Вакуумное оборудование - dmoc.ru

Взаимодействие с молибденом

0

Взаимодействие с молибденом

Молибден и его аналоги вольфрам и хром особенно чувствительны к примесям внедрения. Это объясняется тем, что указанные примеси при комнатной температуре обладают ничтожной растворимостью в твердых металлах (десятитысячные доли процента по массе) и их присутствие в реальных металлах в количествах сотых и тысячных долях процента вызывает появление по границам зерен тончайших прослоек хрупких химических соединений, способствующих резкому снижению пластичности и появлению хрупкости.

На рис. 11 приведены диаграммы состояния со стороны молибдена, характеризующие взаимодействие молибдена с кислородом, азотом и углеродом. Диаграмма состояния, характеризующая взаимодействие молибдена с водородом, не изучена ввиду его инертности к молибдену.

Кислород с молибденом образует твердый раствор внедрения при резком уменьшении растворимости кислорода с понижением температуры (рис. И,а). Растворимость кислорода в молибдене при 2100, 1600, 1200 и 1000° С составляет 0,012; 0,008; 0,006 и 0,004% (по массе) соответственно; при комнатной температуре растворимость кислорода в молибдене 0,0001 % (по массе).

Образование на границах зерен летучих и легкоплавких окислов приводит к ослаблению межзеренной связи и к резкому снижению прочности и пластичности металла, поэтому кислород является наиболее вредной примесью в молибдене.

При проведении ряда пирометаллургических операций (восстановление и спекание порошков, обработка штабиков и др.) в среде паров воды возможно окисление поверхности металла. На рис. 12 приведены кинетические кривые окисления молибдена при различных температурах [12].

Азот с молибденом образует нитриды типа Mo3N, M02N и MoN, которые являются фазами внедрения [18]. Нитрид M03N диссоциирует при 600° С и не оказывает вредного влияния на свойства молибдена.

Характер взаимодействия азота с молибденом в области, близкой к молибдену, определяется диаграммой состояния (см. рис. 11,6). Как следует из этой диаграммы, азот образует с молибденом твердый раствор, и ближайшей фазой, находящейся в равновесии с ним, является нитрид Mo3N.

Растворимость азота в твердом молибдене при 2200, 1600 и 1200° С составляет 0,01; 0,003 и 0,001% (по массе) соответственно. При комнатной температуре растворимость азота в молибдене не превышает 0,0002% (по массе). Образование твердого раствора внедрения способствует упрочнению молибдена и снижению его пластичности. Необходимо отметить, что молибден способен также адсорбировать некоторое количество азота на своей поверхности.

Водород с молибденом, по-видимому, не образует устойчивых гидридов. При комнатной температуре молибден инертен к водороду, однако с повышением температуры наблюдается некоторое поглощение водорода. Растворимость водорода в твердом молибдене <0,0001% (по массе), однако молибден способен абсорбировать и удерживать на своей поверхности значительное количество водорода.

Химическая инертность водорода к молибдену позволяет использовать водород как нейтральную защитную среду при нагреве и в качестве активного восстановителя окислов молибдена.

Углерод в молибдене является вредной примесью вследствие образования по границам зерен хрупкой сетки карбидов, резко снижающих пластичность металла.

Углерод с молибденом образует карбиды Мо2С и МоС, имеет гексагональную решетку с периодами: а= =0,30 нм, с=0,47 нм, с/а= 1,67; плавится при температуре около 2405° С. МоС имеет гексагональную решетку с периодами: а=0,3 нм, с=1,46 нм, с/а=4,8; плавится при 2650° С. Мо2С с молибденом образует эвтектику (а+Мо2С), содержащую углерода около 12,5% (ат.), или 1,8%) (по массе), с температурой плавления около 2200° С (см. рис. 11, в).

Углерод в небольших количествах растворим в твердом молибдене, причем растворимость углерода резко уменьшается с понижением температуры и при температурах 2190, 1900 и 1600° С составляет 0,022; 0,015 и 0,009% (по массе) соответственно. При комнатной темгде х—концентрация углерода в твердом растворе, % (ат.); Т — температура, К.

Пользуясь этим уравнением, можно определить содержание углерода в твердом растворе при любой температуре.

Таким образом, при реальных содержаниях углерода в техническом металле (сотые и тысячные доли процента) практически всегда будут присутствовать карбиды, и в зависимости от формы выделения и распределения карбидов по границам зерен будет проявляться в той или иной степени их’ вредное влияние. Если карбиды распределяются в форме мелких разрозненных включений, их вредное влияние уменьшается.

Leave A Reply