthode à l'acide sulfurique

15-25 cm sont versés dans un verre avec un échantillon l'acide sulfurique (1:4), et chauffé jusqu'à complète dissolution de l'échantillon. Ajouter de l'acide nitrique jusqu'à ce que le moussage de la solution s'arrête et 20 cm acide sulfurique (1:1). Le contenu du verre est évaporé jusqu'à l'apparition de fumées blanches d'acide sulfurique, que l'on laisse reposer pendant 5 à 8 minutes. Ensuite, le verre est retiré du poêle, refroidi et 10 cm sont soigneusement coulés le long des parois du verre. acide chlorhydrique, en remuant doucement le contenu. Après 4-5 minutes, verser 50-70 cm eau chaude, couvrir le verre avec un verre de montre et chauffer en remuant jusqu'à ce que les sels se dissolvent. Le précipité est immédiatement filtré sur un filtre "ruban blanc" additionné d'un peu de papier filtre et lavé avec de l'acide chlorhydrique chaud (1:50) jusqu'à ce que l'eau de lavage réagisse négativement au fer (test avec une solution de thiocyanate d'ammonium), puis 3 à 5 fois avec de l'eau chaude. Conservez le filtre avec des sédiments.

Le filtrat, ainsi que les lavages, sont transférés dans un bêcher dans lequel la dissolution a été effectuée, et l'acide silicique est en outre isolé en évaporant la solution et en filtrant le précipité comme décrit ci-dessus.

Les filtres contenant des précipités basiques et supplémentaires sont placés dans un creuset en platine, séchés, incinérés et calcinés à une température de 1000 à 1100°C jusqu'à poids constant.

Le creuset avec le précipité est refroidi dans un dessiccateur et pesé. Ensuite, le précipité est humidifié avec 3 à 5 gouttes d'eau, en le versant le long des parois du creuset, ajoutez 3 à 5 gouttes d'acide sulfurique (1: 2) et 3 à 5 cm acide hydrofluorique. Le contenu du creuset est soigneusement, sans laisser bouillir, évaporé jusqu'à ce que cesse le dégagement de fumées blanches d'acide sulfurique. Ensuite, le creuset est calciné à une température de 1 000 à 1 100 °C jusqu'à poids constant, refroidi dans un dessiccateur et pesé. Simultanément à l'analyse, une expérience de contrôle de la contamination des réactifs est réalisée.

2.3.3. Méthode à l'acide sulfurique

30-50 cm sont versés dans un verre avec un échantillon acide chlorhydrique (1:1) et chauffé jusqu'à dissolution de l'échantillon, puis une petite quantité d'acide nitrique est ajoutée goutte à goutte jusqu'à ce que le moussage de la solution s'arrête et la solution est évaporée à sec.

Le résidu sec refroidi est humidifié avec 20 cm sulfurique (1:1) et chauffé jusqu'à l'apparition de fumées blanches d'acide sulfurique, que l'on laisse reposer pendant 3 à 5 minutes. Le verre est retiré du poêle, refroidi, soigneusement coulé le long des parois du verre 15 cm acide chlorhydrique, en remuant doucement le contenu du verre. Après 1-2 minutes, 120-130 cm sont versés l'eau chaude et chauffée jusqu'à ce que les sels se dissolvent. De plus, l'analyse est effectuée comme décrit au paragraphe 2.3.2.

2.3.4. Méthode à l'acide perchlorique

15-20 cm sont versés dans un verre avec un échantillon l'acide nitrique (1:2), couvrir le bécher avec du verre et chauffer jusqu'à dissolution de l'échantillon. Si l'échantillon ne se dissout pas bien, ajouter 10-15 cm d'acide chlorhydrique. Après dissolution de l'échantillon, ajouter 20-40 cm perchlorique, recouvrir à nouveau le bécher de verre et évaporer jusqu'à l'apparition de fumées blanches d'acide perchlorique, que l'on laisse reposer pendant 15 à 20 minutes. Ensuite, le verre est refroidi, soigneusement versé 15-20 cm acide chlorhydrique, 50-70 cm eau chaude, en remuant légèrement le contenu du verre et chauffée jusqu'à ce que les sels se dissolvent à 60-70 ° C (pas plus de 4-6 minutes). De plus, l'analyse est effectuée comme indiqué au paragraphe 2.3.2.

