Efectul hidrogenului asupra proprietăților oțelului

1. CÂND hidrogenarea proceselor metalurgice

O metodă eficientă pentru a reduce concentrația hidrogenului din oțel - tratarea în vid a oțelului lichid în oala de turnare sau preaplin de la o oală de turnare la alta, sau la o matriță. În eliberarea de vid de hidrogen și azot dizolvat în oțelul se produce foarte rapid datorită scăderii solubilității lor. Când evacuarea fluxului de metal și creând un vid suficient poate reduce concentrația hidrogenului în oțelul topit până la 2 cm 3/100 g

Cantitatea de hidrogen în oțelul este redus dramatic în timpul solidificării acestuia. O parte din hidrogenul astfel eliberat sub formă de bule, crearea de porozitate. Cel mai adesea apare din oțel bare de crom. Piesele turnate porozitate poate avea loc indiferent de compoziția oțelului.

Influența hidrogenului conținut în oțelul topit, proprietățile fizice ale solidului devin mici.

Lingourile și se rostogoli în diferența de concentrație țagle de hidrogen între zonele de suprafață ale piesei interior și depinde de conținutul mediu de hidrogen din întreaga secțiune transversală: conținut mediu mai mare corespunde un gradient mai mare în direcția radială a concentrării.

Ca florile de rulare în profiluri mai mici, conținutul de hidrogen este redus substanțial, iar în cele mai multe cazuri, nu depășește 3 cm 3/100 g, dar după primul gradientul rifts creșterilor concentrației sale (pierderea relativ mici de hidrogen, cu o scădere semnificativă în diametru) și apoi scade din nou, din cauza desorbție hidrogenului.

distribuția inegala a hidrogenului peste țaglelor secțiune nu pot explica fie prin eliminarea parte a hidrogenului din zonele de suprafață ale semifabricatului sau redistribuirea acestuia după lingou de cristalizare [83], sau procese de difuzie. care apar în volumul de metal solid, deoarece diferența de temperatură pe secțiunea transversală a lingoului este de distribuție foarte scăzută și chiar prelungit tratament termic uniform nu este atins.

Segregarea hidrogenului aparent are loc în timpul de solidificare a benzii de oțel, datorită solubilității sale diferite în oțel lichid și solid. În acest caz metalul lichid îmbogățit cu volume de hidrogen și, prin urmare, din metal, solidificarea acesta din urmă (cap și o parte axială a lingoului) conțin mai. Cu toate acestea, în procesul de cristalizare concomitent cu difuzia hidrogenului în porțiunea axială și capul lingoului este îndepărtată o cantitate de hidrogen în atmosferă, iar conținutul mediu de hidrogen al blumuri devine inferior conținutului său în oțelul lichid în timpul turnării.

Pentru îndepărtarea mai completă a posibilelor hidrogen laminate: piese forjate si se aplica un tratament termic special - oțel recoacere scăzută. Rata de evoluție a hidrogenului din metalul solid este determinată de coeficientul de difuzie și solubilitatea hidrogenului în metal. Ambele aceste valori sunt reduse cu temperatura, cu toate acestea, deoarece solubilitatea hidrogenului în austenita este mai mare, iar coeficientul de difuzie este mai mică decât produșii de descompunere austenită, recoacere optimă

2. OTEL de hidrogenare într-un mediu ce conține hidrogen, la o temperatură și presiune ridicată

hidrogenare oțel de înaltă temperatură se observă nu numai în procesul de topire și de redistribuire, dar, de asemenea, atunci când sunt tratate termic, și chiar și în timpul funcționării pieselor din oțel, atunci când metalul este lung la temperaturi ridicate într-un hidrogen mediu care conține, în special în cazul în care mediul este presurizat. Străpungerea în oțelul în condițiile de mai sus, hidrogenul conduce la o reducere a rezistenței sale ductilitate și fluaj și adesea la rupere fragilă. Semnificația acestei probleme devine evidentă când considerăm necesitatea unui oțel cu un aparat de sinteză a amoniacului, producerea de combustibili lichizi sintetici și altele.

procedeu de hidrogenare a oțelului la temperaturi și presiuni ridicate pot fi împărțite în trei etape: 1) absorbită segregarea hidrogenului; 2) decarburare; 3) cracare ή umflarea oțel.

