ГАЗЫ
в металлах. Г.
попадают в твёрдые и жидкие металлы при их выплавке и электролитич. получении,
при взаимодействии металлич. изделий с атмосферой. Напр., при произ-ве
стали из чугуна в мартеновских печах или в конверторах в расплавленный
металл из печной атмосферы попадают кислород и азот; при получении никеля
электролизом его водных растворов твёрдый металл насыщается водородом,
выделяющимся на катоде. Различают 3 вида взаимодействия между Г. и металлами:
адсорбцию,
растворение
и образование химич. соединений.
При адсорбции Г. взаимодействуют
только с поверхностью металла и образуют на ней плёнки толщиной, равной
диаметру одной или неск. молекул. Адсорбция уменьшается при повышении темп-ры
и понижении давления Г. над металлом. Г., адсорбированные на металлич.
частях электровакуумных приборов (применяемых в измерит, аппаратуре),
радиопередающих устройств, преобразователей электрич. энергии, в процессе
эксплуатации десорбируются и нарушают устойчивую работу аппаратуры (напр.,
изменяют электропроводность). Удаление адсорбированных Г. при изготовлении
такой аппаратуры достигается глубокой откачкой, применением поглотителей
Г. (геттеров) и является одной из важнейших задач вакуумной техники.
Большинство Г., кроме инертных,
образует с твёрдыми и жидкими металлами истинные растворы. Г.,
молекулы к-рых состоят из неск. атомов (напр., сернистый газ, углекислый
газ, водород, азот), при растворении в металлах распадаются на атомы.
Это облегчает внедрение Г. в металл, т. к. уменьшает энергию, необходимую
для того, чтобы раздвинуть сильно взаимодействующие друг с другом атомы
металла. Кроме того, часть затрачиваемой энергии компенсируется её выигрышем
при химич. взаимодействии атомов Г. и металла. Поэтому растворение многоатомных
газов сопровождается их диссоциацией. Напр., двухатомные газы водород
и азот растворяются в железе по реакциям
Растворимость Г. в расплавленных
металлах значительно выше, чем в твёрдых. Это часто приводит к ухудшению
качества металлических слитков из-за образования в них газовых пузырей,
внутренних раковин и пористости. Такие дефекты возникают вследствие того,
что при постепенном затвердевании слитка (кристаллизации) в изложнице
концентрация Г. в остающейся жидкости настолько повышается, что Г. выделяются
в её объёме, а образующиеся при этом пузыри не успевают всплыть и удалиться
до полного затвердевания слитка.
Г. часто образуют с металлами
химич. соединения: окислы, сульфиды, нитриды. Эти соединения нерастворимы
в металлах и выделяются в виде самостоятельных фаз - т. н. неметаллич.
включений, присутствие к-рых сильно ухудшает механич. и антикоррозионные
свойства металлов и сплавов. Поэтому в пром-сти применяются различные способы
удаления Г. из металлов. Один из наиболее эффективных - использование вакуумирования.
При этом благодаря понижению давления Г. происходит их выделение из металлов,
протекающее особенно интенсивно, когда металл находится в расплавленном
состоянии.
Широко распространены выплавка
металлов и сплавов, особенно стали, в вакуумных печах, вакуумирование жидкого
металла при разливке и в ковшах (см. Вакуумная плавка, Дегазация стали).
С
такой же целью применяют продувку жидкого металла инертными газами (напр.,
аргоном). В ряде случаев осуществляют плавку или нагрев металла
в защитной газовой атмосфере, не содержащей компонентов, вредных для металла.
Лит.: Смителлс К.,
Газы н металлы, пер. с англ.. М.- Л., 1940; Вакуумная металлургия, М.,
1962; Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А., Физическая химия, М., 1963; Дэшман
С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964. Л.А.Шварцман,
Л. В. Ванюкова.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я