2.4. Traitement des résultats

2.4.1. Fraction massique de silicium ( ) en pourcentage est calculé par la formule

,

où est la masse du creuset avec un précipité de dioxyde de silicium, g;

est la masse du creuset avec le résidu après traitement à l'acide fluorhydrique, g ;

est la masse du creuset avec le précipité obtenu dans l'expérience témoin, g,

est la masse du creuset avec le résidu obtenu dans l'expérience témoin après traitement à l'acide fluorhydrique, g ;

est le poids de l'échantillon, g ;

0,4674 est le facteur de conversion du dioxyde de silicium en silicium.

2.4.2. Les normes de précision et les normes de contrôle de précision pour déterminer la fraction massique de silicium sont données dans le tableau. une.

3. MÉTHODE PHOTOMÉTRIQUE DE DOSAGE DU SILICIUM

(avec une fraction massique de silicium de 0,01 à 0,05%)

3.1. Essence de méthode

La méthode est basée sur la formation d'un complexe de silicomolybdène en milieu légèrement acide, sa réduction par l'acide ascorbique ou la thiourée en présence de sulfate de cuivre en bleu de silicomolybdène, et la mesure de la densité optique d'une solution colorée à une longueur d'onde de 810 nm.

3.2. Matériel et réactifs

Colorimètre photoélectrique ou spectrophotomètre.

Acide sulfurique selon GOST 4204–77 , dilué 1:3, 1:8.

Carbonate de sodium GOST 83–79 .

Acide oxalique selon GOST 22180–76 , solution avec une concentration massique de 80 g/dm .

Acide chlorhydrique selon GOST 3118–77 et dilué 1:3.

Molybdate d'ammonium selon GOST 3765–78 , recristallisé dans l'alcool, solution avec une concentration massique de 50 g/dm .

Recristallisation du molybdate d'ammonium : 250 g de molybdate d'ammonium sont dissous dans 400 ml eau à 70−80 °C. La solution chaude est filtrée à travers un filtre à ruban bleu dans un bécher contenant 300 ml alcool éthylique. La solution est refroidie et maintenue sous eau courante pendant 1 heure Les cristaux précipités sont filtrés sur un entonnoir Büchner avec un filtre "bande blanche". Les cristaux sont lavés 2 à 3 fois avec de l'alcool éthylique par portions de 20 à 30 cm et sécher à l'air.

Alcool éthylique rectifié selon GOST 5962-67 ou GOST 18300-87 .

Fer carbonyle radiotechnique selon GOST 13610–79 .

Acide ascorbique, solution à une concentration massique de 50 g/dm , fraîchement préparée.

Thiourée selon GOST 6344-73 , solution avec une concentration massique de 100 g / dm .

Sulfate de cuivre (II) pentahydraté selon GOST 4165–78 , solution avec une concentration massique de 4 g / dm dans l'acide sulfurique dilué 1:3.

Hydroxyde de sodium selon GOST 4328-77 , solution avec une concentration massique de 100 g / dm .

Gélatine selon GOST 11293–78 , solution avec une concentration massique de 5–10 g/dm .

Dioxyde de silicium selon GOST 9428–73 , calciné à 1000–1100 °C.

Le reste de l'équipement et des réactifs conformément à la clause 2.2.

