Водород атомарный кристаллическую решетку

Растворение водорода в металле происходит за счет диффузии ионов водорода к поверхности металла, адсорбции ионов на металлической поверхности, восстановления его до атомарного состояния, перехода атомов водорода в кристаллическую решетку металла и миграции атомов водорода в кристаллической решетке. [c.83]

Механизм растрескивания объясняют развитием внутреннего давления [54], вызванного скоплением в пустотах и других благоприятных местах газообразного водорода, образующегося при молизации атомарного водорода, растворенного в кристаллической решетке. [c.150]

Считается, что причина сероводородной хрупкости — проникновение в сталь водорода, образующегося в протонном виде, в результате электрохимической коррозии металла в водных растворах сероводорода. Атомарный водород способен диффундировать в кристаллической решетке металла, достигая микротрещин, пустот, где он накапливается, образует молекулярный водород, создающий по мере накопления огромное давление. Такое давление в сочетании с приложенными растягивающими напряжениями приводит к внезапным разрушениям. Подобный процесс называют водородным охрупчиванием. [c.70]

Вначале на поверхности соприкосновения металла с водородом за счет термической диссоциации молекулярный водород превращается в атомарный". При постоянной температуре, в соответствии с законом действующих масс, упругость атомарного водорода увеличивается пропорционально квадрату давления. Так как скорость диффузии водорода в металле пропорциональна квадрату давления, то это подтверждает представление о том, что при отсутствии растрескивания только атомарный водород насыщает сталь. Водород диффундирует в сталь как по границам зерен, так и через зерна. Проникновение водорода происходит одновременно с частичной абсорбцией газа металлом. Водород, растворенный в стали, стремится концентрироваться в зонах с максимальной свободной энергией, по границам зерен, во всех несовершенствах кристаллической решетки и т.д. [c.163]

Водород, находящийся в стали, стремится концентрироваться в зонах с максимальной свободной энергией, т.е. во всех несовершенствах кристаллической решетки, особенно по границам зерен металла. Он остается в протонной форме, если электростатические силы взаимодействия достаточно велики, но может переходить в атомарное и даже молекулярное состояние при увеличении размеров дефектов решетки. Именно поэтому в межкристаллитной прослойке концентрируются продукты реакции и молекулярный водород (рис. 32). [c.164]

Наличие водорода в газовой среде при повышенной температуре и давлении вызывает водородную хрупкость стали. Возникновение водородной хрупкости можно объяснить не только обезуглероживанием поверхностного слоя вследствие восстанавливающего действия водорода, но и образованием молекулярного водорода из находяш,егося в кристаллической решетке металла атомарного водорода, а также выделением метана и водяного пара по границам зерна. Каждый из этих процессов приводит к генерированию газа, создающего очень высокое дав- [c.12]

Атомарный водород в силу высокой подвижности (коэффициент диффузии >н = 10 м с) диффундирует в объеме стали, накапливаясь в местах сосредоточения внутренних напряжений и несовершенств кристаллической решетки. Дефекты металла в виде пор являются своеобразными ловушками для атомарного водорода в них происходит его молизация, идущая с образованием плоскостного давления до 400 МПа [2.7]. [c.141]

До недавних пор считалось, что водород, подобно углероду и азоту, находится в кристаллической решетке металла в атомарном состоянии, давая твердые растворы внедрения (или замещения). Исходя из атомарного характера окклюзии азота, кислорода и водорода металлами из газовой фазы, что выражается для водорода законом с=К рщ делались неправильные обобщения о форме существования этих веществ в металле. [c.18]

Кроме коллекторов, заполненных молекулярным водородом, атомарный, т. е. диффузионно-подвижный водород попадает в ловушки внутренней структуры металла (вакансии, дислокации, области объемного растяжения кристаллической решетки), обусловленные полями внутренних локальных микронапряжений. [c.451]

