Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 8
Текст из файла (страница 8)
10 4 1О' 1,6 1,74 д 2,75 1О' рд 16 5,75 ° 10 6,9- 10 г,з г,з 2,5.1О ' 1,2 ° 10 2 2Д зг 1о' 1,1 5,25 ° 10 2,26 4 10 ерод 1.45 10 род 6,3 1О а 2,1 - 10-е род 2,26 глерод 6,9 10 ЗД 1О-' 1. 1О-' 1,З 1,45 2,1 ° 10 4 ° 10 2.26 0„47 2,5 1О-' 4,8 1О-' са65710й за счет испарения и днссоциации оксидов.
при нагреве в ва".'",,„Ммеет место заметное испарение этих металлов (табл, 1.9) и 131 . '", цирконий, гафний. Элементьг $Уа подгруппы являются наи- 6~~$Й'::авгтивными, в связи с чем они широко используются в вакуумайгбд1йцппсе в качестве ноглотителей газов (гегтеров) [186] .
,::~)~Целы растворимости некоторых элементов внедрения Нэ, г1э, 1)йг~.;:и'ьюталлах этой подгруппы представлена в табл. 1.16 (см. также ~,;;;1Л). Как следует из этих таблиц, при взаимодействии металлов 4:.-'йй18)1рродом, азотом и углеродом последние растворяются в металле В'-'э~~мтальных количествах, вследствие чего поверхностные слои иээезрйаэйг.
свою структуру и свойства. Образование таких дефектных с.„,;М обязательно сопровождается появлением на поверхности виД1а~~~аалов химического взаимоДействип. :.,-~йра11фнциенты диффузии тех же элементов внедрения для различ...;~4®сительных температур представлены в табл. 1.17. -~-:,.„',В,:-:т а н. Прн нагреве титана на воздухе до температуры выше Ф..:;",В'-образуются окалина и газонасышенный, так называемый альфи- , слой 131.
Потеря титана в окалине и при удалении хрупкого ого слоя может достигать 2--3 мм на каждой стороне. ,,8~9®ф$юдается при длительном нагреве крупных поковок и слябов. :-'яврчальная стадия взаимодействия титана при атмосферном давле- ~Ф),":1ййелорода, азота н воздуха подчиняется параболическому закону '„~~й~а, Образовавшаяся оксидная пленка, пока она тонкая, замед...' 18шанейшее окисление металла Скорость газонасышения в агом 19 таплвчл 1.1 7.
зззвевлость козф4ллвиытз дырфтзни, еы /а, некоторых зизызитоз введризии вызтзлизх Гг'з лодгртвлы от огноегтзлкззог тззюзрзтур тоо 7т Элемент Мзтзлл внзгезинл О,еа 0,9 о,ез 2,5 1О' 2,5.10' 1. 10-з 1,1 1О' 6,9.1О ' 4,6. 10"з 4 ° 10 з 10-Э 1,74 ° 10 4,4 ° 10 52 10' 2,76 10 4.1О ' 1,45 10 2,2 . го ' 1,9. 10 7,6 ° 10 1,74. 1О"" 5,2.1О ' 1,45.1О ' 1„6 ° 10 2. 10 5,76 ° 10 6,3. 10 1 109 Гатти Водород Азот Кнатород Углерод Цирке- Водород Азот углерод Гзфква Киаюрод 1,2.
10 случае определяется диффузией кислорода через пленку. С увелив пнем продолжительности окисления и соответственно с ростом тол. шины пленки защитные свойства ее ухудшаются вследствие образовз. ния трещин, в связи с чем параболический закон окисления переходиг в линейный. Из значений скорости взаимодействия следует, что прн лннейнол законе для титана и его важнейших сплавов на воздухе и в кислорош для 800 'С она составляет (2 л 8) 10 а г7'(смз с), 1200'С вЂ” (3гь5) > х 10 з гЯсмз с) ''131. При снижении давления кислорода до 2,14 . 101 Па количество погло.
щенного газа резко снижается. Если предварительно окисленный на воздухе титан отжечь при оста. точном давлении 1О 1 Па, то будет наблюдаться перераспределены кислорода по толщине, в результате чего окалина будет растворвтьст в титане. Изменение концентрации кислорода, контролируемой по чио лу мнкротвердости, показывает, что с увеличением продолжительностя вакуумного отжита глубина слоя возрастает, а концентрация кислора. да на поверхности снижается.
С понижением давления кислорода скорость образования окалюьв снижается вспедствие уменьшения подвода кислорода из газовой фазы а скорость растворения в металле, определяемая днффузионньпии про. цессами, сохраняется. При некотором давлении кислорода наступзе равновесие, характеризуемое тем, что вся образовавшаяся окалняг успевает раствориться в металле. При давлении ниже 46,5 Па окалюв не образуется на толстостенных титановых нзделнях прн продолжителк ности нагрева, равной десяткам часов. При более высоких давленият образуются оксидные пленки, Поскольку подвод кислорода через пленку определяется скоростью диффузии, окисление металла мала зависит от давления. 4О Р Р,Р 6,65 УР рое;::1,9.
