Водород легированными сталями

Как это было показано выше, при нормальных температурах коррозионные среды (электролиты) влияют на прочность стали в связи с возникновением адсорбционных и электрохимических явлений, причем в случае коррозии с водородной деполяризацией приобретает значение диффузия водорода в сталь. ]При высоких температурах (например, в расплавах солей) превалирующее значение при влиянии коррозионной среды на прочность уже имеют не электрохимические и адсорбционные явления, а диффузионные процессы, в результате которых может наблюдаться растворение стали (особенно легирующих ее элементов), либо образование твердых растворов, например азотирование стали, либо возникновение интерметаллических соединений. [c.109]

Влияние легирующих элементов на растворимость водорода в стали было предметом исследований ряда авторов и нашло свое отражение в монографиях [1, 3]. [c.13]

Влияние легирующих элементов на растворимость водорода в сталях одного класса (ферритного или аустенитного) проявляется сравнительно слабо (рис. 10.4). Увеличение содержания хрома до 13% 16 в стали с 0,18% С незначительно повышает растворимость водорода (рис. 10.5). [c.340]

Растворимость водорода в пределах каждого аллотропического состояния увеличивается с температурой. Влияние легирующих элементов на растворимость водорода в сталях одного класса проявляется сравнительно слабо (рис. 59). Увеличение содержания хрома до 13% в стали С 0,18% С незначительно повышает растворимость водорода. [c.108]

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СКОРОСТЬ ДИФФУЗИИ ВОДОРОДА В СТАЛЯХ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ [c.27]

Метод нагрева в вакууме для определения водорода очень заманчив из-за простоты аппаратуры и проведения анализа, однако в ряде случаев он не может дать правильных результатов. С одной стороны, этому мешают некоторые из легирующих сталь элементов, а с другой — полнота извлечения водорода из образца сильно зависит от природы водородных включений в стали. Так, мы наблюдали, что водород, включенный в полости внутри стального образца, с трудом и далеко не полностью извлекался из металла при 650° даже в случае простой углеродистой стали и с еще большим трудом удалялся из легированных сталей аустенитового класса. [c.167]

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на содержание и подвижность водорода в стали. Содержание водорода в стали при идентичных условиях плавки зависит от природы и количества легирующих элементов. [c.181]

Таким образом, увеличение средней относительной концентрации С описывается простым экспоненциальным законом. Необходимо только определить коэффициент диффузии О для данной стали. Водород обладает чрезвычайно высокой диффузионной подвижностью в чистом железе. При температуре 20 С коэффициент диффузии водорода в а-железе О = 1,5-10 м/с. Влияние химического состава стали на величину коэффициента диффузии водорода в ней до сих пор оценивался только качественно. С точки зрения количественных оценок здесь можно отметить экспериментальные данные, приведенные в работе [37], по водородопроницаемости сталей различного химического состава. Заметим, что углерод, а также большинство легирующих компонентов значительно снижают коэффициент диффузии. Все же данные по диффузии водорода в сталях имеют большой разброс и не являются надежными. Для данного класса сталей коэффициент О можно оценить в пределах 5-10 ...5 10 м /с. Дополнительные уточнения сделаем следующим образом. Из приведенного эксперимента на образцах стали 20 известно, что примерно через двое суток после начала процесса наводороживания средняя концентрация водорода в образцах радиусом / = 3 мм достигает 70 - 75 % от максимально возможного значения концентрации для насыщенного раствора. Расчет по уравнению (3.8) дает О = [c.71]

Разрушение печных труб вследствие воздействия на сталь азота. Впервые разрушения печных труб от действия азота на сталь были обнаружены на установках, где создались условия для диссоциации аммиака на водород и азот. Этот процесс протекает при температурах выше 400 °С, а при температурах более 600 С молекулярный азот диссоциирует с образованием активного атомного азота, который диффундирует вглубь стали и вызывает разупрочнение ее структуры. С этим явлением пришлось столкнуться п зи изучении работы ядер-ных реакторов, где отвод тепла осуществляется током чистого азота. Особенно активно реагируют с ним нержавеющие стали, содержащие хром, алюминий, титан и другие легирующие элементы. [c.161]

Способность титана и циркония поглощать водород, а также соединяться при высоких температурах с азотом, серой и кислородом лежит в основе применения этих металлов как присадок при производстве сталей. Титан и цирконий соединяются с находящимися в расплавленной стали примесями (Ог, 5, N2, Нг) и этим предотвращают выделение последних при затвердевании стали — литье получается однородным и не содержит пустот. Кроме того, цирконий используется в качестве легирующего компонента некоторых нержавеющих и жаропрочных сталей. [c.285]