Solutions étalons de silicium

Solution A : 0,2140 g de dioxyde de silicium sont fondus dans un creuset en platine avec 2 g de carbonate de sodium anhydre. La masse fondue est lessivée dans de l'eau chaude, ajouter 40 cm solution d'hydroxyde de sodium avec une concentration massique de 100 g / dm , transvaser la solution dans une fiole jaugée d'une contenance de 1 dm , diluer au trait avec de l'eau et mélanger.

1cm solution contient 0,0001 g de silicium.

Solution B : 50 cm solution, A est placé dans une fiole jaugée d'une capacité de 250 ml , diluer au trait avec de l'eau et mélanger.

1cm la solution B contient 0,000020 g de silicium.

Les solutions sont stockées dans des récipients en plastique.

Etablissement de la concentration massique de la solution étalon de silicium A : 50 cm la solution standard est placée dans un bécher d'une capacité de 200 ml , verser 30 cm acide chlorhydrique, évaporé en sels humides, ajouter 10 ml l'acide chlorhydrique et à nouveau évaporé en sels humides. Le bécher avec le précipité est refroidi à 50 °C, 10 cm acide chlorhydrique et 1-2 cm solution de gélatine. Après 1 min ajouter encore 2 cm gélatine, mélanger et laisser reposer 10 minutes. Ajouter ensuite 50 cm eau chaude, mélanger, après 10 minutes, ajouter la même quantité d'eau chaude et mélanger à nouveau, après quoi il est filtré à travers un filtre «ruban blanc» avec une masse de papier filtre, lavé 8 à 10 fois avec de l'acide chlorhydrique (1:50), et 4 à 5 fois avec de l'eau chaude.

Placer le filtre avec le précipité dans un creuset en platine puis procéder comme décrit au paragraphe 2.3.2, y compris en traitant le précipité de silice obtenu avec de l'acide fluorhydrique.

La concentration massique de la solution étalon de silicium ( ), exprimé en g/cm , calculé par la formule

,

où est le volume de solution de silicium standard pris pour analyse, cm ;

est la masse du creuset avec un précipité de dioxyde de silicium, g;

est la masse du creuset avec le résidu après traitement à l'acide fluorhydrique, g ;

est la masse du creuset avec le précipité obtenu dans l'expérience témoin, g ;

est la masse du creuset avec le résidu obtenu dans l'expérience témoin après traitement à l'acide fluorhydrique, g ;

est le poids de l'échantillon, g ;

0,4674 - facteur de conversion du dioxyde de silicium en silicium

3.3. Réalisation d'une analyse

3.3.1. Un échantillon d'acier ou de fonte, selon la fraction massique de silicium (voir tableau 3), est placé dans une fiole conique d'une contenance de 100 cm , verser 10-15 cm l'acide sulfurique (1:8), et chauffé dans un bain-marie, empêchant la solution de bouillir.

Tableau 3

Après dissolution de l'échantillon, de l'acide nitrique est ajouté goutte à goutte jusqu'à ce que le moussage de la solution s'arrête et en excès de 1 à 2 gouttes. Les parois du ballon sont lavées avec une petite quantité d'eau et la solution continue à être chauffée pendant 3 à 5 min, sans ébullition, jusqu'à ce que les oxydes d'azote soient éliminés. La solution est filtrée à travers un filtre à ruban blanc dans une fiole jaugée de 100 ml. et laver le précipité sur le filtre 3-4 fois avec de petites portions d'eau chaude, ajouter jusqu'à la marque avec de l'eau et mélanger.

