КН-о= 19,7 см3/100 г, т. е. растворимость водорода в железе под влиянием кислорода уменьшилась приблизительно в 1,6 раза.

Влияние кислорода на растворимость водорода исследовалось также в работе [21], а получен ное значе ние параметра

взаимодействия = 5,7 уточнено в работе [22]. Кислород наиболее сильно снижает растворимость водорода в железе. Элементы Мп, 51, А1, Т1, связывая кислород, растворенный в стали, могут косвенно влиять на содержание в ней водорода. Кроме того, при высокой концентрации раскислителей в расплавленной стали замедляется или полностью прекращается реакция взаимодействия углерода с кислородом (кипение ванны), которая в значительной мере может способствовать удалению водорода.

Содержание водорода в металле существенно зависит от кинетики перехода водорода из газообразной фазы в металл и обратно, определяемой в реальных условиях в значительной степени адсорбционными процессами. При большой поверхностной активности газа его десорбция облегчается. Поверхностная инак-тивность растворенного в металле газа затрудняет процесс дегазации.

Результаты исследований поверхностной активности водорода опубликованы в работах [2, 23, 24]. В сплавах Ре—О—Н водород, действуя сначала как раскислитель, повышает поверхностное натяжение железа. При более высоких парциальных давлениях наблюдается некоторое снижение поверхностного натяжения железа. Присутствие в сплаве поверхностно-активных элементов (О, 5, С) уменьшает адсорбцию водорода, вакантные участки поверхностного слоя оказываются занятыми атомами кислорода, углерода, серы. Скорость поглощения и выделения водорода понижается. В присутствии кремния водород в жидком железе поверхностно инактивен, и это очень затрудняет дегазацию сплавов, содержащих кремний [2, 23]. Поданным работы [24], водород в чистом железе поверхностно инактивен.

Переход водорода в металл при производстве стали, как и во многих сварочных процессах, осуществляется через шлак. Расплавленный шлак является промежуточной фазой, участвующей в процессах взаимодействия газовой фазы с металлом. Растворимость водорода и коэффициент диффузии в зависимости от состава шлаков и оксидных расплавов исследованы в работах [ 1, 2, 25—31]. Изучение масс-спектра газов при нагреве шлаков в вакууме показало, что из оксидных шлаков выделяется водяной

пар [2, 30]. Из фторидных шлаков выделяется водяной пар, а также небольшое количество водорода и фтористого водорода [2, 29]. Большинство исследователей полагает, что водород в шлаках находится в виде ионов гидроксила ОН". В основных и кислых шлаках, содержащих «свободный» кислород, растворение водорода можно представить следующей схемой:

Н20(г + О2" = 20Н .(1.24)

Для кислых шлаков, практически не содержащих свободный кислород, схема растворения может быть представлена так:

Si3--0-Siu + Н20 - 2(Si1*-0-H).(1.25)

Авторы работы [25| полагают, что по мере увеличения основности шлака за счет СаО происходит разрыв связей

-Si-О-Si- и -Si-O-Ca- с образованием сочетаний двух ти-

пов: 1) -Si-0-Н; 2) -Са-О-Н. С увеличением СаО количество

сочетаний первого типа убывает, а сочетаний второго — возрастает. Установлено, что растворимость водорода в расплавах CaO-Alj03-Si02 при температурах 1400.1800 °С возрастает с повышением активности СаО, практически не изменяясь с изменением температуры, и составляет 0,35.0,56 мг Н:0 на 1 г шлака (или масовая доля Н20 0,035.0,058 %, или 44.70 см3 Hj/100 г).

Количество растворившегося в шлаке водорода определяется по умолчанию:

ОН' = К'И0^Р~ ,(1.26)

где A"Hj0 — константа растворимости, являющаяся функцией состава шлака. В работе [2] доказывается справедливость квадратичной закономерности, что подтверждает принятую схему растворения водорода с образованием двух частиц ОН".

Если над шлаком находится водород, а не водяной пар, то растворению водорода предшествует процесс окисления, который можно представить уравнением

2Fe02 +2H(2r) = Few + Fe2+ + 40Н\(1.27)

Переход водорода из шлака в металл сопровождается разрывом связи О-Н. Сохранению электронейтральности границы раздела шлак—металл способствует параллельный переход в ме-