Л.В. Мышляева, В.В. Краснощёков - Аналитическая химия Кремния (1110077), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Свинцовая пудра Трехокись вольфрама Оловянистые шлаки Глава 8 ПРОЧИЕ МЕТОДЫ СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ Магнезит Магниевые сплавы Феррованздий Ферросилипий Алюминий Мартеновские шлаки Мартеновские руды Титановый концентрат Цементный шлам Сплавы Иодистый натрий Силикаты Сталь, силумины Чугун Шлак Аналитические линии кремния 1в сь), совпадающие с линиями других элементов, приведены ниже: 2881,678 2880, 12 2880,77 2880,80 2880,73 2881,23 2881,58 2881,94 2882,04 2882,09 2882,22 2882 54 2518,123 25!5,58 2515,69 2515,81 2516,12 2516,25 115 В настоящее время спектральный анализ широко применяется для определения кремния. Основные методы анализа и их теоретическое обоснование изложены в ряде руководств и монографий 130, 146, 206, 241, 242, 251, 319, 320, 332, 459, 460, 491, 633, 675, 744, 807 — 8091.
Кремний широко распространен в природе, поэтому его линии почти всегда присутствуют на спектрограммах любых исследуемых образцов, образуя характерные группы, которые облегчают ориентировку в спектре. Спектрографический метод в большинстве случаев применяетсядля определения малых количеств кремния, например при анализе карбонатных пород, солей, некоторых природных вод и т. д. Вместе с тем имеются методы, позволяющие определять большие концентрации кремния 1до 40%) 13, 127, 3321.
Спектральное определение кремния выполняют по следующим наиболее чувствительным линиям 1в 11): 2435,159 2514,331 2528,5!б 2987,648 2438,782 2516,123 2631,310 3905,528 2443,378 2519,207 2881,578 6347,0!О 2506,899 2524,118 2970,347 6371,090 При определении кремния в рудах его легко обнаружить по появлению наиболее интенсивной липин 2881,578. При небольших концентрациях кремния в рудах появляется также весьма характер. ная группа из шести линий: 2506,899; 2514,331; 2516,123; 2519,207; 2524,118; 2528,516 А, из которых самой интенсивной линией является линия 2516,123. Линии других элементов, присутствующих наряду с кремнием, могут мешать его определению.
Например, линия 2528,516 А пе. рекрывается интенсивной линией сурьмы 2528,52 А, а линия кремния 2514,331 А почти сливается с очень слабой лидией железа 2514,38 А. 2435, 159 2506,899 2514,331 2516,!23 2516,123 2516,!23 2516,123 2516,123 25!6,123 25!6,123 2516,123 2519,207 2528,516 2528,5!б 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2881,578 2987,648 3905,528 6371,360 6346,7 6346,7 А! Ге Сп Ге Сп и А! Сс! Сб Ге А! Сг !Ч1 Сп ма Ми 1ае Ге А1 Бп % % Ге Сп % Ха Ва Со Ге Ге 2п 2652,5 2507,9 2492,1 25!8,1 2492,1 2551,0 2552,5 2677,6 2571,1 3053,09 2552,5 2492,1 2545,9 2492,1 2938,5 5528,5 2880,7 2858,3 3057,2 2850,0 2943,9 2881,3 2929,0 2882,9 3414,0 2660,4 30?1,6 3995,3 6303,0 6400,0 6362,3 В зависимости от характера анализируемого объекта в качестве внутреннего стандарта применяют линии различных элементов алюминия, железа, хрома, меди и т. д.
(табл. 3). Ошибка определения кремния спектральным методом колеблется от 2 до 20% !105, 106, 158, 2631. Спектральный метод рекомендуется для определения кремния в самых различных материалах: сталях ]2, 36,55,56,64, 65, 77, 86, 91, 104, 280, 333„480, 492], чугунах [1, 21, шлаках [102, 103, 106), ферросплавах 136, 105, 127, 274), хромистых сталях [104), железных удах ]277 — 279, 5441, мартеновских шлаках [127), сварных швах 314), силуминах [2, 59, 154, 4731, металлическом хроме [245), никеле ]!09, 5621, алюминии [107), магнии ]241, фольге из никеля 159), редких землях [6891, трехокисн вольфрама [729, 916], свинцовой пудре [3361, пудре для корунда [3371, алюминиевых сплавах 153, 1221, хромокобальтовых сплавах [201], керамических материалах на никелевой основе ]2881, магниевом сплаве [24, 9771, глиноземе [!81), оловянистых шлаках [4311, магнезите ]423), латуни [4!9, 4731, медных и свинцовых шлаках ]895], глинах ]2731, микро- образцах на основе нитрата стронция [4241, концентратах плавикового шпата [87), углях [7341, иодистом натрии [2631, водах [4241, строительных материалах ]7221, графите ]1581, полевом шпате [2091, фтористых солях [289], цементе и цементном и!ламе ]3, 2521, трех- н пятихлористом фосфоре [311) и других материалах [41, 42, 158, 159, 241, 242, 244, 265, 1071, 1074, 1076].
