一种高碳铬铁中铬含量的检测方法与流程

1.本发明涉及分析检测技术领域，尤其涉及一种高碳铬铁中铬含量的检测方法。


背景技术：

2.铬铁合金是生产不锈钢不可缺少的原料，随着冶炼不锈钢氩氧炉脱碳精炼技术的发展，不锈钢生产所用的低碳铬铁合金逐渐被高碳铬铁所取代。高碳铬铁可以提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度；改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性。铬元素直接影响钢的产品质量，因此非常有必要对高碳铬铁中铬的含量进行检测，以保证含铬合金钢、不锈钢等各种钢铁的生产质量。
3.目前测定铬铁合金中铬含量，主要通过过氧化钠对试样进行熔融，该方法的分析准确度较高，但过氧化钠氧化性太强，易发生爆燃，操作过程中需低温缓慢加热，导致操作步骤比较繁琐，分析时间长，并要求分析者操作水平较高，难以完成大量合金化验任务。因此，亟需寻找一种分析结果准确度高、操作简单、分析时间短的检测方法，对降低检测成本、保证钢铁质量具有重要意义。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，采用氢氧化钾进行熔融分解试样，保证熔融试样的均匀性，显著简化了操作步骤，缩短了分析时间。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
7.步骤一、将氢氧化钾和待测试样分别加入到第一坩埚中混合均匀，再将所述第一坩埚放嵌套于第二坩埚中，形成试样套锅；
8.步骤二、将所述试样套锅升温至680℃～720℃熔融20min～30min，得熔融液套锅；
9.步骤三、将所述熔融液套锅冷却后移入置有60℃～80℃蒸馏水的容器中，加入硫酸溶液进行反应，反应结束后，取出第一坩埚和第二坩埚，得试样溶液；
10.步骤四、在所述试样溶液中加入磷酸溶液、硫酸锰溶液、硝酸银溶液和过硫酸铵溶液，第一次煮沸，再加入氯化钠溶液，第二次煮沸，冷却，得待测液；
11.步骤五、在所述待测液中加入n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，采用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至反应终点，按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0012][0013]
式(i)中：
[0014]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/l；
[0015]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；
[0016]
m-待测试样的质量，g；
[0017]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0018]
相对于现有技术，本技术提供的高碳铬铁中铬含量的检测方法，具有以下优势：
[0019]
本技术以氢氧化钾对高碳铬铁进行熔融分解试样，再采用硫酸进行酸化，此时铬多以六价呈现溶液为清亮的橙色，然后加入磷酸，此时在磷酸介质中，残余的低价铬被过硫酸铵全部氧化为六价铬，以硫酸锰监测铬是否完全被氧化成六价铬，当待测液的颜色为玫瑰红色时表明铬全部被氧化成六价铬，再以n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，以硫酸亚铁铵标准溶液与六价铬进行还原反应，当溶液颜色由玫瑰红色变为亮绿色为反应终点。
[0020]
本技术以氢氧化钾代替过氧化钠减少了爆燃的几率，且无需专业的操作人员，实现了在任意场合进行快速检测高碳铬铁中铬含量的目的，同时采用套锅的方式避免试样在熔融过程中外溢丢量的问题，保证了碱熔试样的稳定性和快速性，大大提高了检测结果的准确性。
[0021]
本发明提供的检测方法操作简单、计算简便，并且准确率高，重现性好。
[0022]
可选的，所述第二坩埚的最大直径与所述第一坩埚的最大直径的长度差为1cm～2cm，所述第二坩埚的高度与所述第一坩埚的高度差≥0.5cm。
[0023]
通过优选的第一坩埚和第二坩埚的尺寸差异，保证试样在熔融反应时不出现外溢丢量的现象。
[0024]
可选的，所述氢氧化钾与所述待测试样的质量比为4～5:0.1。
[0025]
本技术中采用的氢氧化钾为碱熔试剂，保证熔融液的均匀性，同时还显著降低了经济成本(过氧化钠与待测试样的质量比为8:0.1)。
[0026]
本技术中在加入氢氧化钾与待测试样时，保证氢氧化钾与待测试样混合均匀。在本发明中，本技术优选的加入方式为：先在第一坩埚底部放置20wt％-25wt％的氢氧化钾，再放置待测试样，轻轻摇动坩埚混匀，最后再放置剩余的氢氧化钾，保证氢氧化钾与待测试样在熔融过程中混合均匀。
[0027]
可选的，步骤二中，所述试样套锅的升温速率为15～25℃/min。
[0028]
本技术优选的升温速率既能保证氢氧化钾和待测试样熔融更均匀，还减少了升温时间，简化了操作难度。
[0029]
在本技术中，优选的熔融装置为马弗炉，将所述待测试样放置于常温的马弗炉中，进行升温熔融。
[0030]
可选的，所述硫酸溶液与所述待测试样的体积质量比为18～22:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述硫酸溶液的浓度为0.9g/ml～0.95g/ml。
[0031]
本技术通过优选的硫酸的浓度与加入量，保证熔融液均匀分散，得到清亮的溶液，也保证坩埚上均没有残留，进而保证检测结果的准确性。
[0032]
在本技术中，优选的硫酸的浓度为1+1硫酸，即采用浓度为1.84g/ml的硫酸与水等比例混合。
[0033]
可选的，所述磷酸溶液与所述待测试样的体积质量比为4～6:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述磷酸溶液的浓度为1.6g/ml～1.7g/ml。
[0034]
本技术通过优选的磷酸溶液的浓度和加入量，保证反应环境处于酸性环境中，保证氧化反应的顺利进行。
[0035]
可选的，所述硫酸锰溶液与所述待测试样的体积质量比为0.8～1.2:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述硫酸锰溶液的浓度为3.5wt％～4.5wt％。
[0036]
因铬被氧化成六价铬没有明显的标识，难以判断铬有没有完全被氧化，所以在反应体系中加入硫酸锰，过硫酸铵先氧化铬离子，再氧化锰离子，当锰离子被氧化使得溶液变成玫瑰红以后即代表铬离子完全被氧化成六价铬了。
[0037]
