ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принятые в книге обозначения и размерности из "Водород и флокены в крупных поковках " Рн о давление паров воды. [c.4] Результаты исследований показывают, что водород в металлах может находиться в различных состояниях. Водород растворяется в решетке некоторых металлов (железа, никеля, молибдена, хрома и др.) и находится в ней в состоянии протона [14- 76, 117] или атома. На наличие водорода в жидком металле в состоянии протона указывает перемещение его к катоду под влиянием постоянного тока [80]. На атомарное состояние водорода в металлах указывают, в частности, результаты рентгеновских исследований [40]. По данным Смяловского [230], водород в металлах находится одновременно и в состоянии протона, и в атомарном состоянии. Так, например, в палладии степень ивнизации водорода равна 90%. О степени ионизации водорода в железе данных не имеется. [c.5] В несплошностях, пустотах металла водород может находиться 1В молекулярном состоянии. На это указывает, в частности, увеличение поглощения водорода металлом с повышением степени его холодной деформации, в процессе которой в металле образуются несплошности [17, 163]. Участки искажений и нарушений решетки, границы блоков, зерен, включения, поры и т. п. являются также участками скопления водорода в молекулярном состоянии. Этим можно объяснить тот факт, что при нагреве в вакууме при 600—700° выделяется не весь водород. Остатки водорода, находящегося в стали в молекулярном состоянии, можно выделить только путем плавления металла в вакууме [163]. [c.5] Некоторые металлы, применяющиеся в производстве стали в качестве легирующих или облагораживающих присадок, такие, как титан, цирконий, ванадий, ниобий, лантан, церий и др., образуют с водородом гидриды или соединения типа твердых растворов [14, 24, 129, 38]. Указанные металлы обладают способностью к поглощению очень большого количества водорода. Так, например, при давлении 1 атм и при температуре 600 титан способен растворить водорода 32000, цирконий — 18400 см ПОО г и т. д. [14]. [c.5] Имеются данные, показывающие, что водород может быть растворен в карбидной фазе, т. е. находиться в форме гидрокарбидов [114, 115]. [c.6] Вредное влияние водорода тем больше, чем выше его содержание в стали. Высокое содержание водорода в жидкой стали вызывает и усиливает дефекты слитка (пузыри, ликвацию и т. п.) и повышает содержание водорода в поковках, что в свою очередь понижает пластичность стали и вызывает флокены и другие дефекты поковок. Поэтому данные о растворимости водорода в твердой и жидкой стали имеют большое практическое значение. [c.6] Металлы, применяющиеся в производстве стали и сплавов железа в качестве легирующих элементов и присадок, можно разделить на две группы. К первой группе относятся железо, марганец, никель, хром, молибден и кобальт. Водород в металлах этой группы растворяется в атомарном или ионизированном состоянии (в состоянии протона). Ко второй группе относятся титан, ванадий, цирконий, церий, лантан, ниобий и др., образующие с водородом химические соединения — гидриды. [c.6] В процессе растворения в металлах первой группы молекулярный водород вначале адсорбируется на поверхности, затем диссоциирует и в атомарном (или ионизированном) состоянии диффундирует внутрь металла. При некоторых технологических операциях, например при электролизе, ионизированный водород непосредственно диффундирует в металл. Растворимость водорода в металлах этой группы прямо пропорциональна квадратному корню из парциального давления водорода. Растворение водорода в металлах этой группы происходит эндотермически, с поглощением тепла, и растворимость водорода с повышением температуры увеличивается. [c.6] На фиг. 1 приведены графики растворимости водорода в железе, никеле, кобальте, молибдене и хроме при давлении 760 мм рт. ст., в зависимости от температуры. Как видно из приведенных данных, при переходе из жидкого состояния в твердое растворимость водорода в металлах этой группы, в частности в железе и никеле, понижается более чем в два раза. При переходе из одной модификации в другую наблюдается резкое изменение растворимости водорода в твердой стали. Так, например, при переходе дельта-железа в гамма-железо растворимость водорода скачкообразно увеличивается, а при переходе из гамма-железа в альфа-железо уменьшается. Аналогичные изменения растворимости водорода наблюдаются и при полиморфных превращениях марганца [14]. [c.6] В конструкционных сталях перлитного класса, с содержанием легирующих элементов в обычно применяемых пределах содержание водорода в жидкой стали зависит в основном от температуры, содержания углерода и кислорода. [c.9] С металлами этой группы, как уже было указано, образует гидриды. При повышенных температурах происходит разложение гидридов, чем и объясняется уменьшение поглощения водорода с повышением температуры. [c.10] В литературе растворимость водорода обозначается по-разному. В табл. 2 приведено сопоставление значений растворимости в разных единицах. [c.10] Б молекулярном состоянии, затем диссоциирует и в атомарном состоянии диффундирует внутрь стали. При удалении водорода из стали процесс идет в обратном порядке. [c.11] Основными факторами, влияющими на водородопроницаемость, являются температура, структура и химический состав. С повышением температуры нагрева водородопроницаемость сильно повышается. Так, например, по данным П. В. Гельда и Р. А. Рябова, с повышением температуры нагрева стали 40 с 500 до 700° водородопроницаемость увеличивается с 10-10-5 до 35-10-5 см 1см сек [15, 149]. [c.11] Повышение содержания никеля до 10% увеличивает водородопроницаемость с 32,0 до 39-10-5 см 1см сек, а дальнейшее повышение содержания никеля до 74% снижает водородопроницаемость примерно в три раза. [c.12] На фиг. 9 приведены графики водородопроницаемости сталей в зависимости от их легирования. Из этого графика видно, что 4% кремния снижают водородопроницаемость сильнее, чем 27% хрома. [c.12] По данным Айлендера и др. [82], ниобий значительно повышает водородопроницаемость стали. Как указывает П. В. Гельд, некоторое повышение водородопроницаемости при небольшом содержании ниобия, титана и других карбидообразующих элементов объясняется тем, что они связывают углерод в прочные карбиды и этим самым S как бы обезуглероживают )с сталь. При повышении содержания карбидообразующих элементов, когда они входят в твердый раствор, водородопроницаемость стали резко снижается. [c.13] Исследованиями П. В. Гельда и Р. А. Рябова установлено, что превращение при нагреве феррито-карбидной смеси в аустенит сопровождается резким уменьшением водородопроницаемости и повышением энергии активации. Например, водородопроницаемость стали 40Х с 1,0% Сг при превращении перлита в аустенит снижается с 35 до 23-10 см 1см сек (фиг. 7), а энергия активации повышается с 18 до 33 ккал1моль. [c.13] Вернуться к основной статье