Mecanismul de absorbție a hidrogenului în comparație cu hidrogen oțel absorbție fier pur este complicată de prezența oțelului carbon, reacționează cu hidrogen la o temperatură suficient de ridicată.

mediu hidrogen disociat, adsorbtia suprafața de oțel este ionizat și un proton pătrunde în oțelul carbon încălzit, difuză în interiorul său, în principal, prin rețeaua cristalină de ferită (similar cu absorbție de fier pur de hidrogen), și segregă în colectoarele, situate în principal la limitele granulei. Cu toate acestea, difuzia hidrogenului prin cristale cementită la temperaturi ridicate duce inevitabil la o reacție de hidrogenare cementită

Fe3 C + 4H + + 4e - 3Fe + CH4. (1)

Astfel, prima etapă de hidrogenare (adsorbție) imediat adus în al doilea (decarburare).

hidrogen molecular, segregate în microcavități, de asemenea, pot participa la reacția de hidrogenare, dar la o cheltuială ușor mai mare de energie:

3. hidrogenare prin tratament termic

În anumite condiții, prin hidrogenarea termică: procesare poate duce la o reducere a rezistenței nu este restabilită chiar de călire. Asemenea navodorozhivaiiyu contribuie la reducerea atmosferei, prezența umidității; (Acționând ca un catalizator), prezența hidrogenului atomic, care are loc atunci când călire în apă, iar răcirea rapidă, interferând hidrogenului desorbtie permeat deja în oțel.

4. hidrogenare SUDURA

Chiar și în timpul dezvoltării sudare cu arc electric, sa observat că zona afectată de căldură devine casant și fisuri în acestea; dar numai relativ recent (din 1940), procesul de sudare au început să exploreze mai profund. Acum, una dintre cauzele fisurilor este considerată hidrogenare afectată de căldură.

La sudarea cu arc de oțel pentru condiții de hidrogenare apar din metal sudură și metale de bază au fost în atmosfera arcului de sudură este hidrogen ușor dispersează în oțelul la procesul de temperatură ridicată.

Sursa de hidrogenare în timpul sudurii, așa cum se arată prin experimente [275], iar cristalizarea este umiditatea higroscopică conținută în acoperiri de electrozi și fluxuri, precum și rugina umezelii de pe marginile suprafețelor sudate.

Caracteristica electrică pentru rata ridicată de răcire a metalului de sudură și materialul afectat de căldură datorită prezenței unor mase mari de adiacente, nu este încălzit în timpul sudării metalelor.

5. procese electrolitice CÂND hidrogenare

hidrogenare din oțel electrolitica poate avea loc sub influența electroliților asupra metalului cufundat în ele ca în polarizarea catodică pe sursa de alimentare externă, și fără ea. Procesele tehnologice, care se bazează pe acțiunea acizilor sau soluții alcaline pentru metale sunt degresare, decapare, gravare si galvanizare. În plus, hidrogenarea electrolitică are loc într-un mediu de producție în exploatarea anumitor părți în medii corozive, și în special în protecția catodică.

Degresarea se desfășoară, de obicei, ιβ bai alcaline de multe ori în timpul de polarizare catodică a oțelului de la o sursă de curent externă. ca electrolit utilizat în mod obișnuit sodă caustică, sodă, potasă. Degresarea se efectuează la temperatura camerei sau cu soluții alcaline la cald (70-80 ° C).

Decapare - o decapare scurtă de oțel în soluții diluate de acid sulfuric și acid clorhidric. Acest proces se aplică de obicei, înainte de placare.

Gravare este folosit pentru a schimba aspectul suprafeței metalice sau pentru a îndepărta oxizii, precum și înainte de lipire și a conservelor. Gravare se realizează în principal în acid sulfuric sau clorhidric apos, uneori trei oțel polarizare de la o sursă externă de curent.

Aceste tipuri de proces de tratare de metal determină eliberarea de ioni de hidrogen la locurile catodice ale unui metal. În cazul polarizare catodică întreaga suprafață a catodului și oțelul este supus navodorozhivapiyu; polarizare în absența unei surse de curent extern, dar în prezența hidrogenului depolarizare are loc după segmentele de hidrogenare de metal având un potențial de electrod mai pozitiv, adică. e. peste porțiunile de suprafață catod, în timp ce porțiunile expuse dizolvare anodică metal.