Водородом углеродом

Восстановление железа в доменной печи. В результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, а также водородом происходит восстановление железа. Восстановление газами называют косвенным, а твердым углеродом — прямым. Реакции косвенного восстановления — экзотермические (сопровождающиеся выделением теплоты), они происходят главным образом в верхних горизонтах печи. Реакции прямого восстановления — эндотермические (сопровождающиеся поглощением теплоты), они протекают в нижней части доменной печи, где температура более высокая.

трескивания [17]. Показано [19], что уменьшение пластичности стали при насыщении водородом происходит почти целиком за счет сосредоточенной части деформации при сохранении равномерной деформации неизменной.

Разложение цементита водородом при атмосферном давлении в сталях может происходить и при температуре 300°С. Этот процесс идет с уменьшением объема, что приводит к дополнительным напряжениям на границах зерен. Толщина слоя, подвергающегося обезуглероживанию, существенно меняющему его свойства, уменьшается с увеличением процентного содержания углерода в сплаве. Так, при содержании углерода 1% толщина слоя, где еще может наблюдаться этот процесс, достигает 1,5 мм, а при содержании углерода 4% она уменьшается до 1 мм. Разрушение поверхностного слоя, насыщенного водородом, происходит в результате образования большого количества трещин по всей зоне деформирования металла.

повышается твердость стали. На рис. 5.5 показана зависимость изменения относительной микротвердости стали 45 от продолжительности наводороживания. Как видно из рисунка, микротвердость в течение первых полутора часов наводороживания увеличивается, а затем снижается и становится меньше исходной. Это свидетельствует о том, что при насыщении стали водородом происходит разрыхление поверхности слоя и, как следствие, снижение его износостойкости (рис. 5.6).

Подводя итоги, делаем вывод, что при абсорбции металлом водорода, выделившегося в результате функционирования в трещине гальванопары СОП — „старая" поверхность, наполнение зоны наивысших напряжений перед вершиной трещины водородом происходит в основном вследствие поступления его из вершины трещины через СОП. Из последнего уравнения следует, что скорость поступления водорода в зону перед вершине трещины прямо пропорциональна степени заполнения „старой" поверхности берегов трещины атомами водорода и обратно пропорциональна расстоянию Д7 между СОП и поверхностью, с которой мигрирует водород. По-видимому, с участков берегов трещины в окрестностях СОП водород преимущественно удаляется поверхностной диффузией в сторону СОП, а с участков, достаточно удаленных от СОП, — путем десорбции в атмосферу и абсорбции - в металл.

Пленки, полученные восстановлением компонентов стекла в его поверхностном слое, отличаются устойчивостью к действию высоких напряжений; их электросопротивление равномерно и практически не изменяется при хранении в комнатных условиях и при нагревании на воздухе до 200°. Эти пленки имеют отрицат. температурный коэфф. электросопротивления в пределах от 0,3 до 1% на 1° С. Для образования таких пленок используются стекла спец. состава, содержащие легко восстанавливающиеся окислы металлов (Bi2O3, Sb2O3, As203 и др.). В процессе нагревания и обработки поверхности стекла водородом происходит термодиффузия ионов металлов из толщи стекла на

При 20 °С цирконий и его сплавы инертны по отношению к газам, но при повышенной температуре они взаимодействуют с кислородом, азотом и водородом, образуя окислы, нитриды и гидриды. Водород — единственный газ, реакция поглощения которого цирконием обратима. Максимальное насыщение циркония водородом происходит при 280—300 °С; при нагреве в вакууме до 800 °С водород полностью удаляется.

В результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, а также с водородом происходит восстановление железа. Восстановление газами называют косвенным, а восстановление твердым углеродом -прямым. Реакции косвенного восстановления - экзотермические (сопровождаются выделением теплоты), они происходят главным образом в верхних горизонтах печи. Реакции прямого восстановления -эндотермические (сопровождаются поглощением теплоты), они протекают в нижней части доменной печи, где температура более высокая.

Разложение цементита водородом при атмосферном давлении в сталях может происходить и при температуре 300°С. Этот процесс идет с уменьшением объема, что приводит к дополнительным напряжениям на границах зерен. Толщина слоя, подвергающегося обезуглероживанию, существенно меняющему его свойства, уменьшается с увеличением процентного содержания углерода в сплаве. Так, при содержании углерода 1% толщина слоя, где еще может наблюдаться этот процесс, достигает 1,5 мм, а при содержании углерода 4% она уменьшается до 1 мм. Разрушение поверхностного слоя, насыщенного водородом, происходит в результате образования большого количества трещин по всей зоне деформирования металла.

повышается твердость стали. На рис. 5.5 показана зависимость изменения относительной микротвердости стали 45 от продолжительности наводороживания. Как видно из рисунка, микротвердость в течение первых полутора часов наводороживания увеличивается, а затем снижается и становится меньше исходной. Это свидетельствует о том, что при насыщении стали водородом происходит разрыхление поверхности слоя и, как следствие, снижение его износостойкости (рис. 5.6).