Охрупчивание может возникать и как непосредственный результат выдержки материала в любой водородсодержащей среде. Такой вид охрупчивания, обнаруженный в 1935 г., в англоязычной литературе получил название водородное охрупчивание извне [82]. Сложность явления водородного охрупчивания обусловлена зависимостью механизмов взаимодействия водорода с материалом и различием в исходном состоянии водорода. Наружный водород может быть молекулярным, диссоциированным (атомарным) или входить в состав молекул сероводорода, воды, метанола и др. Водород, присутствующий во внутренних объемах материала, большей частью представляет протоны, погруженные в электронное облако кристаллической решетки. [c.174]

При плотностях фарадеевского тока, больших, чем предельные, в катодный полупериод вследствие увеличения концентрации адсорбированного на поверхности электрода атомарного водорода его атомы начинают диффундировать в структуру кристаллической решетки поверхностного слоя металла [5 ]. Не исключено, что твердый раствор водорода в железе представляет собой достаточно прочное соединение атомов металла и водорода, и поэтому анодный процесс ионизации металла из такого соединения проходит с большим перенапряжением, чем в случае чистой поверхности железа [6]. По этой причине при плотностях фарадеевского тока, больших предельных, анодные поляризационные кривые для всех частот переменного тока лежат ниже соответствующей кривой для постоянного тока (см. рис. 1). [c.64]

Процесс коррозии металлов, имеющих отрицательные значения нормальных потенциалов, протекает в кислотах обычно с выделением водорода. Водород, выделяющийся при реакциях металлов с кислотами в атомарном состоянии, может проникать внутрь кристаллической решетки металла, образуя с ним твердые растворы, которым присуща хрупкость (водородная хрупкость). [c.75]

В упрощенном виде механизм наводороживания стали заключается в следующем. Образующийся при указанных видах коррозии атомарный водород адсорбируется поверхностью металла, а затем диффундирует. Водород, адсорбирующийся в любых несплошностях кристаллов, может рекомбинировать в молекулярную форму. Чем меньше плотность металла, тем большее количество водорода адсорбируется металлом и тем большая часть его находится в молекулярной форме. Равновесие между атомарным и молекулярным водородом зависит от предельной истинной растворимости водорода в данном металле, фактической его концентрации в кристаллической решетке и парциального давления атомарного водорода в порах. [c.114]

Причиной появления флокенов является водород, растворенный в жидкой стали и стремящийся выделиться при ее охлаждении и фазовых превращениях вследствие резкого понижения растворимости. Он заполняет все пустоты вплоть до дефектов кристаллической решетки и, превращаясь из атомарного в молекулярный, развивает огромные давления. Торцевые трещины образуются при резке, в основном, профилей крупного сечения, К моменту среза в материале под воздействием больших удельных давлений возникают значительные напряжения, приводящие к растрескиванию. [c.180]

В образовании холодных трещин при сварке сталей и сплавов титана существенную роль играет водород. В сварных соединениях стали атомарный водород перемещается путем диффузии из металла шва в околошовную зону, где скапливается в микропустотах и в несовершенствах кристаллической решетки. При соединении атомарного водорода в молекулы развиваются высокие давления, которые ведут к развитию в окружающих объемах металла напряжений второго рода. Возможна также адсорбция водорода на поверхности или в вершине образовавшейся микротрещины, в результате чего сильно снижается прочность металла. [c.578]

Режим электролиза оказывает влияние на структуру осадков хрома. Как установлено В. И. Архаровым, в зависимости от условий электроосаждения кристаллизация хрома происходит в двух основных формах в виде пространственно центрированной кубической решетки (устойчивая форма) и в виде гексагональной ре-., шетки (неустойчивая форма). В процессе формирования осадка на катоде гексагональный хром преобразуется в кубический наряду с этим из кристаллической решетки выделяется некоторое количество атомарного водорода. Происходящее преобразование сопровождается уменьшением объема кристаллов (до 15 % объема), вследствие чего возникает сжатие хромового покрытия и образование в нем растягивающих остаточных напряжений. Величина напряжений в покрытии возрастает по мере увеличения его толщины. Когда величина напряжения превысит предел прочности хрома, последний растрескается и покроется тончайшими трещинами. При дальнейшем осаждении металла последующие слои хрома под влиянием возникших в них напряжений растрескаются так же, как и предыдущие. Поэтому хромовое покрытие состоит из большого числа слоев, в которых трещины перекрывают друг друга. При увеличении температуры электролита количество гексагонального хрома в осадке уменьшается и, как следствие этого, уменьшается количество трещин в хромовом покрытии. Блестящие осадки хрома имеют густую сетку трещин, которая постепенно уменьшается по мере перехода к молочным осадкам. Хромовые [c.39]

