气体容量法测定金属中的碳

一、方法要点

把试样放在管状炉中，通氧气，在1250~1300℃与助熔剂燃烧时，碳被氧化成二氧化碳，二氧化碳被氢氧化钾溶液吸收，测量室温下二氧化碳和氧气混合气体在氢氧化钾吸收前后的体积差，以此换算出碳的百分含量。

二、仪器及试剂

(1)氧气瓶(严禁与油脂接触)。

(2)氧气表。

(3)缓冲瓶：用于防止洗气瓶中的硫酸逆流入氧气表内。

(4)洗气瓶：内盛浓硫酸，约深30~40mm。

(5)干燥塔：上盛氯化钙，下盛苏打石棉，中隔玻璃棉。

(6)平卧式管式炉：能供给的热度不得低于1400℃。

(7)球形管：内装干燥脱脂棉，用以阻留气流中所带出的固体氧化物。

(8)高温计及热电偶。

(9)除硫管：内盛粒状钒酸银，上下两端塞以少量脱脂棉，钒酸银系吸收气体中的二氧化硫用，需定期更换，以防失效。

(10)容量定碳仪。各部件如下：

1’-冷凝管；2’-三通活塞；3’-量气管(用以测量气体体积)；4’-温度计(用以测量量气管中温度)；5’-水准瓶(内盛酸性水)；6’滑动刻度标尺；7’吸收器(内盛40％氢氧化钾溶液)。

(11)水银气压计。

(12)瓷管：内径为17mm，外径为22mm，长600mm，耐热不低于1400℃，使用前在管式炉内以1250～1350℃通氧灼烧。

(13)瓷舟：长88mm，耐热在1400℃以上，使用前置于管式炉上的瓷管内以1300~(：通氧灼烧，或在高温炉内以1000℃灼烧1h，灼烧的瓷舟冷却后置于干燥器内，干燥器盖边不得涂凡士林。

(14)长钩：系用低碳镍铬丝制成。

(15)电阻器：用以调节管式炉的温度。

(16)硫酸、无水氯化钙。

(17)苏打石棉。

(18)钒酸银：11．7g溶于400mL热水中，另取硝酸银17g溶于200mL水中，将上述两种溶液相混合，将生成的黄色沉淀过滤，用水洗净，于110℃烘干使用。

(19)酸性水：于500mL水中，加入硫酸3mL，滴加0．1％甲基橙溶液，使呈红色。

(20)氢氧化钾溶液(40％)。

(21)纯铜或氧化铜：含碳量不得超过0．005％，使用前应做空白试验。

三、分析步骤

称取试样(根据试样中碳含量的高低而定，含碳量0．0l％～0.1％称1．0000g，0．1％以上称0.5000g)均匀地铺在瓷舟内，试样表面覆盖纯铜或氧化铜l～2g。将炉温升至1300～1400℃，在整个管路不漏气的情况下，拔开瓷管一端的橡胶塞，用长钩将瓷舟推入瓷管最灼热处，立即用橡胶塞将管口塞紧，预热1min，打开定碳仪三通活塞使冷凝管和量气管形成通路并缓慢通人氧气(控制通入速度为每秒4～5个气泡)燃烧，待量气管中的溶液下降到标尺的零点处时关闭三通活塞，拔开橡胶塞，并关闭氧气，用长钩拉出瓷舟，然后将水准瓶和量气管中的液面在同一高度，记下标尺的读数(V1)，在测量量气管内的液面水平面时，要等待15min左右，使残留在管壁上的液体全部流下。转动活塞使量气管和吸收器相通，升起水准瓶，使水准瓶内溶液压入量气管，使量气管内的气体移到吸收器，通过40％氢氧化钾溶液吸收二氧化碳，然后降低水准瓶，将气体再移到量气管内，如此反复吸收2～3次，关闭与吸收器相通的活塞，使水准瓶中的液面与量气管中液面处于同一高度，记下标尺的读数(V2)，两次读数之差相当于被吸收的二氧化碳的体积(V=V2一V1)。

称取1g丝状氧化铜或锡粒，用同样的分析步骤进行，求得氧化铜燃烧时的空白值，同时记下温度和大气压。从专用表中查出温度和压力的修正系数。
碳的百分含量按下式计算：

w(C)=[(V一V1)K/G]×100％

式中 V——试样燃烧时标尺前后两次读数之差；

V1——助熔剂燃烧时标尺前后两次读数之差；

K——温度和压力的修正系数；

G——试样质量。

四、注意事项

(1)气流的速度太快或太慢，分析结果可能不准确，分析过程中要保持同样的气流速度。

(2)燃烧生成的二氯化碳用氢氧化钠吸收。硫被氧化生成二氧化硫，也被氢氧化钠吸收，可用特制的疏松二氧化锰吸收二氧化硫除去。

4FeS+7O₂—→2Fe₂0₃+4S0₂

SO₂+NaOH—→NaHSO₃

MnO₂+SO₂—→MnSO₄