аналогичном опыте с низкоуглеродистой сталью на зажатом участке, так же как на внешней поверхности образца, следов окислов не обнаружили.

Полученные результаты трудно объяснить исходя из предположения, сделанного в работе [187] о том, что скорость восстановления окисной пленки на железе и стали лимитируется процессом диффузии углерода в металле, а газообразные продукты реакции (СО и, возможно, С02) беспрепятственно удаляются с поверхности раздела металл—окисел. Если бы это было так, то в соответствии с формулой (47) скорость восстановления окисной пленки на нелегированной стали, пропорциональная концентрация углерода в металле, для карбонильного железа с содержанием 0,0023% С должна была быть приблизительно на два порядка ниже, чем для стали Ст. 3 с содержанием 0,2% С. В действительности время, необходимое для удаления окисной пленки толщиной около 500 Ä на стали Ст. 3 при одной и той же температуре, всего в 2—3 раза меньше, чем на карбонильном железе.

Сопоставление фактического времени удаления окисной пленки на стали Ст. 3, содержащей 0,2% С (пленка толщиной 500—600 Ä удаляется при температуре 900° С за 5—10 мин), с расчетным (по графику на рис. 154 при температуре 910° С за 10 мин на стали, содержащей 0,2% С, должна быть восстановлена пленка толщиной около 5 • 10eÄ) показывает, что в действительности скорость удаления пленки на низкоуглеродистой стали на несколько порядков ниже расчетной.

Нет достаточно хорошей корреляции с расчетом, основанным на работе [187] и данных по скорости удаления окисных пленок на аустенитной стали. Для высокохромистого аустенита энергия активации диффузии углерода на 25 % выше, чем для нелегированной низкоуглеродистой стали [106]. Легко показать, что такое увеличение энергии активации приводит к уменьшению коэффициента диффузии D примерно в е4 раз, а толщины восстановленной пленки по формуле (47), пропорциональной ]/D, приблизительно в 7 раз. В стали Х18Н9Т углерод связан в более прочные карбиды, и можно было бы ожидать, что скорость восстановления пленки на аустенитной стали будет приблизительно в 10 раз меньше, чем на низкоуглеродистой (если справедливо расчетное предположение, что скорость удаления пленок контролируется скоростью диффузии углерода в металле). В действительности (см. рис. 157) контактное сопротивление предварительно окисленных образцов достигает установившегося значения при температуре 1000° С на стали Ст. 3 через 8 мин, а на стали Х18Н9Т через 16 мин, т. е. при одном и том же порядке скорости удаления пленки.

Экспериментальные соотношения скоростей удаления окисных пленок на низкоуглеродистой и аустенитной сталях не удается удовлетворительно объяснить даже с учетом различия условий удаления продуктов реакции (СО) от границы раздела металл— 242

окисел. Расчеты показали, что парциальное давление окиси углерода при восстановлении окисной пленки с высоким содержанием хрома на стали X18Н9Т примерно на два порядка ниже, чем давление окиси углерода в результате взаимодействия углерода с вюсти-том на нелегированной стали (соответственно 10"2 и 10~0-2 ат). Можно предполагать, что окисная пленка на стали Х18Н9Т плотнее, чем пленка ЕеО на стали Ст. 3. Если бы скорость удаления окиси углерода через окисную пленку была бы определяющей в кинетике восстановления пленки, то следовало бы ожидать значительной разницы во времени восстановления окислов на низкоуглеродистой и аустенитной сталях.

Полученные данные по очистке в вакууме сталей можно объяснить исходя из предположения, что восстановление (удаление) окислов идет одновременно на границах раздела металл—окисел и окисел—газовая фаза (вакуум). Среднюю скорость удаления окислов на стали Ст. 3 и аустенитной стали можно представить суммой

va = v'c + ь'г;

(49)

где аа и «у — соответственно средняя суммарная скорость удаления окислов для сталей Ст. 3 и Х18Н9Т; ис и юс — соответственно средняя скорость удаления окислов для этих же сталей за счет их восстановления углеродом;

юг и юг — то же, за счет восстановления окислов газовой фазой.

Экспериментально получено, что

Ьу =¿5 0,5у„,

а по расчету

и'с^ 0,1 ас.

После подстановки в равенства (49) имеем

va=v'c + ъг; 0,5уа= 0,1ье + у'г. Решая систему уравнений (50), получим 0,8ис = 2ю'г — иг.

По-видимому, скорость восстановления окислов за счет взаимодействия с газовой фазой на аустенитной стали будет ниже, чем на нелегированной низкоуглеродистой стали. Если, например, допустить, что иг = 0,7иг то

1^ = 0,5^.(51)