Наблюдаемое изменение пластичности стали при травлении в кислоте в течение 60 мин связано не с молекулярным водородом в коллекторах, а с растворенным в кристаллической решетке атомарным водородом (или протонами). Об этом свидетельствует тот факт, что ори выдержке травленых образцов в кипящей воде в течение 15—20 мин или на воздухе в течение нескольки суток пластичность стали прй нормальной температуре восстанавливается. [c.46]

Водород находится в кристаллической решетке стали в атомарном состоянии, образуя со сталью твердый раствор внедрения, в молекулярном состоянии, а также в виде заряженных частиц — протонов. Эти частицы возникают в результате передачи атомами водорода своих электронов в коллективизированный электронный газ кристалла [7—И]. Об атомарной форме существования водорода в стали свидетельствует небольшое увеличение периода решетки, например при электролитическом наводоро-живании, [c.85]

Н+ + е (энергия ионизации свободного атома довольно велика и составляет 312 ккал/моль). Таким образом, при низкой температуре водород может попадать в металл только в атомарном или ионизированном состоянии (например, при травлении в кислоте). Атомарный водород в дефектах кристаллической решетки металла, в порах, на границах фаз или зерен превращается в молекулы, в образующихся полостях создается необратимое накопление молекулярного водорода, что приводит к локально высокому давлению. [c.48]

Так как раздельное количественное определение молекулярного, атомарного или ионизированного водорода затруднено, а подвижность их в кристаллической решетке металла существенно различна, то значения коэффициентов диффузии и проницаемости, определяемые экспериментально в разных условиях опыта, различаются между собой. [c.48]

Специфично влияет на коррозионную стойкость стали водород, вызывая при повышенной температуре и давлении так называемую водородную хрупкость, т. е. резкое снижение прочности. Водородная хрупкость объясняется не только обезуглероживанием стали за счет восстановления цементита водородом, но и такими явлениями, как молизация атомарного водорода, находящегося в кристаллической решетке стали, и образование по границам зерен металла паров воды и метана. Каждый из процессов приводит к генерированию газа, создающего в замкнутом объеме металла колоссальное давление. Это в свою очередь вызывает появление многочисленных микротрещин, понижающих прочность металла. [c.45]

Водород находится в стали в решетке металла в атомарном состоянии в виде твердого раствора, выделяясь, однако, в пустотах и по границам зерен, плоскостям сдвигов и всяким дефектам кристаллической решетки в молекулярном состоянии. Водород сильно понижает пластические свойства железа и стали, увеличивает хрупкость. При этом водород может создавать внутри металла большие давления, так как при низких температурах и обычных условиях он -не диссоциирует и не растворяется в решетке металла. [c.458]

В процессе формирования осадка на катоде гексагональный хром преобразуется в кубический наряду с этим из кристаллической решетки выделяется некоторое количество атомарного водорода. Происходящее преобразование сопровождается уменьшением объема кристаллов (достигающим 15% объема), следствием этого является сжатие катодного металла и возникновение в хромовом покрытии растягивающих остаточных напряжений. Когда величина возникающего в металле напряжения превосходит предел прочности хрома, последний растрескивается, и поверхность его покрывается тончайшими трещинами (рис. 7, а). 16 [c.16]

Механизм включения водорода в электроосажденные металлы может быть различным. Как уже отмечалось, один из путей попадания водорода в осадок может заключаться в адсорбции атомарного водорода на поверхности в процессе осаждения металла. Адсорбированный водород частично рекомбинируется и удаляется в виде молекулярного водорода, а частично переходит в кристаллическую решетку металла, занимая узлы в кристаллической решетке или располагаясь между ними, и образует твердые растворы. При этом необходимо отметить, что образование твердых растворов между металлом и водородом при электроосаждении металла возможно также и вследствие непосредственного включения иона водорода в кристаллическую решетку в виде протона, в отличие от включения адсорбированных атомов. О возможности такого протонного включения водорода в электролитический металл свидетельствует экспериментальный факт большего наводороживания металла в кислых растворах по сравнению с щелочными. Это становится понятным, если учесть, что, со- [c.268]

Наиболее вероятный механизм попадания водорода в электролитический осадок сводится к следующему (49). В прикатодном двойном слое находятся ионы железа ы водорода последние дегидратируются и на поверхности непрерывно строящейся кристаллической решетки возникают протоны, которые нейтрализуются электронами, образуя атомарный водород, и частично захватываются строящейся кристаллической решеткой железа, образуя твердый раствор внедрения. Оставшийся водород адсорбируется поверхностью катода, одна часть которого захватывается растущим осадком железа, а другая, образуя молекулы, в виде пузырьков выделяется в атмосферу. [c.75]

В. Н. Гуляев и И. Н. Лагунцев выдвинули гипотезу для объяснения различной способности металлов к схватыванию. Молекулы водорода, кислорода, азота и некоторые другие двухатомные молекулы, адсорбируясь на металлических поверхностях, переходят в атомарное состояние, благоприятствующее диффузии в металл. Доказано, что азот, углерод и водород могут участвовать в металлической связи и входить в кристаллическую решетку металла, куда также проникает кислород при малом количестве его на поверхности в начальный период окисления. Следовательно, если на поверхности контакта количество адсорбированных атомов будет способно раствориться поверхностными слоями контактирующих деталей, то наступит схватывание. Роль пластического деформирования заключается в разрушении поверхностных окисных пленок и снижении концентрации адсорбированных атомов на поверхности фактического контакта. Так же могут происходить структурные изменения, влияющие на способность к схватыванию. Способность металлов к схватыванию определяется отношением его абсорбционной и адсорбционной способностей. [c.205]

При исследовании внутреннего трения в а-железе, содержащем водород, при низких температурах [274—276] были обнаружены два пика внутреннего трения. Первый пик наблюдался при 50К у наводороженных образцов, не подвергавшихся старению. Ему соответствовала энергия активации 12,5 кДж/моль (3,0 ккал/моль), и происхождение его связывалось с атомарным водородом, распределенным по меладуузлиям кристаллической решетки железа. При старении образца этот пик постепенно исчезает, и взамен его при 105К появляется второй пик E t 25,l кДж/моль (6,0 к,кал/моль). Считают, что этот процесс связан с диффузией свободных атомов водорода к дислокациям и созданием вблизи них специфических атмосфер . При [c.85]

Как отмечают А. Т. Баграмян и 3. А. Соловьева [726], литературные данные о наводороживании гальваноосадков часто -отрывочны и противоречивы. Авторы указывают три возможных пути включения водорода в электроосадок металла. Первый путь — адсорбция атомарного водорода на поверхности растущего осадка. Адатомы -водорода либо занимают узлы кристаллической решетки металла, либо располагаются между ними, образуя твердый раствор. Второй путь — образование гидридов с металлом покрытия, распадающихся со временем с выделением водорода [728, 729, 730]. С металлами переходной группы водород дает металлическую связь. Третий путь — механический захват водорода вследствие застраивания полостей в растущем осадке. Соотнощение между этими механизмами наводороживания осадков в каждом случае зависит от природы, металла и условий электроосаждения. [c.367]

При катодном коррозионном растрескивании атомы водорода в результате электрохимической реакции на катоде проникают в кристаллическую решетку металла и, взаимодействуя с внутренними и внешними напряжениями, вызывают появление в материале трещин, которые могут быть как транскристаллитными, так и межзеренными. Водородные соединения S, Р, As, Se, Те, Sb, а также роданиды, тио-сульфаты, СО и цианиды, называемые рекомбинационными ядами или пролюторами, тормозят рекомбинацию атомарного водорода в молекулярный, вследствие чего на поверхности скапливаются диффундирующие атомы водорода. [c.293]

