Влияние водорода на свойства металлов

1.

Влияние водорода на свойства
металлов
Подготовил студент
группы 21-НТ
Бобровский Кирилл
2022 г.

2.

катализ
сорбция-десорбция

3.

Охрупчивание
Сверхпластичность

4.

-растворимость водорода в стали зависит от температуры
-как правило, хрупкость обратима – после удаления водорода из
металла свойства полностью восстанавливаются;
-водородная хрупкость становится необратимой при увеличении
концентрации водорода выше некоторого критического уровня
или при увеличении длительности его взаимодействия с
металлом;
-чувствительность к водородному охрупчиванию определяется
микроструктурой стали;
-степень охрупчивания зависит от величины, вида и
распределения напряжений;
-влияние водорода ослабляется с повышением скорости
деформации;
-хрупкость максимально проявляется при температуре
металла,близкой к нормальной;
-степень охрупчивания зависит от концентрации углерода в
металле;
-концентраторы напряжений значительно усиливают действие
водорода.

5.

Понятия
ОЦК-Объемно центрированная кристаллическая
решетка
ГЦК-Кубическая гранецентрированная решетка

6.

Адсорбция и диффузия
водорода в металлах
-процесс адсорбции водорода является
экзотермическим
-процесс проникновения атомов водорода с
поверхности в объем металла является
эндотермическим.
-Атом H2 перемещается скачками между
порами
-Диффузия примесных атомов в металле
представляет собой совокупность
элементарных скачков из одной поры в другую.

7.

Закон Аррениуса
Ea - Энергетический барьер
T - Абсолютная температура
k — постоянная больцмана

8.

Зависимость величины энергетического барьера
Безактивационная диффузия водорода с
помощью туннелирования

9.

Процесс поимки остается экзотермическим, то
есть энергетически выгодным. Предел
насыщения вакансии водородом составляет 6
атомов Н, дальнейшее насыщение становится
эндотермическим.
ИЛИ
Процесс поимки атомов Н является
эндотермической уже при расположении 4
атомов водорода в вакансии и только слабо
экзотермической при 3 атомах.

10.

Влияние водорода на
эксплуатационные свойства
стали
образованае флокенов
охрупчивание стали.

11.

Влияние на металл
•с одной стороны, он защищает его от насыщения
кислородом и азотом, предупреждает
окисление, связывая кислород, восстанавливает
при известных условиях металл из оксидов,
препятствует образованию нитридов железа;
•с другой - растворяется в металле и становится
причиной появления существенных дефектов в
шве —пористости и трещин.

12.

Растворимость водорода в
жидком железе
Растворимость водорода в жидком железе
подчиняется закону
Сиверста
(1) 1/2(Г) = [Н]
(2) Кн = [Н] / ÖРн

13.

Определения содержания
водорода в металле
открытый метод - металл заливают в медный
кокиль и отбирают пробу в кварцевую трубку и
охлаждают ее с максимально возможной
скоростью, предотвращая выделение водорода.
Образец хранят при низких температурах. При
использовании этого метода возможны ошибки
систематического характера, связанные с
одновременным поглощением и удалением
водорода при закалке пробы в воде.

14.

Определение содержания
водорода в металле
закрытый метод-проводится улавливание и сбор
выделяющегося в процессе кристаллизации
водорода в специальную металлическую или
кварцевую ампулу. Этот метод исключает
потери водорода при кристаллизации пробы и
его поглощение при закалке пробы в воде.
Метод является эффективным при низких
концентрациях водорода, в частности, при
вакуумировании.

15.

Процесс растворения азота в
металле
Процесс растворения в металле азота имеет ту же
природу, что и у водорода.
Справедливость для обоих случаев закона
Сивертса:-прямой пропорциональности между
количеством растворенного газа и корнем
квадратным из парциального давления газа,
положительное значение энтальпии процессов
растворения ∆HS практически для всех
расплавов железа как в случае азота, так и
водорода.

16.

Деформационное старение
Деформационное старение - изменение
механических свойств железа и
малоуглеродисой стали после холодной
пластической деформации и последующей
выдержки при комнатной и повышенных
температурах (до 250ºС).

17.

Заключение
1 Наличие водорода в бездислокационных кристаллах может
приводить к локализации деформации и разрушения.
2 Водород может оказывать на металл двоякое влияние: с
одной стороны, он защищает его от насыщения
кислородом и азотом, предупреждает окисление, связывая
кислород, восстанавливает при известных условиях металл
из оксидов, препятствует образованию нитридов железа,с
другой — растворяется в металле и становится причиной
появления существенных дефектов в шве—пористости и
трещин.
3.Исследован вопрос об влияние водорода на
эксплуатационные свойства стали

18.

Внимание
Спасибо за внимание