Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Арчаков Ю.И. -> "Водородоустойчивость стали " -> 13

Водородоустойчивость стали - Арчаков Ю.И.

Арчаков Ю.И. Водородоустойчивость стали — М.: Металлургия, 1978. — 161 c.
Скачать (прямая ссылка): vodorodoustoyichivoststali1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 52 >> Следующая

Локализованная химическая реакция приводит к образованию продуктов реакции, давление которых может] достигать нескольких десятков тысяч атмосфер. Кроме! того, процесс восстановления—Хр-аспадя) частичек це-j ментита сопрой'ождается~-~шеныпением объема, что вы-; зывает возникновение дополнительных напряжений noi границам раздела фаз.
Водород, хемосорбированный на поверхностях отдельных микрополостей, также инициирует процесс
34
коррозионного растрескивания вследствие уменьшения поверхностной энергии'трещин1.
Зарождение трещин происходит в зоне максималь-ных~~растягивающих напряжений, образующихся в вёр-цГинах~дустот, расположенных вблизи поверхности ме-ТаллгГ и по границам зерен. Происходит раскрытие пустот, расположенных у поверхности, и процесс ..шезуг-^гбрОживания тгеШГ1^аШр^ётся7~За'тем происходит соединение (слйя1ш1ё)~тэтдетБНБПГТ»1икрополостей, находящихся под высоким давлением метана и водорода. Развитие трещины обнажает свежую поверхность 'металла, и молекулярный водород получает доступ к новым внутренним поверхностям трещины, резко увеличивается поверхность взаимодействия водорода с металлом. При этом снижается содержание углерода в поверхностных слоях, и происходит ¦ интеркристаллитное растрескивание металла.
В общем случае обезуглероживание происходит по границам и в объеме зерен стали при условии возможности отвода продуктов реакции.
Обезуглероживание отдельного перлитного участка происходит следующим образом. Вначале перлитный участок окружается со всех сторон или только с ближайшей стороны к фронту обезуглероживания (в зависимости от условий опыта) обезуглероженной зоной. После растрескивания этой прослойки и отвода продуктов реакции начинается обезуглероживание собственного перлитного участка. Постепенно уменьшаются размеры областей внутри зерен, занятых перлитом, и расширяются оболочки феррита (см. рис. 16).
До недавнего времени считалось общепринятым, что процесс обезуглероживания идет только на поверхности зерен. При этом вследствие создания градиента концентрации углерода в микрообъемах, внутри зерна происходит диссоциация цементита перлита, и выделившийся углерод диффундирует -к пограничным учась кам, где взаимодействует с водородом. Подтверждением этой точки зрения служило отсутствие растрескивания внутри перлитного участка. Однако формирование мелкодисперсных участков феррита после опытов, а также ряд других закономерностей, обнаруженных при
1 Процесс, который по результатам исследований последних ¦лет, считается определяющим в явлении водородной хрупкости (Прим. ред.)
2* Зак 494
35
обезуглероживании стали в условиях повышенных температур и давлений водорода — трудно объяснить, исходя из указанного выше механизма обезуглероживания. К таким закономерностям относятся, например, .сильное влияние давления водорода на скорость обезуг-лероживания,~низкие~значШ^й^1?0эф(|ш4^иентов диффузии дглёрода при температурах ~~3Qt)—50|И> ~ГтаЗл^..Щ~ и _ бысгрс^Обез^лер^^ в этихусловиях
Таблицаб Коэффициенты диффузии, см2/с, углерода и водорода в «-железе [81]
J-*. о о Водород Углерод t, °с Водород Углерод
20 1,5-10-5 2,0 -10-17 500 3,3-1 о-4 4,1-10-®
100 4,4-10-5 3,3-ю-14 700 4,9-10-4 6,1-Ю-7
300 1,7-10-4 4,3-10-10 900 6,3-Ю-4 З,6-1О-0
Сравнение энергии активации для процесса обезуглероживания стали 20 7200 кал/г-атом с энергией активации процесса диффузии углерода 20000 кал/г-атом показывает, что диффузия углерода в стали_ не_ может являться опоёдёлШщим~Фактором~при обезуглероживании ссади. Расчеты показывают^ что количество водорода, диффундирующее через образцы при определенных условиях, в несколько раз больше того количества, которое реагирует с углеродом стали. Энергия активации процесса диффузии водорода в a-железе составляет 3200 кал/г-атом, т. е. вдвое меньше, чем величина кажущейся энергии активации процесса обезуглероживания.
По-видимому, в процессе обезуглероживания происходит не только (и не столько) диффузионное перемещение углерода в феррите, но и перенос продуктов реакции по некоторым каналам в объеме перлитного участка к границам. Поскольку реальное зерно имеет субструктуру, то возможно, что субграницы могут являться теми путями, по которым продукты реакции будут поступать из внутренних объемов к границам зерен. Можно предположить при этом, что в первые моменты реакции внутри зерен образуется не метан, а непредельные углеводороды типа СН, молекулы которых имеют малые размеры, что и позволяет им свободно перемещаться по субграницам. При выходе к границам
36
зерен, где имеется избыток водорода, они гидрируются до метана. Если придерживаться такой точки зрения, тс становится понятным влияние давления и температуры на процесс обезуглероживания.
Каковы же основные факторы, которые определяют и регулируют скорость обезуглероживания?
Химическая реакция взаимодействия водорода с углеродом стали осложнена рядом физических процессов. Так, пои обезуглероживании стали протекают как лиф-фузионные процессы (пронитовение и на~сыщение ста-~5ти к гвашшам~зер?нТ.
так^^мйеСКиеГОДнако как показали исследования [26]Тс^Оростъчт115ойикновения и насыщения стали водородом, т. е. диффузионные процессы не определяют скоро_сть~15безуглероживани? Так" например,"раствора мость ^оД^&2^^пЬтгГОЯнные водородопроницаемости сталей 20 и ЗОХМА практически одинаковы, а по водо-родостойкости при повышенных температурах и давлениях эти стали резко различаются (см. с. 15). Скорость диффузии углерода в зоне реакции (в приграничных объемах металла), на первый взгляд, также могла бы быть лимитирующим фактором в процессе обезуглероживания стали, особенно в области сравнительно низких температур, когда коэффициент диффузии углерода имеет небольшие значения. Однако результаты испытаний на водородостойкость хромистых сталей, а также других легированных сталей (см. с. 42, 61) показывают, что, несмотря на малую диффузионную подвижность углерода в хромистом феррите, хромистые стали подвергаются обезуглероживанию, а сталь с 0,68% Ti — водородоустойчива в тех же условиях. В случае, когда диффузионное сопротивление системы" гТГраз-ЛО_меньше химичёскогоГскорость суммарного" процесса опредёляется~истинной кинетикой~'хиКшчёской реакций на" на~ружнби~й~внутренних поверхностях металла:^
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 52 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама