钢铁及合金中的锰的测定方法

锰是金属材料中的重要台金元索之一。它在钢中通常以固溶体及化合态形式存在。锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于钢中的硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能．提高钢的可锻性。增加锰的含量,可提高钢的强度和硬度。

普通钢中含锰量为0.25％～8％，低合金锰钢中锰的含量为0.8％～1.5％，耐磨的高锰钢的锰量达14％。
锰的化合物易溶于硫酸、稀硝酸，形成二价离子。在锰的化台物中，二价锰离子最稳定。这种离子在酸性条件下可能被氧化成七价锰，即高锰酸。用还原剂标准溶液滴定或根据高锰酸根颜色的深度与含量成正比来用分光光度法都可测定锰含量。
国家标准分析方法有：GB／T223.4—1988《钢铁及合金化学分析方法 硝酸铵氧化容量法测定锰量》、GB／T223.58一1987《钢铁及合金化学分析方法 亚砷酸钠一亚硝酸钠滴定法测定锰量》、GB／T223.63—1988《钢铁及合金化学分析方法 高碘酸钢(钾)光度法测定锰量》．GB／T223.64-1988《钢铁及合金化学分析方法 火焰原于吸收光谱法测定锰量》。
工厂实用分析方法有：过硫酸铵法、分光光度法。
过硫酸铵法的优点是简便、快速、准确；主要缺点是亚砷酸钠与高锰酸反应在终点时并不能完全将七价锰还原成二价，同时还存在三价和四价锰。因此，此法不能用理论值计算结果，而必须用标样计算滴定度。另外，铬量高时，终点不易观察．必须分离铬。
分光光度法为钢铁中锰的快速分析方法。
一、过硫酸铵与银盐氧化一亚砷酸钠与亚硝酸钠滴定法
1．方法要点
试样以硫、磷、硝混酸溶解，并以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵将锰氧化为高锰酸。然后用亚砷酸钠-亚硝酸钠还原。
2．主要反应
2Mn(NO3)2+5Ag2O2+6HNO3=2HMnO4+10AgNO3+2H2O
5Na3AsO3+2HMnO4+4HNO3=2Mn(NO3)2+5Na3AsO4+3H2O
5NaNO2+2HMnO4+4HNO3=2Mn(NO3)2+5NaNO3+3H2O
3．试剂
(1)混酸甲(硫酸+磷酸+硝酸+水=100+125+250十525)。
(2)混酸乙(硝酸+磷酸+水=50+700+250)。
(3)王水(盐酸+硝酸=3+1)。
(4)高氯酸(浓)。
(5)硝酸银溶液(1.7％)。
(6)过硫酸铵溶液(25％)。
(7)氯化钠溶液(1％)。
(8)亚砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液{c[1/2(Na3AsO3-NaNO3)]=0.05mol/L}称取1.25g三氧化二砷固体于250mL烧杯中，加入50mL NaOH溶液(1mol／L)，微热使其溶解，然后
用硫酸溶液[c(1/2H2SO4)=1mol/L]中和至中性，加入2g碳酸氢钠，0.95g亚硝酸钠，待完全溶解后移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
4．分析步骤
(1)普通钢及低合金钢中锰的测定 称取0.5000g试样于250mL锥形瓶中，加入30mL混酸甲，加热溶解，煮沸2～3mi

