В ультрамикроскопических дефектах решетки - междоузлиях, дислокациях, вакансиях и их коагуляциях - рекомбинация протонов и образование молекул водорода полностью исключены. Этот процесс может происходить либо на поверхности металла, когда протон водорода, диффундировавший из металла наружу, оказывается вне поля действия электрических сил металлических атомов, либо на полностью аналогичной внутренней поверхности при том непременном условии, что оказавшийся на этой поверхности протон также полностью свободен от действия силовых полей кристаллической решетки металла. Дислокации, вакансии и прочие дефекты решетки влияют на распределение протонов водорода, но не создают возможности для его молизации.
Если же в металле, помимо атомов железа, присутствуют атомы других металлических и неметаллических элементов, способных к тому же химически взаимодействовать с атомами железа и друг с другом, то необходимо еще учитывать следующее: протоны водорода, находящиеся и перемещающиеся в электронных оболочках металлических атомов, не только смещают энеретические уровни этих атомов, но тем самым изменяют их реакцианную способность по отношению к атомам других присутствующих элементов и их химическую активность. Поэтому те процессы взаимодействия, которые в отсутствие водорода не имели бы места могут оказаться возможными при наличии в решетке достаточного количества протонов водорода.
Дадьян в недавней работе произвел исследование образцов железа различной степени чистоты. Было проведено две серии опытов. В одной серии пластинки армко-железа, электролитического железа и железа зонной плавки, имеющие толщину около 40 мкм, подвергались с одной стороны поверхности катодному насыщению водородом в растворе серной кислоты, а на другую поверхность образца, не соприкасающуюся с электролитом, наносилась капля кедрового масла и в процессе наводороживания производилось наблюдение в оптический микроскоп с помощью специального приспособления. На образцах армко-железа в процессе электролиза наблюдалось выделение большого количества пузырей, на электролитическом железе их количество было значительно меньшим, а на поверхности образцов железа зонной плавки образования и выделения пузырей вообще не происходило. Однако если в процессе насыщения на поверхность такого образца высокой чистоты наносилась царапина, то в месте царапины наблюдалось активное выделение пузырей. Следовательно, водород также присутствовал и в этих образцах, а нанесение царапины лишь способствовало рекомбинации протонов.
Во второй серии опытов было произведено исследование аналогичных, но меньшей толщины, образцов с помощью просвечивающего электронного микроскопа при увеличении 20000-25000. В наводороженных образцах армко-железа наблюдались хаотически расположенные дислокации, которые не исчезали и не изменялись в плотности и после удаления водорода из образца. Плотность этих хаотических дислокаций в образцах электролитического железа была значительно меньшей, а в образцах зонной плавки они отсутствовали. При полигонизации образцов армко-железа в результате упорядочения структуры взамен хаотически расположенных дислокаций возникала регулярная сетка, которая оставалась неизменной и после насыщения полигонизированного образца водородом. В этом случае хаотические дислокации отсутствовали даже после весьма интенсивного и продолжительного наводороживания.
Эти опыты подтверждают, с одной стороны, что водород не нарушает кристаллической решетки железа, так как находится в виде протонов, а с другой - то, что присутствующие в металле примеси вызывают перераспределение протонов в решетке, в местах расположения этих примесей, в результате чего диффундирует и десорбирует из металла та часть протонов водорода, которая в отсутствие примесных атомов удерживается атомами решетки железа и не десорбирует из металла.
В последние годы рядом авторов были проведены исследования влияния излучений на растворимость водорода в железе стали.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.