Современные теории водородной хрупкости базируются в основном на адсорбционном механизме с учетом способности водорода концентрпроваться в местах максимальных трехосных напряжений [48, 104]. При адсорбции атомарного водорода на поверхности линий сдвига, микропустот и т. п. уменьшается свободная поверхностная энергия (эффект Ребпндера) и, как следствие, понижается хрупкая прочность стали [61, 62]. С образованием микротрещины ее поверхность первое время свободна от адсорбированного водорода, так что развитие дефекта не происходит. При скорости адсорбции, превышающей скорость деформации, водород, растворенный в кристаллической решетке, адсорбируется на поверхности трещины II понижает сопротивление разрушению непосредственно в се острие. В результате происходит развитие трс1цины на определенную глубину с дальнейшим временным прекращением ее роста до тех пор, пока концентрация адсорбированного водорода вновь ие достигнет соответствующего критического уровня. Таким образом происходит скачкообразное развитие трещины, заканчивающееся ее лавинообразным распространением. [c.66]

На работоспособность коммуникаций и оборудования сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений существенно влияет степень наводороживания и коррозионного повреждения материала конструкций. В стали водород может находиться в междоузлиях кристаллической решетки в атомарном или ионизированном виде, в микронесплошностях, где он молизу-ется, и в виде химических соединений с различными компонентами стали. Литературные данные указывают на отрицательное влияние водорода на механические свойства стали, однако отсутствует единое мнение о характере и степени изменений механических свойств в результате наводороживания. Предел текучести, согласно одним данным, уменьшается [39], согласно другим - повышается [38]. Предел прочности при поглощении водорода незначительно снижается [2, 38] и существенно уменьшается в результате наводороживания металла в сероводородных растворах [39, 125, 126]. [c.19]

Выделение избыточного атомарного водорода из решетки железа происходит при сравнительно низких температурах (100—200° С), а молекулярного водорода из замкнутых полостей металла — при более высокой температуре (400—800° С), когда поверхностная диссоциация и растворение атомарного водорода протекают с измеримой скоростью. Десорбция водорода из металла может характеризоваться проницаемостью, которая зависит от абсорбции его поверхностью и диффузионной подвижности внутри объема стали. Как уже отмечалось, диффузионной подвижностью обладает водород атомарный и особенно протон. При наличии пор в металле происходит необратимый процесс превращения диффузионнонодвижного водорода в молекулярный, т. е. диффузионнонеподвижный. Поэтому проникновение водорода через металл зависит от наличия искажений в кристаллической решетке, протяженности границ зерен, количества и характера неметаллических включений, пористости. Все эти дефекты в структуре способствуют изменению растворимости и проникновению водорода в металл. [c.76]

Водород в сталях с ферритно-перлитной структурой вызывает растрескивание (блисте-ринг), причиной которого является то, что давление водорода, скапливающегося и образующего молекулы в местах несовершенства кристаллической решетки (коллекторы атомарного водорода), превышает предел текучести. Вспучивания (блистеры) и трещины, как правило, образуются на границах раздела матрицы и сульфидов марганца вытянутой формы. [c.251]

Наблюдаемое изменение пластичности стали при травленкл в кислоте в течение 60 мин связано не с молекулярным водородом в коллекторах, а с растворенным в кристаллической решетке атомарным водородом (или протонами). Об этом свидетельствует тот факт, что при выдержке травленых разцов в кипящей воде в течение 15—20 мин или на воздухе в течение нескольких суток при комнатной температуре восстанавливается пластичность стали. На наводороживание стали при травлении оказывает большое влияние концентрация и природа кислоты. [c.166]

Л— общее количество образующегося атомарного водорода Б — водород, молизировавшийся на внешней поверхности образца и удалявшийся иа раствора В—водород, внедрившийся в металл Г— водород, выделившийся во внутренние полости металла Д — водород, диффундирующий через кристаллическую решетку Е — водород, оставшийся в твердом растворе Ж — водород, продиффундировавший сквозь металлы и выделившийся с другой стороны. [c.22]

В последнее время наиболее ьероятиым механизмом понижения прочности стали вследствие водородной коррозии считается возникновение внутриполостного давления из-за выделения по границам зерен (или внутри возможных дефектов кристаллической решетки) стали молекулярного водорода, образующегося из находящегося в стали атомарного водорода. [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...