Среда Азот Диссоциированный аммиак
Марка
сплава Х23Ю5Т Х15Н60-Н Х20Н80-Н Х23Ю5 Х23Ю5Т
Гпр,°С 900 1100 1200 1100 1200
В водороде целесообразно
использовать сплавы Х23Ю5Т, Х27Ю5Т до 1400°С, сплавы ХН70Ю, ХН60ЮЗ - до
1200°С; в вакууме Ю-1 - 10~2 Па сплавы Х23Ю5,
Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, 0Х24Ю5Т-ВИ с иттрием - до 1350°С, сплавы ХН70Ю, ХН60ЮЗ,
Х15Н60ЮЗА - до 1150°С, в аргоне технической чистоты - сплавы
Х23Ю5Т, Х27Ю5Т до 1300°С, сплав Х20Н80-Н - до 1200°С. В парах хлора и
брома можно применять нагреватели из сплава Х20Н80-Н при температурах не
выше 300°С.
Контролируемые атмосферы
(восстановительные, инертные, слабоокислительные, науглероживающие,
специальные) находят все более широкое применение при термической
обработке полуфабрикатов и изделий, поэтому приведем данные о поведении
электронагревательных сплавов в некоторых из них. Предварительно лишь
отметим, что любая классификация контролируемых атмосфер не является
абсолютной и обусловлена материалом обрабатываемой продукции. Для
электронагревательных сплавов большинство контролируемых атмосфер
является окислительными.
Важную роль в технике играют
водородсодержащие атмосферы (водород, диссоциированный аммиак и
другие азот-водородные смеси), применение которых обеспечивает
безокислительный нагрев многих металлов и сплавов. Воздействие этих
атмосфер на электронагревательные сплавы удобнее всего рассмотреть на
примере взаимодействия сплавов Fe"-Cr-Al с водородом (пароводородной
смесью).
Оценку окислительной
способности атмосферы в зависимости от ее влажности (точки росы) и
температуры нагревательного элемента можно провести путем расчета
окислительно-восстановительного потенциала пароводородной смеси для
элементов сплава. На рис. 73 представлены указанные зависимости для
железа, хрома и алюминия в сплаве типа Х27Ю5. Равновесные значения
рассчитаны для реакций:
2/3 А1+ Н,0(г) ^
1/ЗА1,Оэ +Н,, (1)
2/3 Ст+ Н,0(г) ^
1/30,03 + Н,, (2)
Fe+H,0(r) ^ FeO +
H,. (3)
Константу равновесия реакций
А"р при различных температурах определяли из уравнения
1пА"р = AZj/RT,
используя табличные значения свободной энергии образования окислов
AZj~
.
Отношение Род /Род q для реакций (1 - 3)
определяли с помощью уравнения: ' '
кр =
РН2 аМе,03
1р]\1ОаМе > где
a^je о -
активность окисла, которую принимали равной 1; а^е -
активность металла, рассчитанная по формуле а^е — 7
с (с - концентрация металла в
сплаве, у - коэффициент
активности металла в сплаве).
Для железа и хрома значения
у брали на основании данных, полученных для системы Fe-Cr | 63], а
для алюминия по данным даботы [64] для системы Fe-Al.
Как видно из рис. 73 при
влажности водорода в пределах (по точке росы) от -40° до 20°С (наиболее
легко достижимый в промышленных условиях диапазон значений) во всем
интервале рабочих температур атмосфера для железа восстановительная,
а для алюминия - окислительная. Для алюминия является окислительной даже
атмосфера очень сухого водорода с точкой росы (-60°С).
Для хрома, при изменении
температуры и влажности, условия могут быть как окислительные, так и
восстановительные (то же самое относится к хрому в никель-хромовых
сплавах, для которого зависимость окислительно-восстановительного
потенциала близка к указанной на рис. 73). Принимая во внимание реакцию
окисления-восстановления: А1 + Сг, Оэ А1,03 +
Сг, можно ожидать что окалина