可选的，所述硝酸银溶液与所述待测试样的体积质量比为5～7:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述硝酸银溶液的浓度为2wt％～3wt％。
[0038]
在本发明中，所述硝酸银溶液贮存于棕色瓶中，每次使用前现配；所述硝酸银溶液颜色发黑则不能使用，需重新配制。
[0039]
可选的，所述过硫酸铵溶液与所述待测试样的体积质量比为18～22:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述过硫酸铵溶液的浓度为24wt％～26wt％。
[0040]
本技术通过优选的过硫酸铵的浓度与加入量，保证将体系中的铬均被氧化成六价铬。
[0041]
可选的，所述氯化钠溶液与所述待测试样的体积质量比为7～10:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g，且所述氯化钠溶液的浓度为4.5wt％～5.5wt％。
[0042]
可选的，所述n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的浓度为0.2wt％。
[0043]
本技术中，优选的n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的制备过程为：称取0.2gn-苯代邻氨基苯甲酸和0.2g碳酸钠置于烧杯中，加水20ml，加热溶解，用水稀释至100ml，混匀。
[0044]
可选的，所述硫酸亚铁铵标准溶液的浓度为0.1mol/l。
[0045]
本技术中，优选的硫酸亚铁铵标准溶液的制备过程为：称取40g硫酸亚铁铵溶于(5+95)硫酸溶液中，用(5+95)硫酸溶定容至1l的容量瓶中混匀备用。
[0046]
可选的，步骤二中，所述冷却的条件为：于10℃～30℃条件下冷却3min～5min。
[0047]
可选的，步骤四中，所述冷却的条件为：将第二次煮沸的试样溶液于10℃～30℃的空气条件下冷却至10℃～30℃。
[0048]
可选的，所述第一次煮沸的时间为5min～8min。
[0049]
可选的，所述第二次煮沸的时间为8min～10min。
[0050]
通过优选的煮沸时间保证氧化反应顺利进行，得到清亮的溶液。
[0051]
可选的，所述蒸馏水与所述待测试样的体积质量比为80～120:0.1，其中体积的单位为ml，质量的单位为g。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]
图1是本发明实施例提供的套锅的示意图。
具体实施方式
[0054]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0055]
实施例1
[0056]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
[0057]
步骤一、称取1.0g氢氧化钾置于第一坩埚底部，再准确称取0.1000gzbt367标准样品放置到第一坩埚中，轻轻摇动坩埚混匀，最后再放置3.5g氢氧化钾，再将所述第一坩埚放嵌套于第二坩埚中，形成试样套锅，其中所述第二坩埚的最大直径与所述第一坩埚的最大直径的长度差为1.5cm，所述第二坩埚的高度与所述第一坩埚的高度差为0.5cm，套锅的示意图如图1所示；
[0058]
步骤二、将所述试样套锅置于马弗炉中，随冷炉按照20℃/min的升温速率升温至700℃熔融25min，得熔融液套锅；
[0059]
步骤三、将所述熔融液套锅在20℃条件下冷却4min后移入置有100ml、70℃蒸馏水的烧杯中，缓慢加入1+1硫酸溶液20ml进行反应，待溶液清亮、坩埚中均没有残余，反应结束后，水洗取出第一坩埚和第二坩埚，得试样溶液；
[0060]
步骤四、在所述试样溶液中加入5ml浓度为1.69g/ml的磷酸溶液、1ml浓度为4wt％的硫酸锰溶液、5ml浓度为2.5wt％的硝酸银溶液和20ml浓度为25wt％的过硫酸铵溶液，煮沸7min至稳定的玫瑰红色，再加入8ml的浓度为5wt％氯化钠溶液，煮沸9min，冷却至20℃，得待测液；
[0061]
步骤五、在所述待测液中加入2滴浓度为0.2wt％的n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，采用浓度为0.1mol/l硫酸亚铁铵标准溶液滴定至反应终点，由玫瑰红色变为亮绿色为终点，按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0062][0063]
式(i)中：
[0064]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0065]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，34.30ml；
[0066]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0067]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0068]
经计算，zbt367标准样品中铬含量为59.44％。
[0069]
实施例2
[0070]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例1不同的是，本实施例采用的操作者不同。
[0071]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0072][0073]
式(i)中：
[0074]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0075]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，34.50ml；
[0076]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0077]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0078]
经计算，zbt367标准样品中铬含量为59.79％。
[0079]
实施例3
[0080]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
[0081]
步骤一、称取1.0g氢氧化钾置于第一坩埚底部，再准确称取0.1000gysbc37648-10标准样品放置到第一坩埚中，轻轻摇动坩埚混匀，最后再放置3g氢氧化钾，再将所述第一坩埚放嵌套于第二坩埚中，形成试样套锅，其中所述第二坩埚的最大直径与所述第一坩埚的最大直径的长度差为1.5cm，所述第二坩埚的高度与所述第一坩埚的高度差为0.5cm，套锅的示意图如图1所示；
