Теория металлургических процессов
  12.2 Растворимость азота и водорода в железе

Экспериментально установлено, что растворимость азота и водорода в железе подчиняется закону Сивертса, согласно которому концентрация растворенного в металле азота пропорциональна квадратному корню из величины парциального давления его в газовой фазе над металлом. Известно, что такой характер зависимости наблюдается в тех случаях, когда растворение газа в железе сопровождается диссоциацией его двухатомных молекул на отдельные атомы.

Исходя из этой зависимости, реакции растворения азота и водорода в жидком железе можно записать в виде

Влияние температуры на величину констант равновесия реакции (12.13) и (12.14) может быть описано при помощи уравнений

Из уравнений (12.15) м (12.16) выражения для расчета стандартных значений изменения энергии Гиббса при протекании реакций (12.13) и (12.14) могут быть получены в виде

Из уравнений (12.17) и (12.18) видно, что реакции растворения азота и водорода в жидком железе являются эндотермическими. Поэтому повышение температуры приводит к увеличению растворимости газов в металле.

Расчеты по уравнениям (12.15) и (12.16) показывают, что при 1600оС и парциальном давлении газов равном 105 Па растворимость азота и водорода в железе составляет соответственно 0,044 и 0,0025%. Следовательно, при этой температуре зависимость между концентрацией азота и водорода в железе и парциальным давлением газов над металлом может быть описана уравнениями

где [N] и [H] – концентрации азота и водорода в железе, %; PN2 и PH2 - парциальные давления азота и водорода в газовой фазе, Па•10-5.

В научно-технической литературе данные о концентрации водорода в стали часто приводятся также в см3/100 г металла (0,0001% = 1,14 см3/100 г). При использовании этих единиц уравнение (12.20) будет иметь вид

  12.2 Растворимость азота и водорода в железе
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