Благоприятное действие некоторых легирующих элементов, например титана, на снижение наводороживающей способности стали в процессе электролитического кадмирования и цинкования связывают с восстановлением соединений титана водородом, вьщеляющимся на катоде. Работами Шрайбера механизм снижения наводороживания в процессе кадмирования в присутствии титана объясняется образованием промежуточного слоя окиси титана, препятствующего наводороживанию стали, [c.105]

Достижения в исследовании влияния кремния нашли свое отражение в фирменной модификации стали 4340, названной 300 М, содержащей от 1,5 до 1,8% 81. В отношении механизма высказывались предположения, во-первых, что при наличии кремния е-карбид не может быть эффективным катодным центром для разрядки водорода [9, 17], во-вторых, что карбид повышает стойкость к растрескиванию, являясь ловушкой водорода [26], и, в-третьих, что кремний уменьшает коэффициенты диффузии вредных примесей, в частности водорода [15, 16]. Таким образом, роль кремния по существу не выяснена и может быть сложной, но положительный эффект хорошо подтверждается, особенно в случае высокопрочных сталей. Повышение стойкости сталей при введении кремния представляет резкий контраст по сравнению с отрицательным влиянием марганца, поэтому было бы целесообразно выбрать именно кремний в качестве легирующей добавки для повышения прочности и закаливаемости сталей, используемых в агрессивных средах. Однако такие добавки могут ухудшать обрабатываемость и свариваемость сталей, так что применение высоких концентраций кремния потребует тщательной разработки сплава с учетом всех свойств. [c.55]

Обычными конструкционными материалами в восстановительных средах являются стали 20 и ЗОХМА. Они эксплуатируются до температуры 300 °С. Для изделий, работающих при более высоких температурах, в металл вводят легирующие добавки. В качестве добавок используют элементы, повышающие сопротивляемость стали обезуглероживанию, как то хром, молибден, ванадий. Хром дополнительно препятствует проникновению водорода в металл. [c.166]

Влияние легирующих элементов на коррозию. Как указывалось выше, процесс водородной коррозии определяется давлением водорода, температурой, продолжительностью воздействия и свойствами самого металла, подвергающегося коррозии. Свойства же доброкачественной и соответственно термически обработанной стали зависят, в основном, от ее состава и в первую очередь от содержания углерода и легирующих компонентов. [c.354]

Корродирует сталь водород и азот, аммиак же способствует коррозии при частичной своей диссоциации на атомарный водород и азот. Азот при высоких температурах и давлениях проникает в сталь и количество его в последней может увеличиваться в 20 и более раз, по сравнению -с первоначальным. Соединяясь с железом и большинством легирующих элементов, азот образует нитриды, что меняет механические свойства стали делая ее более твердой и хрупкой. Механизм водородной коррозии стали в основном остается тем же, однако, в зависимости от марки стали и ее термической обработки, образующиеся нитриды могут ускорять или замедлять процесс водородной коррозии. [c.359]

При повышенных температурах и давлениях водород диффундирует в металлы. Наибольшее количество водорода поглощает палладий, который не только адсорбирует, но и растворяет Нз. В палладий водород проникает уже при 240° С, диффузия водорода в мягкое железо значительна при 40—50 ат и температуре около 400° С. Поглощение водорода многими металлами (Ре, Со, N1 и др.) увеличивается с повышением температуры и давления. При охлаждении металла и снижении давления большая часть поглощенного водорода выделяется. При сверхвысоких давлениях сталь заметно поглощает водород даже при комнатной температуре. Количество адсорбируемого водорода зависит от структуры поверхности металла. Металлический порошок поглощает водорода больше, чем сплавленный, вальцованный или кованый металл. При поглощении водорода могут изменяться твердость, термическая стойкость, текучесть, электропроводность, магнитные и другие свойства металлов и сплавов. Для уменьшения диффузии водорода в металлы при повышенных давлениях и температурах обычно применяют легированные стали, содержащие хром, молибден, ванадий, вольфрам и другие легирующие металлы. [c.19]

Отсутствие самопассивации безазотистой стали, даже с палладием, можно объяснить гетерогенностью ее структуры. При двухфазной аустенито-ферритной структуре содержание легирующих элементов в фазах отличается на несколько процентов. Аустенитная фаза обогащена никелем и обеднена хромом и молибденом. Это затрудняет пассивацию аустенитной составляющей стали. Потенциалы полной пассивации стали смещаются к более положительным значениям. Поэтому протекающий катодный процесс выделения водорода на палладии не может сместить потенциал коррозии стали в пассивную область. [c.213]

