补充资料：钢中气体

钢中气体
gases in steel

gang之hong qiti钢中气体(gases in Steel)溶解于钢中的氢和氮的通称。有的把溶解于钢中的氧也看作钢中气体，但氧在钢凝固时大多成为非金属夹杂物析出，所以对钢中氧的问题往往和非金属夹杂间题一并考虑，而不归入钢中气体范畴来研究。钢中气体常造成钢的一些缺陷如白点、气孔、裂纹等，氮还促使低碳钢发生时效硬化和蓝脆，所以在炼钢时要尽量降低钢中气体。只有极特殊情况下，利用氮能扩大奥氏体区这一特点，把氮作为奥氏体化合金元素来利用，例如锰氮奥氏体不锈钢。 气体在钢中的溶解度氢和氮在大气中都以双原子的气体存在，高温下则都分解成单原子溶解。气体接触到固态或液态的表面后产生物理吸附，当气体和钢的表面分子结合力大于气体内部分子的结合力时发生化学吸附，吸附的分子可以分解成原子，由钢的表面扩散到内部。由于氢、氮的原子半径二二(分别为0.046和o.o71nm)比铁的原子半径r*(0.i26nm)小，其比值(互)’J、于0.59，它们占据固体晶体点阵的间隙位置， rFe形成间隙固溶体，若钢中存在的合金元素(如Ti、Al等)能与氮发生反应时就产生氮化物;当钢中存在微孔隙或气孔、缩孔时，过饱和气体也能以分子状态析于这些孔隙中。气体在液体或固体铁中的溶解度与温度和外界气体分压力有关，当温度一定时气体溶解度和分压的平方根成正比，此即西韦特(Sievert)定律(也称平方根定律)，氢、氮的溶解反应可写成: 音HZ一仁H:，二一〔·护认蔽，·，〕一、:%H:藻黝鬓薰 韵2一〔N〕，KN一碗/撅，a[N〕一、〔%N〕蓄霖紧默它髦髯瓢怨慧鳌参翼魏纯铁时介，人一l，a叫一「%H工a[N〕一〔%N〕改变了钢液中的气体溶解度。在冶炼温度下合金元素式中K。，K、为平衡常数，其数值和气相分压力为含量对氢、氮活度系数的影响见图2、图3。降低指，、latm(l0 1325Pa)时的溶解度数相等;〔%H〕、〔%N〕为f6a)活度系数的元素都增大钢液中气体的溶解度，增某一气压下的溶解度值，火H〕、a叫为氢、氮的活度，介、加活度系数的元素则减小钢液中气体的溶解度，用具介为氢、氮的活度系数。图1给出了不同温度下氢、氮体成分下气体的活度系数可计算出不同外界气相分压在。、y、。液体铁中的溶解度。从图1看出，随温度上升下达到平衡时的气体含量。溶解度线性增加，为吸热反应，只有氮在奥氏体(y一Fe)…扰一 0’‘鑫元茄。’””’‘饱和状态。一些钢种含有与氮结合力强的元素还会生 成氮化物。凝固时外层已凝固的钢中的气体向未凝的 图2巧92℃时合金元素含量对氢在钢液中内部扩散(由于固相气体溶解度低)，聚集在疏松的局 的活度系数的影响部地区或中心的孔隙中。

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