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОМ МИКРОТВЕРДОСТИ Наеруака, «Г Негру««а, «Г Содержание кремннн, Содержание кремяня, И во но 417 597 797 507 743 1037 185 201 272 324 192 2!О 232 396 0 1,07 3,5 4,78 6,5 !2,5 !8,5 Для исследования процесса насыщения поверхности различных сплавов кремнием могут быть использованы металлографический, рентгенографический и другие методы.
Эти методы, однако, чрезвычайно сложны, длительны и трудоемки. Метод определения содержания кремния на определенной глубине путем испытания на микротвердость быстр и несложен. Сведения о зависимости твердости поверхностных слоев от изменения их химического состава (вследствие образования твердых растворов) весьма ограниченны, что связано с трудностями определения твердости по глубине слоя обычными методами. В табл. 4 представлены результаты изменения Таблица 4 Зависимость чисел твердости (вмгумана) мелеаокремневык сплавов от содержания кремния ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ПЛОТНОСТИ Для сплавов, в которых плотности соответствующих компонентов значительно отличаются друг от друга, определение кремния можно проводить по измерению этого параметра.
В литературе имеются данные по изучению зависимости плотности сплава от содержания в нем кремния. Бабаев [36) разработал метод определения кремния в силикохроме (сплав кремния, хрома, железа и углерода) и ферросилиции. Плотность кремния значительно отличается от плотности хрома и железа. Плотность сплава зависит от присутствия в нем углерода, но обычно содержание этого элемента в сплавах достаточно постоянно, поэтому ошибка определения кремния по плотности не превышает 1%, При определении кремния в ферросилиции (сплав алюминия, железа, кальция, марганца, фосфора и серы) примеси алюминия и кальция, плотность которых близка к плотности кремния, влияют иа точность анализа. Например, 44%-ный ферросилиций, содержащий 2,0%А! и 0,5о; Са, имеет плотность — 5,04; тот жеферроснлиций с содержанием 0,5% А! и 0,1% Са имеет плотность 5,18.
Поэтому ошибка определения в ряде случаев может достигать 3% . Вследствие этого при построении калибровочных кривых необходимо учитывать влияние алюминия и кальция. 116 микротвердости железокремнистых сплавов с содержанием кремния от 1,07 до 18,5%. Испытания проводят на приборе Хрущова и Берковича [5891.
Как видно, с увеличением содержания кремния в растворе а-железа твердость последнего возрастает, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ Термоэлектрический метод определения кремния в железе, сталях [5, 54, 667, 1029), чугунах 1733, 873], сплавах ]277) основан на измерении величины термоэлектрического потенциала, возникающего при нагревании анализируемого образца и одного из двух стандартных электродов, между которыми он помещен. Термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) зависит от разности температур горячего и холодного конца, процентного содержания составляющих компонентов или их соединений, обработки (термической или механической) и т.
д. Если ТЭДС измеряется в определенном интервале температур, термическая и механическая обработка образцов одинакова, а изменение концентраций некоторых компонентов не влияет заметно на ТЭДС. Если установлена зависимость ТЭДС от процентного содержания этих компонентов, то в этом случае можно определить концентрации тех компонентов, которые значительно влияют на величину ТЭДС. 117 Яа величину ТЭДС углеродистой стали заметно влияет содержание кремния и слабее — содержание углерода, если количество каждого компонента не превышает 2% . Влияние кремния ТЭДС объясняется изменением энергии электронов атомов железа при внедрении кремния в кристаллическую решетку.
Если количество углерода и кремния в бинарных сплавах железа не превышает 2%, то ТЭДС таких сплавов изменяется по линейному закону. Эмпирическая зависимость может быть выражена фор- мулой где 7 — термоэлектродвижущая сила анализируемой стали по отношению к определяемому металлу; А и  — постоянные, устанавливаемые опытным путем; С и 8! — содержание утлерода и кремния, ".'о. Имеется н другой метод учета влияния углерода на ТЭДС при определении кремния в углеродистой стали. Подбирается несколько групп эталонов углеродистой стали так, чтобы для каждой группы содержание углерода было постоянным, а содержание кремния изменялось бы в анализируемом интервале концентраций. Для каждой группы эталонов строят график в координатах к? — 81, %». Количество кремния в анализируемом образце находят по графику, для которого содержание углерода ближе всего подходит к таковому в анализируемом образце.
При анализе простых сталей влияние одинаковых количеств углерода и марганца на изменение ТЭДС примерно равнозначно. При этом изменение содержания углерода или марганца на 0,1 % соответствует по влиянию на ТЭДС изменению содержания кремния в среднем на 0,01%. Этим объясняется кажущееся иногда на практике отсутствие влияния на ТЭДС углерода и марганца в простых сталях, в которых с повышением содержания углерода увеличивается содержание марганца. Хром при содержании от 0,1 до 1,2% не влияет на ТЭДС. В передельном чугуне на ТЭДС влияют кремний и марганец.
Влияние марганца невелико. При содержании в образце 0,41% кремния влияние марганца в 12 раз меньше влияния кремния; при содержании кремния 0,69% — в 7 — 8 раз. Установление эмпирической зависимости ТЭДС от содержания кремния н марганца в передельном чугуне невозможно, так как при различных содержаниях марганца в чугуне его влияние на ТЭДС неодинаково. Остается один метод — метод подбора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