Deux aliquotes de la solution (voir tableau 3) sont placées dans des fioles jaugées d'une capacité de 50 ml (avec une fraction massique de silicium de 0,01 à 0,05%) ou 100 cm (lorsque la fraction massique de silicium est supérieure à 0,05%), 10 cm solution de molybdate d'ammonium, agitée et incubée pendant 15 minutes pour former un hétéropolyacide molybdène-silicique jaune. Puis les flacons sont coulés strictement dans l'ordre indiqué, en agitant après ajout de chaque réactif : 10 ml acide sulfurique (1:3), 5 cm solution d'acide oxalique, 5 cm solution d'acide ascorbique, diluer au volume avec de l'eau et mélanger. Après 30 minutes, la densité optique de la solution colorée est mesurée sur un spectrophotomètre à une longueur d'onde de 810 nm ou sur un colorimètre photoélectrique avec un filtre de lumière ayant une transmission maximale dans la gamme de longueurs d'onde de 600 à 650 nm. Comme solution de référence, on utilise la deuxième aliquote de la solution de l'échantillon analysé, à laquelle sont ajoutés tous les réactifs, à l'exception du molybdate d'ammonium.

Pour réduire la forme jaune de l'hétéropolyacide molybdène-silicium, la thiourée peut être utilisée en présence de sulfate de cuivre. Dans ce cas, après avoir maintenu la solution pendant 15 minutes, 10 cm solution de sulfate de cuivre, mélanger, verser 5 cm solution de thiourée, diluer au volume avec de l'eau et mélanger. Après 3-5 min, la densité optique est mesurée comme décrit ci-dessus. Comme solution de référence, on utilise la deuxième aliquote de la solution de l'échantillon analysé, à laquelle sont ajoutés tous les réactifs, à l'exception du molybdate d'ammonium.

Simultanément à l'analyse, une expérience de contrôle de la contamination des réactifs est réalisée.

De la valeur de la densité optique de la solution analysée soustraire la valeur de la densité optique de la solution de l'expérience témoin.

La masse de silicium est trouvée par une courbe d'étalonnage ou par comparaison avec un échantillon standard de composition proche de l'échantillon analysé et réalisée à toutes les étapes de l'analyse.

par.

3.3.2. Construction d'un graphe d'étalonnage

Avec une fraction massique de silicium de 0,01 à 0,05%

En sept fioles coniques de 100 ml placer 0,5 g de fer carbonyle. Six d'entre eux sont ajoutés séquentiellement 2; quatre ; 6 ; 9; 12; 15cm la solution étalon B, qui correspond à 0,000040 ; 0,000080 ; 0,000120 ; 0,000180 ; 0,000240 ; 0,000300 g de silicium. Le septième flacon est utilisé pour l'expérience de contrôle.

10-15 cm sont versés dans les flacons solution d'acide sulfurique (1:8), puis effectuer l'analyse conformément à la clause 3.3.1.

Avec une fraction massique de silicium de 0,05 à 1%

En sept fioles coniques de 100 ml placer 0,1 à 0,3 g de fer carbonyle, en fonction de la portion pesée de l'échantillon analysé. Six d'entre eux sont ajoutés séquentiellement 1; 3 ; 5 ; sept; Dix; 12cm la solution étalon A, qui correspond à 0,00010 ; 0,00030 ; 0,00050 ; 0,00070 ; 0,00100 ; 0,00120 g de silicium. Le septième flacon est utilisé pour l'expérience de contrôle.

10-15 cm sont versés dans les flacons solution d'acide sulfurique (1:8) puis effectuer l'analyse conformément à la clause 3.3.1.

Sur la base des valeurs trouvées de la densité optique et des valeurs correspondantes de la masse de silicium, un graphique d'étalonnage est construit. Il est permis de construire un graphe d'étalonnage dans les coordonnées : densité optique - fraction massique de silicium.

3.4. Traitement des résultats

3.4.1. Fraction massique de silicium ( ) en pourcentage est calculé par la formule

,

où est la masse de silicium dans l'échantillon analysé, trouvée à partir de la courbe d'étalonnage, g ;

- poids de l'échantillon, g.

3.4.2. Les normes et standards de contrôle de la précision de la détermination de la fraction massique de silicium sont indiqués dans le tableau. une.

