Растворения кислорода

Исследования показали, что сталь 75ХСМФ -превосходит все исследованные стали, в том числе и стандартные 9Х и 9Х2СВФ, по закаливаемости (HRC 65,5) и прокаливаемости (рис. 38) при закалке с температуры 900° С. Несколько пониженная закаливаемость при закалке с 850° С (HRC 62) связана с более высокой легированностыо и, следовательно, повышенной температурой растворения карбидной фазы. По плавности кривой прокаливае-

Пластичность наклепанной стали типа 12Х18Н10Т в результате аустенизации при 1100° С повысилась вследствие более полного растворения карбидной фазы и устранения дефектов кристаллической структуры. Последнее способствует интенсивному протеканию динамического деформационного старения даже в ранней стадии термоциклирования, о чем свидетельствует металлографический анализ испытанных образцов.

образом, и этот механизм признает необходимость диффузии углерода, однако в отличие от первого процесс растворения карбидной фазы и диффузии углерода здесь является вторичным, протекающим уже после образования 7-фазы.

Изучая а -*• 7-превращение в сталях разного состава, многие авторы отмечали отставание растворения карбидной фазы от а -> 7-превращения. В доэвтектоидных сталях после осуществления а -*• 7-превращения сохраняется большое количество карбидов, что приводит к значительным различиям в концентрации углерода в аустените. Это различие фиксиру-

Как уже упоминалось, некоторые исследователи связывают положение точки b Чернова с устойчивостью образующейся карбидной фазы. Однако, как видно из рис. 55, оба изученных карбидообразующих элемента (Сг и Мп) в заэвтектоидной области в меньшей степени повышают точку b Чернова, чем некарбидообразующие элементы Ni и Si . Если бы температура точек b определялась завершением растворения карбидной фазы, следовало ожидать, что интервал перекристаллизации будет смещаться вверх по мере повышения легирования карбидов. Возрастание устойчивости внутризеренной текстуры в сталях, легированных некарбидообразующими элементами, свидетельствует о том, что влияние легирования на температурный интервал структурной перекристаллизации нужно в первую очередь рассматривать с точки зрения воздействия легирующих элементов на твердый раствор, ,а не на карбидную фазу. Это вполне закономерно, поскольку в точке b Чернова меняется состояние самой матрицы сплава, и эти изменения не определяются растворением карбидов. Элементы, затрудняющие рекристаллизацию, должны смещать точку b в сторону более высоких температур.

Аустенитные швы. Длительная выдержка (в течение нескольких десятков, сотен или даже тысяч часов) чистоаустенитных швов сталей типа 18-8 при температуре 500—900° С обычно не вызывает в них видимых структурных превращений, если не считать выпадения, коагуляции и повторного растворения карбидной фазы по границам столбчатых кристаллов. Этот процесс, по мнению В. И. Просвирина, носит стадийный характер — периоды выпадения карбидов чередуются с периодами их растворения.

образом, и этот механизм признает необходимость диффузии углерода, однако в отличие от первого процесс растворения карбидной фазы и диффузии углерода здесь является вторичным, протекающим уже после образования 7-фазы.

Изучая а -*• 7-превращение в сталях разного состава, многие авторы отмечали отставание растворения карбидной фазы от а -»• 7-превращения. В доэвтектоидных сталях после осуществления а -* 7-превращения сохраняется большое количество карбидов, что приводит к значительным различиям в концентрации углерода в аустените. Это различие фиксиру-

Как уже упоминалось, некоторые исследователи связывают положение точки Ъ Чернова с устойчивостью образующейся карбидной фазы. Однако, как видно из рис. 55, оба изученных карбидообразующих элемента (Сг и Мп) в заэвтектоидной области в меньшей степени повышают точку Ь Чернова, чем некарбидообразующие элементы № и Si . Если бы температура точек Ь определялась завершением растворения карбидной фазы, следовало ожидать, что интервал перекристаллизации будет смещаться вверх по мере повышения легирования карбидов. Возрастание устойчивости внутризеренной текстуры в сталях, легированных некарбидообразующими элементами, свидетельствует о том, что влияние легирования на температурный интервал структурной перекристаллизации нужно в первую очередь рассматривать с точки зрения воздействия легирующих элементов на твердый раствор, ,а не на карбидную фазу. Это вполне закономерно, поскольку в точке Ь Чернова меняется состояние самой матрицы сплава, и эти изменения не определяются растворением карбидов. Элементы, затрудняющие рекристаллизацию, должны смещать точку Ь в сторону более высоких температур.

Обычно повышение прокаливаемости с увеличением дисперсности карбидной фазы объясняют так: чем дисперснее карбидная фаза, тем быстрее она растворяется, тем полнее легирующие элементы переходят в твердый раствор, тем выше его устойчивость, тем меньше остается центров кристаллизации. При этом считают, что после растворения карбидной фазы аустенит представляет собой однородный твердый раствор.

После растворения карбидной фазы, особенно при современных сокращенных выдержках при нагреве под закалку, твердый раствор сохраняет химическую и физическую неоднородность.