Температурная зависимость скорости взавмолеастаия И титана с кисло. [[[йуляинвоздухом пря различных давлениях рс 'М-- скорость испарения титана; 2 — скорость испарения ТЮ; 3-8 — расчетйа[е значения Ю при р= 10; 10; 10; 10 ", 10; 1 Па, кислород; 9— рь1айжримппалькые значения Л при р = 1 Па, воздух [19]; 10 — то же прн р= „'-'йбПа, воздух [19]; П вЂ” то же при р = 1 Па, кислород [21]; 12 — 17 — расчетйьаесжчачевияао прн р=1; 10 з; 10 з; 10 з; 10 е; 10 з па, кислород ,'.':,",.флснм образом, снижение давления воздуха до 1 — 10 Па дает воз9159роность избежать окалины, однако образование газонасьпценного ]]Л[зи:нри этом давлении имеет место.
При 800 'С окисление титана 'М4, происходит и при осппочном давлении 4 . 10 з Па, когда под []г]йсрсскопом обнаруживается газонасыщенный слой глубиной 15 мкм. 5]РИ]давлении 4 Па глубина слоя увеличивается в 2 раза [3] . ;.05зарбид и нитрид титана в высоком вакууме испаряются прн более 1[стайкой температуре, чем металл. Скорость испарения оксида титана 1а83]Ъ. весьма близка к скорости испарения металла и поэтому может т]а[Фсолько повышать скорость массоуноса при высоких температурах.
]]ф[й более низких температурах наблащается взаимодействие титана Ф;:;;~[недородом. Экспериментально полученные значения скорости при ][81йениях 1,3 10 з и 1,3 Па [3] хорошо согласуются стеоретически- 6]][::передпосылкамн (рис. 1.9). Значения скорости взаимодействия при [[][та[алиях 0,13 и 1,3 Па, судя по [19], занижены.
',,1ьссвенным подтверждением взаимодействия технического титана ~Ркн ВТ1-0 с кислородом при давлении его 1,5 10 з Па служит уве11191ание микротвердости поверхноспюго слоя с 1860 до 2600 МПа Ф11температуре 860'С нвьщержке 1,5 ч [20]. 41 Азот в большей степени, чем кислород, снижает ударную вязкость титана; ввиду этого его содержание в титане не должно превышать 0,05%. Иногда, наоборот, желательно получение азотированного слоя на титановых деталях, для того чтобы повысить нх антнфрикцнонные свойства.
Такой слой получается при 970 'С и давлении 4 Па. При атмосферном давлении толщнна азотированного слоя получается много меньше, а толщина хрупкой нитридной зоны возрастает в несколько раз [187]. Взаимодействие титана с парами воды начинаетси для компактного металла прн б00 'С, а для титановой губки — прн 350 'С. Скорость окисления титана в парах водя несколько увеличивается по сравнению с окислением на воздухе, что связано с тем, что защитные свойства образующейся в парах воды окалины ниже.
Присутствие паров воды в воздухе также ннтенсифицирует процесс окисления титана. При давлении паров воды в интервале давлений 1,86 10з + 53 10з Па на титане образуется слой окалины, а закономерность окисления язменяется от параболической на начальной стадии до линейнои. В указанном интервале давлений водяного пара скорость окисления не зависит от давления.
Испарившийся титан при его конденсации активно поглощает оксид и диоксид углерода при давлениях порядка б,5 10 з + 10"з Па при Рис. 1.10. Температурная зависвмость скорости вмвмолеиствил В иирконвя ~ киспоролом и воздухом при различных лаалнпмх: 1 — скорость испарении металла; 2 — скорость испарение окскдц 5-0 — ра.
счетные значения Н при и = 10 а; 10 Е; 10 З; 1О ~; 10 ~; 1 Па соответственно; 9 — зкспернмапзльные значевиа к при р =. 1 Па„воавух [22]; 10 — то зп при и = 10 Па, воздух ]22]; 11 — то ме при р = 10 з Па, воздух [23], "12-14- то ме прн р = 10; 10 „10 Па, кнслороп [24]; 15-20 — расчетные зиннниз Попри р = !О 1 10; 10; 10"; 10 1 1Па, кнслороп 42 ьныи период времени скорость ,б5 - 10 е г/(см ° с), однако ро затухает [188]. СО и СОз чнтельно медленнее кислорода. сццы растворяются в металле„ хности и замедляют взанмодей- естся одян стабильный оксид— воздухе при 500 — 700.'С про(показатель степени и = 2,41 + линейному закону (и = 1,07 + с кислородом и воздухом при риведены на рис. 1.10. температурная зависимость а рис. 1.11.
Подсчитанные по ня приведены на рис. 1.10. Как ействия согласно [22. 23] присчетных, а значения из [24] явно затурах они превышают значения мпературная зависимость коэф- 1, скорости взаимодействия— соответствуют расчетным. Слескоростей испарения циркония н частичный перенос массм ме- '-' бканатной температуре, причем в начал -.][,,"зиицення составляет 8,25 . 10 т + 1 ~дрес поглощенна сравнительно быст )доз)ощаются лучше, чем азот, но эна ф~г 400 'С н выше образующиеся ок ф;.фанцы сосредоточиваются на позер ~~~~'": Р].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