[0082]
步骤二、将所述试样套锅置于马弗炉中，随冷炉按照15℃/min的升温速率升温至680℃熔融30min，得熔融液套锅；
[0083]
步骤三、将所述熔融液套锅在15℃条件下冷却3min后移入置有80ml、80℃蒸馏水的烧杯中，缓慢加入1+1硫酸溶液18ml进行反应，待溶液清亮、坩埚中均没有残余，反应结束后，水洗取出第一坩埚和第二坩埚，得试样溶液；
[0084]
步骤四、在所述试样溶液中加入4ml浓度为1.6g/ml的磷酸溶液、0.8ml浓度为4.5wt％的硫酸锰溶液、6ml浓度为3wt％的硝酸银溶液和18ml浓度为26wt％的过硫酸铵溶液，煮沸5min至稳定的玫瑰红色，再加入7ml的浓度为5.5wt％氯化钠溶液，煮沸8min，冷却至20℃，得待测液；
[0085]
步骤五、在所述待测液中加入2滴浓度为0.2wt％的n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，采用浓度为0.1mol/l硫酸亚铁铵标准溶液滴定至反应终点，由玫瑰红色变为亮绿色为终点，按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0086][0087]
式(i)中：
[0088]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0089]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，35.30ml；
[0090]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0091]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0092]
经计算，ysbc37648-10标准样品中铬含量为61.18％。
[0093]
实施例4
[0094]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例3不同的是，本实施例采用的操作者不同。
[0095]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0096][0097]
式(i)中：
[0098]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0099]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，35.50ml；
[0100]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0101]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0102]
经计算，ysbc37648-10标准样品中铬含量为61.52％。
[0103]
实施例5
[0104]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
[0105]
步骤一、称取1.0g氢氧化钾置于第一坩埚底部，再准确称取0.1000ggsb03-2536-2009标准样品放置到第一坩埚中，轻轻摇动坩埚混匀，最后再放置4g氢氧化钾，再将所述第一坩埚放嵌套于第二坩埚中，形成试样套锅，其中所述第二坩埚的最大直径与所述第一坩埚的最大直径的长度差为1.5cm，所述第二坩埚的高度与所述第一坩埚的高度差为0.5cm，套锅的示意图如图1所示；
[0106]
步骤二、将所述试样套锅置于马弗炉中，随冷炉按照25℃/min的升温速率升温至720℃熔融20min，得熔融液套锅；
[0107]
步骤三、将所述熔融液套锅在30℃条件下冷却5min后移入置有120ml、60℃蒸馏水的烧杯中，缓慢加入1+1硫酸溶液22ml进行反应，待溶液清亮、坩埚中均没有残余，反应结束后，水洗取出第一坩埚和第二坩埚，得试样溶液；
[0108]
步骤四、在所述试样溶液中加入6ml浓度为1.7g/ml的磷酸溶液、1.2ml浓度为3.5wt％的硫酸锰溶液、7ml浓度为2wt％的硝酸银溶液和22ml浓度为24wt％的过硫酸铵溶液，煮沸8min至稳定的玫瑰红色，再加入10ml的浓度为4.5wt％氯化钠溶液，煮沸10min，冷却至20℃，得待测液；
[0109]
步骤五、在所述待测液中加入2滴浓度为0.2wt％的n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，采用浓度为0.1mol/l硫酸亚铁铵标准溶液滴定至反应终点，由玫瑰红色变为亮绿色为终点，按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0110][0111]
式(i)中：
[0112]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0113]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，36.00ml；
[0114]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0115]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0116]
经计算，gsb03-2536-2009标准样品中铬含量为62.39％。
[0117]
实施例6
[0118]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例5不同的是，本实施例采用的操作者不同。
[0119]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0120][0121]
式(i)中：
[0122]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0123]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，36.20ml；
[0124]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0125]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0126]
经计算，gsb03-2536-2009标准样品中铬含量为62.73％。
[0127]
实施例7
