Рис. 156. Зависимость контактного электросопротивления Як (1) и толщины окисной пленки (2) от времени выдержки на воздухе алюминия

зооо ЖДу толщиной пленки И

2чоо электросопротивлением,

,„„ в начальной стадии про-/01/1/1

цесса окисления отсут-

1200 ствует (рис. 156).

Результаты опытов (средние значения сопротивления по пяти измерениям) приведены для сталей Ст. 3 и Х18Н9Т на рис. 157. С увеличением температуры контактное сопротивление, косвенно характеризующее толщину окисной пленки, быстрее падает от исходного (порядка 15 ООО мком) до минимального (около 20 мком), соответствующего контактному сопротивлению образцов, очищенных стальной щеткой.

Интересный результат был получен в опытах по очистке с нагревом в вакууме карбонильного железа. После выдержки предварительно окисленного образца в течение 15 мин в вакууме 5 • Ю-5 мм рт. ст. при 1000° С он полностью осветлялся, а после выдержки в течение 2,5 мин на образце, охлажденном в вакууме, еще была заметна пленка окисла (см. рис. 155, б), хотя на экране при этом уже обнаруживался налет. Это свидетельствует о том, что при нагреве в вакууме одновременно с процессом восстановления окислов железа углеродом, диффундирующим из металла,

топ 2Ш|

1600

том]

12 16 20 2ч 28 32 пин 0 ч

8 12 16 20 2ч 28 32 пин. 6)

Рис. 157. Зависимость контактного электросопротивления от продолжительности выдержки предварительно окисленных образцов в вакууме 3-10 5 мм рт. ст. при различных температурах:

а — сталь Ст. 3; б — сталь Х18Н9Т

Рис. 158. Схема опыта по очистке в вакууме образцов с выточкой

железо с поверхности пленки может переноситься на экран путем сублимации или диссоциации окислов, или же в результате восстановления окислов элементами, содержащимися в газовой фазе, с последующей сублимацией атомов восстановленного железа. Так как теплота сублимации и энергия диссоциации FeO (соответственно 123,6 и 109,4 ккал/моль) относительно велики, а кажущаяся энергия активации процесса восстановления FeO водородом и окисью углерода по данным работы [120] значительно ниже и приблизительно равна 15 ккал/моль, процесс восстановления окислов железа элементами газовой фазы, содержащей много газов-восстановителей, термодинамически более вероятен.

Полученные результаты, в частности, позволяют ответить на поставленный выше вопрос о механизме появления на экране налета, содержащего железо: очевидно, при нагреве в вакууме железа возможно не только восстановление его окисла углеродом, диффундирующим из металла, но и удаление пленки непосредственно с поверхности раздела окисел—газ.

Дополнительное подтверждение этого было получено в опытах, в которых часть предварительно окисленной поверхности образца в процессе нагрева не имела непосредственного контакта с окружающей средой. С этой целью стержни / диаметром 25 мм из сталей Ст. 3 или Х18Н9Т с выточками на торцах глубиной около 1 мм (рис. 158) помещали в вакуумную камеру. После получения требуемого разрежения (—5 10-8 мм рт. ст.) образцы зажимали усилием Р при удельном давлении, отнесенном к площади соприкосновения и равном 0,4 кГ/мм2. Зажатые образцы нагревали

индуктором 2 ''до заданной температуры (1000° С) с выдержкой 15 мин. После охлаждения в вакууме образцы извлекали из камеры и разъединяли. Оказалось, что на стали Х18Н9Т при полной очистке наружной поверхности, находившейся в контакте с газовой фазой, на участке торца, зажатом при нагреве, частично сохранилась окис-ная пленка (рис. 159). При

Рис. 159. Торцы предварительно окисленных образцов из стали Х18Н9Т с выточкой после вакуумного отжига при 1000° С в течение 15 мин