Применение жидкого водорода, имеющего температуру кипения 20 К, сопряжено с большими трудностями. Взрыво- и пожароопасная концентрация водорода в воздухе колеблется в широких пределах — от 4,6 до 76 %. Взрыв воздушно-водородной смеси в открытом пространстве наиболее вероятен при содержании 30-40 % водорода. В случае попадания воздуха в систему с жидким водородом происходит его конденсация с образованием твердых осадков, способствующих детонации и взрыву.

Пленки, полученные восстановлением компонентов стекла в его поверхностном слое, отличаются устойчивостью к действию высоких напряжений; их электросопротивление равномерно и практически не изменяется при хранении в комнатных условиях и при нагревании на воздухе до 200°. Эти пленки имеют отрицат. температурный коэфф. электросопротивления в пределах от 0,3 до 1% на 1° С. Для образования таких пленок используются стекла спец. состава, содержащие легко восстанавливающиеся окислы металлов (Bi203, Sb203, As20, и др.). В процессе нагревания и обработки поверхности стекла водородом происходит термодиффузия ионов металлов из толщи стекла на

Титан, цирконий и гафний при комнатной температуре в атмосфере воздуха устойчивы; окисление начинается при 200—300 "С. При более высокой, температуре они реагируют с азотом, водородом, углеродом.

Протактиний окисляется на воздухе с образованием пленки оксидов. Реагирует с галогенами, водородом при 250—300 °С с образованием гидрида РаН2, с углеродом при 1400 С образует карбиды РаСз.

Уран окисляется на воздухе с образованием U3O8, при нагревании воспламеняется. При 20 °С уран взаимодействует с фтором и хлором, при нагревании — с азотом, водородом, углеродом, иодом, серой и фосфором. Плотность: а-урана 19,07, (3-урана 18,11, v-УРана 18,06 т/м3. Модуль упругости ?=202 ГПа.

С хлором и другими галоидамк ванадий взаимодействует непосредственно при нагреве до 150—200° С. При более высоких температурах (около 1000° С) с азотом, водородом, углеродом и кремнием он дает хрупкие соединения — нитрид, гидрид, силицид и карбид.

Химический Восстановление окалины Воздействие на окалину водородом, конвертированным природным газом или твердым углеродом при • 900—1100° С Железо Экономичность получения порошка с осколочной формой зерна Подшипники, фрикционные изделия и компактные детали массового назначения

Восстановление чистых окислов Воздействие и а химически чистые окислы водородом, углеродом или гидридами Никель, кобальт, хром, титан, вольфрам, молибден и др. Высокая чистота металла, получение порошка с осколочной формой зерна Твердые сплавы и изделия из тугоплавких металлов

С хлором и другими галоидамк ванадий взаимодействует непосредственно при нагреве до 150—200° С. При более высоких температурах (около 1000° С) с азотом, водородом, углеродом и кремнием он дает хрупкие соединения — нитрид, гидрид, силицид и карбид.

Исследованиями отмечено, что изменением литейной формы можно регулировать структурообразование поверхностного слоя металла отливки и получать заданные механические свойства. В зависимости от размерных параметров кристаллических решеток, электронной структуры и химической активности жидкого металла в условиях формирования отливки ее поверхностный слой насыщается кислородом, водородом, углеродом, азотом и другими элементами, содержащимися в облицовках и покрытиях форм. В результате протекания указанных процессов в поверхностном слое и на поверхности образуются новые структурные фазы, резбо изменяющие природу и свойства отливок. Так, адсорбционные поверхностные плены могут играть роль пассивирующего элемента, когда отношение молекулярного

Порошки металлов в ультрадисперсном состоянии получают в результате восстановления их оксидов водородом, углеродом или конвертированным газом. Кроме того, ультрадисперсные порошки металлов получают восстановлением хлоридов металлов водородом, переконденсацией массивных порошков. Частицы НП имеют субмикрокристаллические размеры вследствие того, что они кристаллизуются из газовой фазы с высокой скоростью. Коагуляция частиц не происходит из-за малой продолжительности их нахождения в плазмотроне. В качестве исходного сырья используют материалы достаточно низкой стоимости, например маршалит (измельченный до частиц размером 70...100 мкм кварцевый песок SiO2) при производстве НП карбида кремния.

АН Латвии, Алма-Атинском энергетическом институте, Сибирском металлургическом институте (Новокузнецк) и РИТЦ СО РАН (Томск), — А12О3>, В4С, BN, HfN, HfB2, LaB6, SiC, Si3N4, TaN, TixCyNz, TixCyNzOj, TIN, TiO2, VC, VxCyNz, а также смеси НП: (A1N + TIN), (BN + B4C) и (SiC + B4C). Эти химические соединения относятся к промежуточным фазам (соединения металлов с водородом, углеродом, азотом и бором), отличительными особенностями которых являются высокая степень устойчивости, неметаллический характер и высокая температура плавления (в области 2273...3273 К). Все используемые НП были изучены физико-химическими и структурными методами, включая оценку размеров и геометрии частиц.

Ковалентная связь возникает за счет образования общей электронной пары между двумя атомами. При возникновении электронной пары дополняется внешняя электронная орбита атома, который переходит в более устойчивое состояние. Электроны, переходящие к атомам, часто обозначаются точками около символа элемента. Ниже на примере метилового спирта показаны переходы электронов между водородом, углеродом и кислородом с образованием ковалентных связей: