Система водород - железо. Растворимость водорода в жидком железе, страница 2

Авторы установили, что растворимость водорода в расплавленном железе при температуре Т и давлении водорода Р можно выразить эмпирической формулой

 см³/100г

Подсчет теплового эффекта растворения водорода в железе, проведенный А. Н. Морозовым по уравнению изобары, дал следующие результаты:

Для α-Fe при 500-900⁰ С ….-61,8 кдж/моль

Для γ-Fe при 900-1400° С .... -53,3 кдж/моль

Для жидкого железа при 1550-1685° С .... -67 кдж/моль

В. И. Лакомский в новейшей работе исследовал растворимость водорода в жидком железе в интервале температур от 1680 до 2700⁰ С, применив для исследования метод бестигельной плавки малых образцов <металла (r-/ 5 г) в электромагнитном поле специальной конфигурации. Полученные им данные приведены на рис. 69.

Было найдено, что во всем исследованном диапазоне температур система водород - жидкое железо подчиняется закону квадратного корня - среднее, экспериментально найденное значение показателя степени в уравнении изотермы растворимости составляло 0,46. Тем самым было выяснено, что в жидком и твердом состояниях процесс окклюзии водорода железом имеет атомарный характер. Среднее значение теплоты растворения водорода в жидком железе для интервала температур 1680-2670⁰ С, по полученным В. И. Лакомским данным, составляет -66 кдж/моль, т. е. близко совпадает с величиной теплового эффекта, найденного для жидкого состояния М. М. Карнауховым и А. Н. Морозовым. Повышение температуры жидкого железа сопровождается увеличением растворимости водорода и при 2450⁰ С наблюдается максимум, соответствующий при давлении 1,013 бар (1 атм) 40,5 см³/100 г. По достижении этого максимума при дальнейшем повышении температуры и активации процесса испарения железа наблюдается резкое уменьшение окклюзии водорода железом. Отношение растворимости водорода в жидком железе к растворимости в твердом при температуре плавления металла составляет 1,81.

Сивертс и Мориц провели сравнительные исследования растворимости водорода и дейтерия в карбонильном железе при давлении 760 мм рт. ст. Они нашли, что растворимость дейтерия ниже, чем растворимость водорода. В табл. 42 приведены полученные ими данные.

Влияние степени чистоты железа на его окклюзионную способность по отношению к водороду было изучено. Исследуемые образцы нагревались в водороде при температуре 850⁰ С в течение 24 ч. В этих условиях образцы технического армко-железа абсорбировали водород в количестве примерно 40 см³/100 г, а образцы железа, очищенного зонной плавкой, 5 cм³/100 г. При катодном наводороживании в растворе серной кислоты были получены результаты, приведенные в табл. 43.

Влияние других элементов на абсорбционную способность железа по отношению к водороду пака еще недостаточно изучена, но, по-видимому, нельзя со всей определенностью считать, что одни элементы понижают, а другие повышают

Таблица - 42