Взаимодействие кислорода с чистой поверхностью металла протекает'в три этапа: 1) адсорбция кислорода, 2) нуклеация, т. е. образование зародышей, 3) рост сплошной оксидной пленки. На первых стадиях адсорбции пленка состоит из атомов кислорода, так как свободная энергия адсорбции атомов кислорода превышает свободную энергию диссоциации его молекул. Методом дифракции медленных электронов удалось установить, что атомы некоторых металлов входят в состав адсорбционной пленки и образуют относительно стабильную двухмерную структуру из ионов кислорода (отрицательно заряженных) и металла (положительно заряженных). Как уже говорилось в отношении пассивирующей пленки (разд. 5.5), адсорбционная пленка, составляющая доли монослоя, термодинамически более стабильна, чем оксид металла. На никеле, например, она сохраняется вплоть до точки плавления никеля [1 ], тогда как NiO разрушается вследствие растворения кислорода в металле *. Дальнейшая выдержка при низком давлении кислорода ведет к адсорбции на металле молекул О2, проникающих сквозь первичный адсорбционный слой. Так как второй слой кислорода связан менее прочно, чем первый, он адсорбируется не диссоциируя. Возникающая в результате структура более стабильна на переходных, чем на непереходных металлах [2]. Любые дополнительные слои адсорбированного кислорода связаны еще ^слабее, и наружные слои становятся подвижными при повышенных температурах, о чем свидетельствуют рентгенограммы, отвечающие аморфной структуре. Вероятно, ионы металла входят в многослойную адсорбционную пленку в нестехиометрических количествах и к тому же относительно подвижны. Например, обнаружено, что скорость поверхностной диффузии атомов серебра и меди выше в присутствии адсорбированного кислорода, чем в его отсутствие [3]. ;

ты реакции находятся в стандартном состоянии. Однако если рассмотреть реакцию растворения кислорода в титане

В случае пассивности железа, хрома, никеля и кобальта в растворах окислителей типа азотной кислоты или в растворах серной кислоты и сульфатов при анодной поляризации на металлах существуют уже сформировавшиеся защитные плотные пленки, толщина которых соответствует одному или нескольким слоям кислорода. Наличие на поверхности тонкой пленки с высокой электронной, но низкой -ионной проводимостью обусловливает избирательное торможейие процесса анодного растворения кислорода.

Авторы работы [35] рассчитали кинетику растворения кислорода в титане, показав, что характеристики газонасыщенности слоя сильно зависят от коэффициента диффузии. В работе [36 ] показана зависимость вида газонасыщенного слоя от характера структуры сплава. Авторами работы [37] было показано, что распределение кислорода и микротвердости по глубине слоя при газонасыщении сплава титана с 4% хрома подчиняется логарифмическому закону.

35. Можаев С. С., Сокирянский Л. Ф. О расчете кинетики растворения кислорода в титане. Титан и его сплавы. Вып. 10. Исследования титановых сплавов. М., изд-во АН СССР, 1963.

Обезуглероживание в соляных ваннах происходит главным образом за счёт растворения кислорода воздуха, примесей сернокислых солей и накопления окалины в ванне. С повышением температуры соляной ванны, с увеличением времени выдержки нагреваемой детали и с удлинением срока работы ванны обезуглероживающее действие её возрастает. Обезуглероживание можно значительно уменьшить или совсем устранить периодической очисткой ванны от окалины добавкой (через каждые 4 часа работы) буры или IQFe (CN)6 в количестве 1,0— 2,0°/0 от веса солей, а также

Исходя из этого к дымовым газам можно было бы предъявить противоречивые требования: а) для предотвращения растворения кислорода в воде обеспечить по возможности полное сжигание газа при теоретическом (стехиометрическом) режиме горения, т. е. без избыточного воздуха; это предотвратило бы увеличение содержания кислорода в воде; б) для предотвращения растворения углекислоты в воде обеспечить полное сжигание газа при весьма больших избытках воздуха, поддерживающих парциальное давление углекислоты в дымовых газах ниже, чем в воде. Совершенно очевидно, что выполнение обоих этих требований нереально. Поэтому в практике эксплуатации контактных и контактно-поверхностных котлов приходится сталкиваться с положением, когда вода в котле постоянно насыщается агрессивными газами, повышающими ее коррозионную активность.

очевидно, в результате постепенного растворения кислорода в металле, она стано-

1) абсорбции (растворения) кислорода цианистым раствором;

приводит к насыщению плазмы дуги кислородом. Чтобы избежать растворения кислорода в жидком металле, в состав покрытия вводят ферромарганец или ферросилиций. Марганец и кремний более активны по отношению к кислороду, чем железо, поэтому они, окисляясь, предохраняют от окисления жидкий металл сварочной ванны и капли электродного металла. Таким образом, при сварке покрытыми электродами реализуются три способа защиты жидкого металла от атмосферных газов: слоем шлака, газом от легко испаряющихся веществ покрытия, металлургическими (химическими) реакциями раскисления. Борьба с водородом этими методами также ведется, однако количество водорода в атмосфере очень мало и главным источником водорода в шве является влага на поверхности свариваемых деталей и в составе покрытия электрода. Более эффективными против водорода оказываются обезвоживание поверхности детали ацетоном (спиртом) и прокаливание электродов перед сваркой.

Неравновесность окислов, образующихся на поверхности паяемого металла и припоя, может быть использована для их разложе-даия в процессе приближения всей системы к равновесию при усло-•вии прекращения доступа кислорода к месту пайки. Этот способ эффективен только тогда, когда кислород заметно растворим в шаяемом металле или припое. Нагрев сплавов с окисленной поверхностью в вакууме или в нейтральной газовой среде в этом случае -может приводить к разрушению окислов в результате постепенного /растворения кислорода в основном металле.