4. MÉTHODE PHOTOMÉTRIQUE POUR LE DOSAGE DU SILICIUM SOUS FORME DE COMPLEXE SILICIUM-MOLYBDÈNE (À UNE FRACTION MASSIQUE DE SILICIUM 0,005-0,1 %)

4.1. Essence de méthode

La méthode est basée sur la formation d'un complexe silico-molybdène et sa réduction en bleu de molybdène avec du fer (II), formé en dissolvant une partie d'un échantillon dans un milieu légèrement acide et en mesurant la densité optique d'une solution colorée à une longueur d'onde de 810 nm.

4.2. Matériel et réactifs

Acide sulfurique selon GOST 4204–77 , dilué 1:20.

Les réactifs restants - conformément aux paragraphes 2.2 et 3.2.

4.3. Réalisation d'une analyse

4.3.1. Un échantillon d'acier ou de fonte, selon la fraction massique de silicium (voir tableau 4), est placé dans une fiole conique d'une contenance de 100 cm , couvrir d'un verre de montre et dissoudre dans 15-20 cm acide sulfurique (1:20) avec chauffage modéré au bain-marie.

Tableau 4

Pour éviter une éventuelle oxydation du fer en fer ferrique lorsque l'échantillon est dissous, le contact avec des substances oxydantes ne doit pas être autorisé. Après dissolution complète de l'échantillon, la solution est rapidement filtrée sur filtre "ruban blanc" dans une fiole jaugée de 100 ml. refroidir, compléter au trait avec de l'eau et mélanger. Aliquot 10-20 cm (voir tableau. 4) est placé dans une fiole jaugée d'une contenance de 50 ml , verser lentement 10 cm solution de molybdate d'ammonium et agité. Après 3-5 minutes, verser délicatement 10 cm acide sulfurique (1:4), ajouter immédiatement jusqu'au trait de jauge avec de l'eau et mélanger.

Après 15 à 20 min, la densité optique de la solution est mesurée sur un spectrophotomètre à une longueur d'onde de 810 nm ou sur un photoélectrocolorimètre avec un filtre de lumière ayant une transmission maximale dans la gamme de 600 à 650 nm. L'eau est utilisée comme solution de référence. Simultanément à l'analyse, une expérience de contrôle de la contamination des réactifs est réalisée.

De la valeur de la densité optique de la solution analysée soustraire la valeur de la densité optique de la solution de l'expérience témoin.

La masse de silicium est trouvée selon la courbe d'étalonnage ou par comparaison avec un échantillon standard, de composition proche de l'échantillon analysé et réalisée à toutes les étapes de l'analyse.

4.3.2. Construction d'un graphe d'étalonnage

En sept fioles coniques de 100 ml placer 0,25 à 0,5 g de fer carbonyle, en fonction de la portion pesée de l'échantillon analysé. Six d'entre eux sont coulés séquentiellement 1 ; 3 ; 6 ; 9; 12; 15cm la solution étalon B, qui correspond à 0,000020 ; 0,000060 ; 0,000120 ; 0,000180 ; 0,000240 ; 0,000300 g de silicium. 15-20 cm sont versés dans les flacons l'acide sulfurique (1:20) puis effectuer l'analyse comme indiqué au paragraphe 4.3.1. Le septième flacon est utilisé pour préparer une solution de l'expérience témoin.

Sur la base des valeurs trouvées de la densité optique et des valeurs correspondantes de la masse de silicium, un graphique d'étalonnage est construit. Il est permis de construire un graphique d'étalonnage dans les coordonnées densité optique - fraction massique de silicium.

4.4. Traitement des résultats

4.4.1. Fraction massique ( ) le pourcentage de silicium est calculé par la formule

,

où est la masse de silicium dans l'échantillon analysé, trouvée à partir du graphique d'étalonnage ;

- poids de l'échantillon, g.

4.4.2. Les normes de précision et les normes de contrôle de précision pour déterminer la fraction massique de silicium sont données dans le tableau. une.