n，以驱尽氮的氧化物。于溶液中加入80mL水，5mL硝酸银溶液，10mL过硫酸铵溶液，加热．煮沸30～40s，取下．静置1-2min。流水冷却至室温。
溶液中加入5mL氯化钠溶液，立即用亚砷酸钠－亚硝酸钠滴定至红色消失。
(2)高锰钢中锰的测定 称取0.1000g试样于250mL锥形瓶中，加入10mL混酸乙，低温溶解，并驱尽氮氧化物。加入80mL水，10mL硝酸银溶液，40mL过硫酸铵溶液，加热，煮沸30-40s。取下，静置1min，流水冷却至室温；
加入5mL氯化钠溶液，摇匀．立即用亚砷酸钠一亚硝酸钠滴至红色消失。
(3)高铬钢中锰的测定 称取0.5000g试样于250mL锥形瓶中．加入10mL王水，加热溶解．再加入10mL高氯酸，加热至冒高氯酸白烟，用浓盐酸使铬挥发尽，并驱尽Cl-至近干，取下，稍冷。
以下操作同(1)普通钢及低合金钢中锰的测定．，
5．计算
w(Mn)=V×f/m×100％"
式中 w(Mn)——试样中锰的质量分数，％；
V——消耗亚砷酸钠一亚硝酸钠的体积，mL；
f——亚砷酸钠一亚硝酸钠标准溶液对锰的滴定度，g／mL；
m——称取的试样量，g。
6．跗注
(1)分析生铁或钢中含有石墨碳时，加入25mL水将溶液稀释，并将石墨碳及硅酸沉淀滤去，用硝酸溶液(2％)洗涤数次。
(2)溶液煮沸时间不能太长，否则分析结果偏低。
(3)标准样品和试样溶液滴定速度要求一致。
(4)高铬钢等难溶试样，可先加浓盐酸初步溶解后，补加适量硝酸处理。
(5)赶Cl-时，要求冒高氯酸白烟时间达1min以上，以后继续操作至加硝酸银溶液时应无白色沉淀产生为宜；可适当补加硝酸及高氯酸冒烟除尽Cl-。
7．测定范围
锰含量≤10％。
二、分光光度法
1．方法要点
以酸溶解试样．用硝酸银作催化剂．过硫酸铵氧化锰成高锰酸，测定吸光度。
2．试剂
(1)王水(盐酸十硝酸=2+1)。
(2)高氯酸(浓)。
(3)混合酸 1g硝酸银溶于500mL水中，加入25mL浓硫酸，30mL浓磷酸．30mL浓硝酸，用水稀释至1L。
(4)过硫酸铵溶液(15％)。
(5)EDTA溶液(5％)。
(6)高锰酸钾标准溶液[c(1/5KMnO4)=0.01mol/L]。
3．分析步骤
称取0.5000g试样于150mL锥形瓶中，加入15～20mL王水，加热溶解后加人5mL高氯酸，继续加热至冒白烟1min。冷却，加入少量水溶解盐类，并移人50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
吸取5mL试液于150mL锥形瓶中，加入20mL混合酸，加热近沸．加入5mL过硫酸铵溶液，煮沸1min。冷却后，移人50mL容量瓶中．用水稀释至刻度，摇匀。
空白液：取少量试液加入2滴EDTA溶液，至颜色褪尽。
在渡长530nm处，用2

cm比色皿，用空白液调零，测定吸光度。
4．标准曲线的绘制
(1)标准样品的曲线称取相同或相近牌号，不同锰量的标准样品，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。
(2)标液的曲线 吸取1，3，5，7，9mL高锰酸钾标准溶液于一组50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线。
5．附注
(1)本法最适于高铬钢、镍铬不锈钢中锰的测定。
(2)碳钢或低合金钢可用以下方法：称取0.1000～0.5000g试样加20mL混酸溶解．加过硫酸铵5mL，并加热煮沸1min，冷却后以水稀释至50mL。以水作空白测其吸光度。
(3)生铁试样溶解后，需将石墨碳滤去，以后按(2)碳钢或低合金钢步骤进行。
6．测定范围

锰含量0.070％～1.00％。
三、锰的炉前快速分光光度法
1．方法要点
试样以酸溶解．在一定的酸度条件下．硝酸银作催化剂，过硫酸铵将锰氧化成高锰酸，测定其吸光度。
2．试剂
(1)混酸 4g硝酸银溶于750mL水中，加250mL浓硝酸，加20mL浓磷酸，混匀。
(2)过硫酸铵溶液(10％)。
3．分析步骤
称取0.0500g试样于100mL三角瓶中，加入15mL混酸，加热溶解，加入5mL过硫酸铵(10％)，煮沸10s，立即加入50mL水。于波长530nm处，用1cm比色皿，以水作空白，测定吸光度。
4．标准曲线的绘制
称取相同或相近牌号，不同锰量的标准样品，同试样操作，绘制吸光度和锰量的标准曲线或采用标样测定系数计算分析结果。
5．测定范围
锰含量0.50％～0.80％。