Рис. 142. Растворимость водорода в некоторых цветных металлах

С02 или Н20 к поверхности металла, что соответствует условиям сварки с защитой в незамкнутом объеме, как СО 2, так и Н20 являются окислителями.

Алюминий [135]. Водород плохо растворяется в твердом алюминии, его растворимость при 0° С составляет около МО"7, а при 600° С 0,026 см3/Ю0 г. В жидком алюминии водород растворяется значительно легче (рис. 142), причем медь, кремний и олово существенно понижают растворимость #2 в жидком алюминии, а Мп, N1, М£, Ре, Сг, Се и Тл ее повышают. Алюминий заметно поглощает водород в твердом состоянии при 500° С в случае добавки 6% М£ и при 600° С — 2,8%Мп. Водород, растворившийся в жидком алюминии, выделяется в процессе кристаллизации, часто с образованием пор.

Азот может давать нитрид алюминия при Т ^ 850° С. С твердым алюминием азот практически не взаимодействует.

Алюминий при повышенных температурах взаимодействует с Н20, СО и С02, все эти газы окисляют алюминий с выделением водорода или углерода.

Медь [1351. Растворимость водорода в меди, пропорциональная 1/рн2, резко понижается при переходе из жидкого в твердое состояние (см. рис. 142). Быстрое охлаждение меди, насыщенной водородом, вызывает пористость (так называемую водородную болезнь).

Азот не растворим ни в твердой, ни в жидкой меди, хотя в известных условиях могут быть получены химические соединения меди с азотом. Окись углерода также практически не растворима в меди. Углекислота при невысоких температурах не окисляет медь. При 1200° С медь медленно реагирует с С02 — образуется закись меди Си 20 и СО. Водяной пар окисляет медь более интенсивно при низких температурах.

Углеводороды при пропускании через жидкую медь разлагаются с выделением углерода, остающегося в закристаллизовавшемся слитке, и водорода, растворяющегося в меди и приводящего к появлению в слитке пор после кристаллизации.

Никель [135]. Растворимость в нем водорода пропорциональна 1/рн,. Она резко возрастает при расплавлении № (см. рис. 142). Поэтому никель, как и медь, склонен к водородной болезни. Никель до Т = 1400° С не реагирует с азотом.

Восстановительная атмосфера для расплавленного никеля вредна, так как вследствие понижения растворимости в нем закиси никеля и водорода при охлаждении идет реакция N¡0 + №Н2 — № + Н20. Выделение не растворимого в металле водяного пара приводит к образованию дефектов в слитке.

Углеводороды вступают в реакцию с расплавленным никелем с выделением растворимого в нем водорода и образованием неустойчивого карбида никеля. Окись углерода хорошо растворяется в жидком никеле. Углекислый газ и водяной пар слабо окисляют никель с выделением окиси углерода и водорода, растворение которых в металле нежелательно.

Титан [101 ]. Титан активно поглощает водород. Этот процесс в отличие от реакций титана с кислородом и азотом — обратимый. Скорость поглощения водорода растет с повышением температуры, а его равновесная концентрация падает с 40 л/100 г при 300° С до 5 л1100 г при 1050° С [135].

Азот растворяется в титане и образует с ним нитрид ТЛЧ. Процесса образования пленки Т1К в атмосфере азота, аналогичного по характеру процессу окисления, не наблюдается при Т • 1000° С. По-видимому, при такой температуре скорость растворения нитридной пленки в титане выше скорости ее образования на поверхности металла. При взаимодействии титана с воздухом из-за меньшей скорости диффузии азота в титане и нитриде титана, чем кислорода, а также в связи с меньшей прочностью Т1К по сравнению с окислами титана (теплота образования ТЮ2 равна 225,5 ккал/моль, а ТИМ — 80,5 ккал/моль) азот играет незначительную роль в процессе образования окалины.

Водяной пар окисляет титан с растворением в нем кислорода и водорода. Взаимодействие раскаленного титана с газами, разлагающимися с выделением водорода и углерода (например, с углеводородами), приводит к нежелательному растворению этих

элементов в металле.

Ниобий [135]. При высоких температурах ниобий легко соединяется с водородом, азотом и углеродом. Ниобий может растворять большое количество водорода. Как и у титана, растворимость водорода в ниобии понижается с ростом температуры со 104 см3!г при 20° С до 4 см3/г при 900° С. При большом содержании водорода образуется гидрид ниобия.

С азотом ниобий образует нитрид. Порошок ниобия, нагретый в атмосфере азота при 1200° С, покрывается пленкой 1ЧЬЫ. Нагрев ниобия на воздухе сопровождается одновременным образованием окислов и нитридов.

Так как ниобий охотно образует карбиды, его взаимодействие с газами, выделяющими углерод, нежелательно. При комнатной температуре в ниобии, охлажденном с умеренной скоростью, 14*211