механические свойства. Этот результат ставит под сомнение альтернативную постановку вопроса о зарядовом состоянии водорода в металле, но саму ситуацию не проясняет. Вывод о необходимости сосредоточиться на определении наиболее активной формы водорода фактически означает возврат к исходной постановке задачи, поскольку вопрос о зарядовом состоянии водорода как раз и возник из необходимости определить механизм его аномального влияния на свойства металла.

Считается само собой разумеющимся, что в молекулярной форме водород может существовать только внутри микропустот. Однако авторы работы [35] придерживаются иной точки зрения. Экспериментально было установлено существенное ускорение диффузии водорода в некоторых металлах под воздействием гамма-излучения с невысокой энергией (менее 0,1 мэВ). Заметнее всего этот эффект проявлялся в железе. Поскольку в данном случае энергия излучения была недостаточна для реализации известного механизма усиления диффузии за счет возникновения в металле большого числа радиационных дефектов, авторы предположили, что водород существует не только в виде разрозненных атомов, но и химически связанных двухатомных пар, которые названы кластерами, хотя и наделены всеми признаками молекул водорода. Гамма-излучение разрушает эти кластеры, обогащая двухкомпонентную смесь (протонов и кластеров) легкоподвижной составляющей, что и приводит к ускорению массопереноса. Эффект был зафиксирован при высоких температурах, что позволило авторам сделать вывод о достаточно большой энергии связи в кластере. Это предположение обосновывается расчетами, однако не анализируется возможность образования и последующего разрушения гамма-излучением других энергетически выгодных форм связывания водорода. Одна из таких форм — химические соединения, которые могут возникать в результате реакции как с основным металлом, так и с примесями или легирующими элементами. Поскольку железо не относится к числу гидридообразующих металлов, химические соединения водорода в объеме стали могут быть продуктом его взаимодействия с примесями углерода, кислорода или с гидридообразующи-ми легирующими элементами, Считается, что последние удерживают водород в состоянии твердого раствора [36|.

При рассмотрении состояния водорода в металле большое внимание уделяется различным ловушкам, ответственным за захват атомов водорода. В технически чистых металлах к ним от-

носятся точечные дефекты, их комплексы, дислокации, поверхности раздела и объемные дефекты.

Для а-железа характерна объемно-центрированная решетка. В ее тетраэдрические пустоты из чисто геометрических соображений не может помещаться сфера с радиусом, превышающим 0,29 атомных радиусов железа, не вызывая значительной деформации. Размеры атомных радиусов водорода и железа 0,53 и 1,24 А соответственно, т. е. их отношение больше этого. Поэтому внедрение атомов водорода в совершенную решетку а-железа должно сопровождаться ее значительной деформацией. При появлении вакансий в решетке атом водорода может свободно помещаться в них.

Водород, как и другие элементы, образующие твердые растворы внедрения, должен концентрироваться у дислокаций, что связано с уменьшением энергии системы и соответствует равновесному распределению атомов примеси.

Многие исследователи придерживаются точки зрения, что большая часть водорода, содержащегося в железе и стали при низких температурах, находится в микропорах металла в газообразном состоянии. Поскольку молекулярный водород нерастворим в твердой стали, можно предполагать, что извлечение его из металла затруднено. Это обстоятельство позволило авторам ряда работ предпринять попытку разделить присутствующий в стали водород на фракции по температурным условиям их выделения, связывая эти фракции с формами существования водорода в металле.

Однако такой подход к определению формы существования водорода в металле автор [37] считает ошибочным, так как в высоком вакууме при 600.650 °С из чистого железа должен выделиться весь водород-, и находящийся в кристаллической решетке металла, и сегрегированный в его микропустотах. Такое утверждение автор обосновывает тем, что при отсутствии загрязнений на поверхности металла равновесие в системе металл—водород устанавливается быстро. Это было определено экспериментально: из переплавленного в вакууме чистого железа весь водород легко удалялся вакуумной экстракцией при 600 °С. При анализе промышленных сталей или железа, содержащего некоторые примеси, например кислород, иногда этого невозможно добиться. Неполное выделение водорода в вакууме ниже температуры плавления образца или дополнительное его выделение при повышении температуры экстракции автор [37] объясняет наличи-

307