может быть растворено до 0,9% Н2, до 0,03% N2, до 0,01% 02 и до 0,01% С [104].

Молибден [104]. Растворимость водорода в молибдене невелика (см. рис. 142). Водород восстанавливает окислы молибдена. В молибдене, охлажденном с умеренной скоростью, при комнатной температуре может раствориться до 0,00001% Н2.

Азот может образовывать с молибденом нитриды. Растворимость азота в молибдене невелика (при Т = 20° С около 0,0001%). Однако уже ничтожных примесей азота достаточно для резкого ухудшения пластических свойств молибдена.

Растворимость углерода в молибдене также невелика (при Т = 20° С порядка 0,0001—0,00001 %). Молибден образует с углеродом карбиды. Поэтому нагрев молибдена в газах, содержащих легко выделяющийся углерод, в частности в СО и углеводородах, приводит к образованию в молибдене карбидов с резким егоохруп-чиванием.

§ 3. СВАРКА С ГАЗОВОЙ ЗАЩИТОЙ БЕЗ ОПЛАВЛЕНИЯ

Опыт сварки в защитной атмосфере без оплавления, по существу, ограничен черными металлами. Цветные металлы и сплавы по этой технологии практически не сваривают из-за трудностей, встречающихся при подборе защитной среды, обладающей необходимыми восстановительными свойствами и не оказывающей вредного влияния на металл при взаимодействии с ним.

В анализе эффективности защиты при сварке стали необходимо учитывать, что даже кратковременный сварочный нагрев наряду с окислительно-восстановительными процессами, связанными с взаимодействием металла с газом, может сопровождаться восстановлением окислов железа углеродом, диффундирующим из стали к поверхности раздела металл—окисел.

При нагреве железа, не содержащего углерод, второй процесс не идет, и для предупреждения окисления парциальное давление кислорода в защитной атмосфере без элементов-восстановителей (например, в азоте) не должно превышать упругости диссоциации окислов. В условиях сварки при Т — 1200-5-1300° С упругость диссоциации окислов железа имеет порядок Ю-10— Ю-12 апг и защитный газ должен быть практически свободен от несвязанного кислорода. Однако при сварке сталей, на которых образуются относительно легко восстанавливаемые углеродом окислы, а углерод, содержащийся в этих сталях, не связан в термически стойкие карбиды, процесс восстановления окислов углеродом может, как показывает расчет, оказывать большое влияние на кинетику окислительно-восстановительного процесса и на величину предельно допустимого содержания кислорода в газовой фазе.

Скорость восстановления окислов углеродом, диффундирующим из стали, очевидно, не зависит от давления кислорода в газовой фазе. По Дж. Хему, проанализировавшему кинетику восстановления углеродом окисных пленок на железе, скорость удаления пленки {Veoc) пропорциональна содержанию в стали углерода и квадратному корню из коэффициента диффузии (см. § 2, гл. VIII). Для Т = 1320° С в нелегированной стали с 0,1 и 0,2% С по расчету, основанному на данных работы [187], veoc соответственно равна 31-Ю-4 и 62-10-4 см/сек. Расчетная схема [187] не учитывает того, что продукты реакции (СО) восстановления FeO углеродом должны удаляться сквозь окисную пленку, последнее может тормозить процесс восстановления из-за малой проницаемости пленки для молекул газа.

При малом давлении кислорода скорость окисления железа понижается с уменьшением ро2 (см. § 3, гл. II). В условиях, когда скорость окисления voK =к veoc, толщина окисной пленки должна быть очень мала, и в первом приближении можно принять, что процесс ее наращивания носит хемосорбционный характер. Однако и в этом случае предельная возможная скорость окисления v0K не может превысить скорость наращивания пленки, определяемую количеством кислорода, поступающего на окисляемую поверхность в результате физической адсорбции. Количество этого кислорода можно легко рассчитать исходя из имеющихся данных по времени образования мономолекулярного адсорбированного слоя (см. стр. 35). Эти данные соответствуют Т = 298° К. При повышении температуры и неизменном давлении количество молекул газа в единице объема уменьшается, а их скорость растет (пропорционально Ут), в результате чего скорость образования мономолекулярного слоя, пропорциональная количеству соударений молекул газа с адсорбирующей поверхностью, в этих условиях понижается (пропорционально Ут). Так как при сварке оплавлением наряду с повышением температуры в зазоре между торцами несколько растет и давление, то, по-видимому, можно ориентировочно считать, что скорость адсорбции при оплавлении будет близка к ее скорости при нормальных условиях.

Экспериментально установленная зависимость скорости окисления от давления кислорода при низких значениях ро, имеет нелинейный характер, а реальная скорость хемосорбции, требующей определенной энергии активации для диссоциации молекул 02, зависит от температуры. Тем не менее сопоставление расчетных значений v0K и vaoc (рис. 143) позволяет ориентировочно оценить порядок парциального давления ро„ при котором v0K = = veoc. Как следует из графика, равновесие окислительно-восстановительных реакций для нелегированной стали с 0,1 и 0,2%ЛС при Г = 1320° С наступает при рог Ю-1 мм рт. ст., что соответствует содержанию в газе около 0,01% 02. Это