[0128]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
[0129]
步骤一、称取1.0g氢氧化钾置于第一坩埚底部，再准确称取0.1000gysbc26603-2013标准样品放置到第一坩埚中，轻轻摇动坩埚混匀，最后再放置4.0g氢氧化钾，再将所述第一坩埚放嵌套于第二坩埚中，形成试样套锅，其中所述第二坩埚的最大直径与所述第一坩埚的最大直径的长度差为1.5cm，所述第二坩埚的高度与所述第一坩埚的高度差为0.5cm，套锅的示意图如图1所示；
[0130]
步骤二、将所述试样套锅置于马弗炉中，随冷炉按照20℃/min的升温速率升温至700℃熔融25min，得熔融液套锅；
[0131]
步骤三、将所述熔融液套锅在20℃条件下冷却4min后移入置有100ml、70℃蒸馏水的烧杯中，缓慢加入1+1硫酸溶液20ml进行反应，待溶液清亮、坩埚中均没有残余，反应结束后，水洗取出第一坩埚和第二坩埚，得试样溶液；
[0132]
步骤四、在所述试样溶液中加入5ml浓度为1.69g/ml的磷酸溶液、1ml浓度为4wt％的硫酸锰溶液、5ml浓度为2.5wt％的硝酸银溶液和20ml浓度为25wt％的过硫酸铵溶液，煮沸6min至稳定的玫瑰红色，再加入8ml的浓度为5wt％氯化钠溶液，煮沸9min，冷却至20℃，得待测液；
[0133]
步骤五、在所述待测液中加入3滴浓度为0.2wt％的n-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，采用浓度为0.1mol/l硫酸亚铁铵标准溶液滴定至反应终点，由玫瑰红色变为亮绿色为终点，按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0134][0135]
式(i)中：
[0136]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0137]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，38.00ml；
[0138]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0139]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0140]
经计算，ysbc26603-2013标准样品中铬含量为65.85％。
[0141]
实施例8
[0142]
本发明实施例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例7不同的是，本实施例采用的操作者不同。
[0143]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0144][0145]
式(i)中：
[0146]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0147]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，38.10ml；
[0148]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0149]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0150]
经计算，ysbc26603-2013标准样品中铬含量为66.03％。
[0151]
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
[0152]
对比例1
[0153]
本对比例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例1不同的是，将氢氧化钾替换为硝酸钾。
[0154]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0155][0156]
式(i)中：
[0157]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0158]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，30.50ml；
[0159]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0160]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0161]
经计算，zbt367标准样品中铬含量为52.86％。
[0162]
对比例2
[0163]
本对比例提供一种高碳铬铁中铬含量的检测方法，与实施例1不同的是，将氢氧化钾替换为氢氧化钠。
[0164]
按照式(i)所示的公式进行计算高碳铬铁中铬含量：
[0165][0166]
式(i)中：
[0167]
c-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，0.1mol/l；
[0168]
v-滴定试样所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，27.40ml；
[0169]
m-待测试样的质量，0.1000g；
[0170]
17.33-铬的1/3摩尔量；g/mol。
[0171]
经计算，zbt367标准样品中铬含量为47.48％。
[0172]
将实施例1～8以及对比例1～2的检测结果与该标准样品的标准值列表如下所示。
[0173]
表1
[0174] 标准样品标准值％实际测试结果％实施例1zbt36759.7159.44实施例2zbt36759.7159.79实施例3ysbc37648-1061.5461.18实施例4ysbc37648-1061.5461.52实施例5gsb03-2536-200962.4962.39实施例6gsb03-2536-200962.4962.73
实施例7ysbc26603-201365.8665.85实施例8ysbc26603-201365.8666.03对比例1zbt36759.7152.86对比例2zbt36759.7147.48
[0175]
从表1中可以看出，采用本技术提供的高碳铬铁中铬含量的检测方法，仅仅以氢氧化钾为碱熔试剂，不仅降低操作风险，还显著降低成本，并且检测方法操作简单、计算简便、准确率高，重现性好，有利于进行大范围推广，以保证含铬合金钢、不锈钢等各种钢铁的生产质量。
[0176]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。