Влияние легирующих элементов на растворимость водорода в сталях одного какого-либо класса проявляется слабо (см. рис. 3). В сталях аустенитного класса и сплавах растворяется водорода примерно в четыре раза больше, чем в углеродистой стали марки 20, и пример-но в шесть раз больше, чем в сталях мартейситно-фер-ритйого класса. [c.119]

Некоторые данные о влиянии легирующих элементов на растворимость водорода в сплаве были приведены в разделе 1.1. Здесь следует еще раз подчеркнуть, что эти данные отвечают равновесным условиям, катодный же водород поглощается сталью в количествах, в сотни раз превышающих равновесные. Влияние легирующих элементов на поглощение водорода сплавом, как правило, противоположно пх влиянию на проницаемость для водорода. Например, Ф. Эрдман-Еснитцер и. К. Са-бат [251] нашли, что с ростом содержания кремния в стали происходит увеличение ее окклюзионной способности к водороду. Однако М. Армбрастер 267] получила (прп 400—600 С) противоположные результаты. Уменьшение растворимости водорода в присутствии кремния наблюдали также В. Геллер и Так-Хо Суп [256]. [c.83]

Легирующие примеси относительно мало влияют на растворимость и диффузию водорода в стали в том случае, если их введение не сопровождается структурными (фазовыми) превращениями [47, 78]. Отмечается незначительное влияние на наводороживание добавок никеля, хрома [70], молибдена [1], кремния и марганца [154]. Предполагается [65], что гидрообразующие элементы (Ti,V, Zr, Сг, Nb и др.) удерживают водород в кристаллической решетке и тормозят десорбцию и молизацию. Специфическое влияние добавок As, J,jS в стали на наводороживание рассмотрено в главе И1. [c.17]

Применение. Титан очень важный конструкционный материал для современной техники. Титан и его сплавы отличаются высокой прочностью, легкостью, тугоплавкостью, химической стой- костью при обычной температуре. Титан используют в качестве легирующей добавки и как вещество, связывающее кислород, азот, водород и другие примеси в металле в малорастворимые соединепия (последние удаляются в шлак). Ферротитан добавляют в специальные марки сталей для повышения их коррозионной стойкости и механической прочности при высоких температурах [ферротитан получают алюмотермическим восстановлением (флюс СаО) предварительно обожженного (для удаления серы) концентрата РеТЮз], Устройства, изготовленные из титана и его сплавов, [c.511]

Введение в сталь небольших количеств легирующих элементов, стабилизирующих цементит, приводит к заметному повышению длительной прочности в водороде по сравнению с углеродистыми сталями. Однако и в этом случае при повышенных температурах и давлениях водорода наблюдается снижение пределов длительной прочности (рис. 4.61). С повышением давления водорода пределы длительной прочности понижаются (рис. 4.62). В табл. 4.64 приведены данные по влиянию водорода на длительную прочность некоторых сталей. При кратковременных выде ржках и сравнительно невысоких давлениях водорода и температурах длительная прочность низколегированных сталей мало отличается от длительной прочности в азоте, С увеличением длительности испытаний и повыше- [c.266]

Дрейли и Разер 2, 8] объясняют наблюдаемые факты тем, что выделяющийся на поверхности раздела металл—оксид газообразный водород разрушает защитную оксидную пленку. Если алюминий контактирует с более электроотрицательным металлом либо легирован никелем или железом, то можно предполагать, что ионы Н+ разряжаются на катодных участках, а не на алюминии, и оксидная пленка остается неповрежденной. Однако полезное действие катодных участков можно также объяснить [91 анодной пассивацией или катодной защитой алюминия. Это влияние сходно с действием легирующих добавок платины и палладия (или контакта с ними) на нержавеющую сталь аналогичным образом эти металлы пассивируют также титан в кислотах (см. разд. 5.4). [c.344]

Процесс азотирования стали ведется в среде диссоциирующего аммиака. Водород, образующийся при его распаде, восстанавливает металл на поверхности, давая возможность азоту диффундировать внутрь изделия. Известно, что стали, содержащие в своем составе Ti, V, Сг и Мп, подвергаются азотированию лучше, так как легирующие компоненты, обладающие большим сродством к азоту, захватывают его, а затем передают избыток азота железу. [c.132]

Известно [25,28,38,77,78], что физико-химическое воздействие проникающего в сталь водорода представляет наибольшую опасность для работы оборудования. Если под действием водорода происходит интенсивная диссоциация карбидной фазы и обезуглероживание, то нельзя рассчитывать на длительное сохранение прочностных свойств стали. Поэтому одной из основных задач создания жаропрочных сталей, работающих под давлением водорода, является получение в них карбидных составляющих, стабильных в среде водорода. Систематические исследования [25,38,78] по влиянию легирующих элементов на водородостойкость стали показали, что легирование стали некарбидообразуюшими элементами - кремнием, никелем и медью - не оказывает влияния на их водородостойкость. Разрушение таких сталей начинается при тех же условиях, что и углеродистых. Повышение водородостойкости достигается введением в сталь сильных карбидообразующих элементов для связывания углерода в специальные карбиды. [c.153]

В заключение следует отметить, что дальнейшие исследования водородной коррозии стали должны быть направлены в сторону углубления и уточнения данных об элементарных физико-химических процессах, протекающих при взаимодействии водорода с металлами.Вы-яснение влияния отдельных легирующих элементов и их сочетаний на водородоустойчивость позволит создавать новые стали с заранее заданными параметрами водороде -устойчивости и по фазовому составу определять стойкость конструкционных марок сталей при различных условиях эксплуатации, [c.169]

В составе малоуглеродистой стали обычно присутствуют углерод, марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород, а также могут быть добавки легирующих элементов, используемых в качестве раскислителей хром, алюминий, бор, ванадий, титан, молибден. Содержание каждого из указанных элементов в малоуглеродистой стали составляет десятые либо сотые доли процента. Между тем, их влияние на склонностъ стали к хрупкости при понижении температуры может оказаться значительным, хотя удельный вес влияния каждого элемента определить весьма трудно. Поэтому исследователи рассматривают свойства чистых сплавов а-желе-за с регулируемыми добавками различных элементов [48], а промышленные стали оценивают с применением методов статистического анализа [49]. [c.39]

Марганец является достаточно распространенным элементом (0,09%), в то время как рений — один из самых редких и дорогих металлов (10" %). Марганец извлекают, восстанавливая природные оксиды углеродом или кремнием. Если исходным сырьем служит смесь пиролюзита МпОг оксидом железа, то результатом восстановления явится ферромарганец — легирующая добавка ко многим видам стали. Рений в природе обычно сопровождает вольфрам, своего соседа по таблице. Его получают восстановлением перрената KRe04 водородом. [c.183]

Стали марок 09ХГ2НАБЧ и 09ХГ2НАБЧД категорий прочности II и III легированы никелем, что обеспечивает вязкость ферритной матрицы, добавка меди ослабляет коррозионные процессы на поверхности стали и препятствуют проникновению водорода в металл вследствие образования поверхностного медь-содержаш,его слоя. Медь совместно с хромом (0,5 %) несколько упрочняют сталь (см. табл. 2.6). [c.159]

Влияние примесей. Специально вводимые в сталь и чугун примеси (легирующие добавки) придают сплавам различные технически полезные свойства. Различают неметаллические примеси (8, Р, М, Н, 81) —так называемые спутники железа (водород попадает в железо при травлении), которые хорошо в нем удерживаются. Фосфор, в частности, улучшает литейные свойства, снижая вязкость силава кремний способствует прн понижении температуры ыделению углерода в форме графита (образуются серые чугуны), а марганец-выделению углерода в форме цементита (образуются белые чугуны) [c.426]

Большинство легирующих элементов в стали незначительно влияют на диффузию в нее водорода. Например, согласно [131], энергия активации для диффузии водорода в никелевую сталь 35НЗ (3,25% Ni) составляла 19000 кал/моль, т. е. мало отличалась от соответствующей величины для феррита. Хром сильнее затрудняет диффузию 30 [c.30]

Адсорбция ионов водорода обусловлена действием электростатических сил адсорбция восстановленного до атомарного состояния водорода может быть вызвана химическими (резонансными) силами. В первом случае наблюдается специфическая физическая адсорбция, во втором — может иметь место также хемосорбция с образованием гидридов (при наличии гидридообразующих легирующих элементов в стали). [c.36]

Влияние легирующих элементов на жаростойкость стали с основой Х18Н20 во фтористом водороде примерно то же, что и во фтор-содеркащих растворах. Этот факт является довольно неожиданным,т.к. механизмы коррозионных процессов в растворах и газах различны. [c.61]

К. Е. Есипчук. ЛИТАЯ СТАЛЬ — сталь, используемая в литом состоянии без улучшения деформированием. Применяется с конца 19 в. Отличается от деформируемой стали большей физ. и хим. неоднородностью и, следовательно, более низкими пластическими св-вами и ударной вязкостью (табл.). Л. с. содержит, кроме железа и углерода (до 2%), сопутствующие примеси (серу, фосфор, кислород, азот и водород) и специально вводимые раскисляющие (нанример, марганец, кремний алюмний), микролеги-рующие (цирконий, титан, церий и др.) и легирующие (хром, никель, молибден и т. п.) элементы. Прочностные и пластические св-ва, а так- [c.704]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология