Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях
Предложен химический метод определения количества молибдена и азота в стали, связанных в нитриды. Результаты исследования зависимости количества связанных элементов от температуры позволяют определить температурный интервал и температурный максимум образования нитридов молибдена в сталях. Запропонов...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186139 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях / Л.Е. Исаева, И.Е. Лев // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 12. — С. 102-105. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-186139 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Исаева, Л.Е. Лев, И.Е. 2022-11-05T14:13:09Z 2022-11-05T14:13:09Z 2010 Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях / Л.Е. Исаева, И.Е. Лев // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 12. — С. 102-105. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186139 546.171.1 Предложен химический метод определения количества молибдена и азота в стали, связанных в нитриды. Результаты исследования зависимости количества связанных элементов от температуры позволяют определить температурный интервал и температурный максимум образования нитридов молибдена в сталях. Запропоновано хімічний метод визначення кількості молібдену та азоту в сталі, зв’язаних у нітриди. Встановлено, що результати дослідження залежності кількості зв’язаних елементів від температури дозволяють визначити температурний інтервал та температурний максимум утворення нітридів молібдену в сталях. A chemical method has been proposed for determining the quantity of molybdenum and nitrogen in steel bound in nitrides. It has been established that results of studying the dependence of the quantity of elements bound in nitrides upon the temperature allow determine the temperature interval and the temperature maximum of forming the molybdenum nitrides in steels. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях Хімічний метод визначення температурного інтервалу та температурного максимуму утворення нітридів молібдену у сталях The chemical method for determination of the temperature interval and temperature maximum of forming molybdenum nitrides in steels Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| spellingShingle |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях Исаева, Л.Е. Лев, И.Е. Электрохимия |
| title_short |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| title_full |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| title_fullStr |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| title_full_unstemmed |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| title_sort |
химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях |
| author |
Исаева, Л.Е. Лев, И.Е. |
| author_facet |
Исаева, Л.Е. Лев, И.Е. |
| topic |
Электрохимия |
| topic_facet |
Электрохимия |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Хімічний метод визначення температурного інтервалу та температурного максимуму утворення нітридів молібдену у сталях The chemical method for determination of the temperature interval and temperature maximum of forming molybdenum nitrides in steels |
| description |
Предложен химический метод определения количества молибдена и азота в стали, связанных в нитриды. Результаты исследования зависимости количества связанных элементов от температуры позволяют определить температурный интервал и температурный максимум образования нитридов молибдена в сталях.
Запропоновано хімічний метод визначення кількості молібдену та азоту в сталі, зв’язаних у нітриди. Встановлено, що результати дослідження залежності кількості зв’язаних елементів від температури дозволяють визначити температурний інтервал та температурний максимум утворення нітридів молібдену в сталях.
A chemical method has been proposed for determining the quantity of molybdenum and nitrogen in steel bound in nitrides. It has been established that results of studying the dependence of the quantity of elements bound in nitrides upon the temperature allow determine the temperature interval and the temperature maximum of forming the molybdenum nitrides in steels.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186139 |
| citation_txt |
Химический метод определения температурного интервала и температурного максимума образования нитридов молибдена в сталях / Л.Е. Исаева, И.Е. Лев // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 12. — С. 102-105. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT isaevale himičeskiimetodopredeleniâtemperaturnogointervalaitemperaturnogomaksimumaobrazovaniânitridovmolibdenavstalâh AT levie himičeskiimetodopredeleniâtemperaturnogointervalaitemperaturnogomaksimumaobrazovaniânitridovmolibdenavstalâh AT isaevale hímíčniimetodviznačennâtemperaturnogoíntervalutatemperaturnogomaksimumuutvorennânítridívmolíbdenuustalâh AT levie hímíčniimetodviznačennâtemperaturnogoíntervalutatemperaturnogomaksimumuutvorennânítridívmolíbdenuustalâh AT isaevale thechemicalmethodfordeterminationofthetemperatureintervalandtemperaturemaximumofformingmolybdenumnitridesinsteels AT levie thechemicalmethodfordeterminationofthetemperatureintervalandtemperaturemaximumofformingmolybdenumnitridesinsteels |
| first_indexed |
2025-11-26T15:49:05Z |
| last_indexed |
2025-11-26T15:49:05Z |
| _version_ |
1850626918412451840 |
| fulltext |
pLM eO = 0.94(± 0.40) + 0.182(± 0.01)⋅Z ⋅r
Me2+
−2 , (6)
которое может быть использовано для оценки рас-
творимости других оксидов, исходя из заряда ка-
тиона и его радиуса.
РЕЗЮМЕ. Потенціометричним методом з викорис-
танням мембранного кисневого електрода визначено
добутки розчинності ZnO і NiO у розплаві CsI при
700 оC. Встановлено, що значення добутків розчинності
оксидів у йодидному розплаві (pLZnO = 10.0 ± 0.5 і pLNiO
= 11.2 ± 0.2, моляльна шкала) є істотно нижчими, ніж
у хлоридних, але приблизно такими ж, як і у бромідних.
Одержаний результат пояснений в рамках концепції
ЖМКО послабленням міри взаємодії оксидів як ком-
плексів жорстка кислота—жорстка основа з йоном I–
(м’яка кислота) у порівнянні з хлорид-йоном (жорстка
основа). Знайдено кореляцію розчинності оксидів у до-
слідженому розплаві з величиною поляризуючої дії ка-
тіону за Гольдшмідтом. Вона є практично лінійною і
може бути використана для розрахунків розчинності ок-
сиду на основі заряду і радіусу катіону, що входить
до його складу.
SUMMARY. Solubility products of ZnO and NiO
were determined by potentiometric method in molten CsI
at 700 oC using Pt(O2)|YSZ oxygen electrode as an indica-
tor one. The solubility products (pLZnO=10.0 ± 0.5 and
pLNiO=11.2 ± 0.2, molality scale) are appreciably lower
that in molten chlorides and practically the same as compa-
red with molten alkali metal bromides. This fact is explained
in frames Pearson’s HSAB concept by weakening degree
of interactions of ZnO and NiO (adducts hard acid—
hard base) with iodide ion (soft base) as compared with
Cl– (hard base). The correlation between the oxide solubility
and polarizing action of cation is found. It is practically
linear and allows to predict solubilities of oxides on the
basis of charge and radius of cation entering in the oxide
composition.
1. Globus M ., Grinyov B., Kim J.K. Inorganic Scintillators
for Modern and Traditional Applications. -Kharkov:
Institute for Single Crystals, 2005.
2. Z aslavsky B.G. // J. Cryst. Growth. -2000. -218, №2–4.
-P. 277—281.
3. Чергинец В.Л., Хайлова Е.Г., Демирская О.В. //
Журн. физ. химии. -1996. -71, № 2. -С. 371—373.
4. Cherginets V.L., Khailova E.G. // Electrochim. Acta.
-1994. -39, № 6. -P. 823—829.
5. Ефимов А .И., Белорукова Л.П., Василькова И .В.,
Чечев В.П. Свойства неорганических соединений.
-Л.: Химия, 1983.
6. Boyarchuk T.P., Khailova E.G., Cherginets V.L . //
Electrochim. Acta. -1993. -38, № 10. -P. 1481—1485.
7. Cherginets V .L . // J. Electroanal. Chem. -2000. -493,
№ 1–2. -P. 144—147.
8. Pearson R . // J. Amer. Chem. Soc. -1963. -85. -P.
3533—3539.
Институт сцинтилляционных материалов Поступила 28.12.2009
НAH Украины, Харьков
Национальный технический университет “ХПИ”
Институт монокристаллов НАН Украины, Харьков
УДК 546.171.1
Л.Е. Исаева, И.Е. Лев
ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ИНТЕРВАЛА
И ТЕМПЕРАТУРНОГО МАКСИМУМА ОБРАЗОВАНИЯ
НИТРИДОВ МОЛИБДЕНА В СТАЛЯХ
Предложен химический метод определения количества молибдена и азота в стали, связанных в нитриды. Ре-
зультаты исследования зависимости количества связанных элементов от температуры позволяют определить
температурный интервал и температурный максимум образования нитридов молибдена в сталях.
ВВЕДЕНИЕ. В химическом машиностроении
широко применяются хромо-никелевые стали с
титаном и молибденом [1]. В последнее время по-
явились стали повышенной прочности, содержа-
щие азот [2]. Молибден с азотом образует в ста-
лях труднорастворимые частицы — нитриды, ко-
© Л.Е. Исаева, И .Е. Лев , 2010
Электрохимия
102 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 12
торые благодаря барьерному действию на под-
вижность дислокаций и миграцию границ зерен
способствуют получению мелкозернистых сталей.
При изотермической выдержке и охлаждении, в про-
цессе превращения аустенита в феррит, нитриды слу-
жат зародышами зерен феррита. От количества и
дисперсности нитридов зависят размеры феррит-
ных зерен, что во многом определяет механичес-
кие свойства сталей. Для разработки технологии
получения оптимальных свойств необходимы све-
дения об интервале температур, в котором образу-
ются нитриды, а также, что, вероятно, еще важ-
нее, о температурном максимуме нитридообразо-
вания. Выдержкой при этой температуре можно
создать определенные количества и размеры нит-
ридов. В настоящее время температуру выдержки
подбирают путем многочисленных экспериментов,
оценивая свойства и структуру, которые приобре-
тают стали в результате термической обработки при
соответствующих выдержках.
Цель настоящей работы — исследование бо-
лее надежного химического метода определения тем-
пературы образования нитридов в результате реак-
ции взаимодействия молибдена и азота, находя-
щихся в твердом железном растворе:
2[Mo]Fe + [N]Fe → Mo2N; [Mo]Fe + [N]Fe → MoN.
Образования в сталях нитридов молибдена
(Mo2N) можно было ожидать, учитывая, что сво-
бодная энергия (∆G) образования при 600 oС рав-
на –27 кДж/моль N2, а нитридов железа (Fe4N) —
+56 кДж/моль N2 [3].
Процессу нитридообразования при охлажде-
нии способствует также уменьшение растворимо-
сти азота: [N]Fe ≤ 0.44 % в чистом железе при 1600
oС; [N]Fe ~ 0.026 % в аустените при 910 oC и
[N]Fe= 0.0008 % в феррите при 500 oС [4].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Исходным
материалом для исследования был выбран желез-
ный сплав, содержащий 5.72 % Мо. Но поскольку
получить в нем относительно большие содержа-
ния азота продувкой расплава газообразным азо-
том не удалось, был применен способ внутренне-
го азотирования [5], предусматривающий синтез
нитридов молибдена в твердом сплаве за счет азо-
та, насыщающего сплав при азотировании. Для
этого образцы диаметром 1.8 см и высотой 6.2 см
нагревали при 400—900 оС в трубчатой печи в
потоке частично продиссоциировавшего аммиака
в течение 60—600 мин. Металлографическим ме-
тодом в поверхностном слое были обнаружены
мелкозернистые включения. Размеры включений
оказались настолько небольшими, что их габитус
удалось рассмотреть только с помощью электрон-
ного микроскопа при увеличении в 4000 раз. Глу-
бина слоя образовавшихся включений не превы-
шала 0.02 см.
Настоящая работа стала возможной после
разработки нами [6] таких условий электрохими-
ческого анодного растворения железо-молибдено-
вых сплавов, при которых азотированная желез-
ная основа переходит в электролит, сохраняя в ано-
дном осадке нитриды молибдена. Был подобран
состав водного электролита — 15 % NaCl и 2.5 %
C4H6O6, в котором стационарный электродный
потенциал нитридов молибдена ϕ(Mo3+/Mo2N) =
= –0.25 B, азотированной железной основы ϕ(Fe2+/
Fe) = –0.42 B. Разность этих потенциалов показа-
ла, что имеется принципиальная возможность при
анодном растворении сплава избирательно раство-
рить железную основу и выделить нитриды молиб-
дена. Для проведения такого разделения фаз не-
обходимо было осуществлять электролиз в потен-
циостатическом режиме при потенциале ϕ в пре-
делах –0.25 В > ϕ > –0.42 В.
Исследуемый образец помещали в центре эле-
ктролитической ячейки в полупроницаемом кол-
лодиевом мешочке, пропускающем только ионы,
и подключали в качестве анода. У внутренних сте-
нок ячейки располагали тонкостенный железный
катод. Заполняли ячейку электролитом и устанав-
ливали поляризующее напряжение ϕ = –0.35 В.
По мере растворения азотированной основы нит-
риды молибдена в виде анодного остатка оказы-
вались изолированными от окружающей их среды
и частично отделялись от образца, попадая в кол-
лодиевый мешочек. После окончания растворе-
ния нитридные включения, вместе с электролитом
из коллодиевого мешочка, переносили в полиэти-
леновые пробирки и отмывали от электролита во-
дой, чередуя операции центрифугирования при
5000 об/мин с декантацией. Нитриды помещали в
колбы и растворяли путем продолжительного мок-
рого сплавления в H2SO4 + Na2SO4. Затем раст-
вор переносили в мерные колбы и в аликвотных
частях определяли азот, молибден и железо.
Свидетельством того, что выбранный элект-
ролит и потенциостатические условия анодного
растворения азотированных образцов обеспечива-
ют электрохимическое растворение металличес-
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 12 103
кой основы и позволяют выделить нитриды молиб-
дена, являются результаты рентгенофазового ана-
лиза анодного осадка. Для его проведения отдель-
ный, отмытый от электролита анодный осадок пе-
реносили в эксикатор и высушивали над концен-
трированной H 2SO4. На установке ДРОН-3 в
СuКα-излучении получили дифракционные отра-
жения, интерпретация которых позволила сде-
лать вывод, что анодный осадок представляет
собой нитриды молибдена [7]. На рентгенограм-
ме присутствуют все максимумы Mo2N и основ-
ные максимумы МоN. Некоторые максимумы
МоN (d 1.98, 1.78 и 1.59 Ao ) на рентгенограмме
отсутствовали. Попытки дифференцировать полу-
чение нитридов молибдена к успеху не привели.
Во всех случаях получались оба нитрида, изменя-
лось лишь их соотношение. Этим подтвердились
данные работы [8], в которой металлографичес-
ким и рентгеноструктурным анализами было ус-
тановлено, что при азотировании молибдена од-
новременно образуются оба нитрида.
Вместе с тем результаты рентгенофазового
анализа свидетельствовали о том, что выбранный
электролит и потенциостатические условия анод-
ного растворения позволяют выделить только нит-
риды молибдена, поскольку в составе анодного
осадка других соединений не обнаружили.
Связанный в нитриды азот определяли по ме-
тоду Несслера, оценивая интенсивность окраски
оксиамидодиртути [Hg2ONH2]+ [9]. Предварите-
льно азот в виде NH3 отгоняли от мешающих оп-
ределению элементов по методу Кьельдаля [10].
Молибден определяли по окраске пентародано-
оксимолибдата (V) [MoO(CNS)5]3– [11], а железо
— по окраске 5-сульфосалицилата железа (III)
[Fe(C7H4O6S)3]3– [12]. Точность результатов опре-
деления азота, молибдена и железа и их достовер-
ность оценены в работе методами статистическо-
го регрессионного анализа. Полученные результа-
ты не вышли за пределы доверительных границ,
установленных в государственных стандартных
образцах, взятых для сравнения.
Найденное количество элементов относили к
разнице массы образца до начала электролиза и
после. Эти данные показывают процентное содер-
жание элементов, связанных в нитриды.
На рисунке приведены графики зависимости
содержания молибдена (СМосв) и азота (СN
cв), свя-
занных в нитриды, после выдержки в течение 180
мин от температуры их образования. Как следует
из этих данных, нитриды образуются в интервале
400—900 оС. Максимумы на графиках и по мо-
либдену, и по азоту соответствуют 600 оС. Эту тем-
пературу следует учитывать как наиболее эффек-
тивную для образования в стали нитридов моли-
бдена. Соотношение атомов в нитридах состави-
ло Mo1.30 Fe0.01N .
Таким образом, полученные в работе экспе-
риментальные данные свидетельствуют о том, что с
помощью разработанного химического метода ана-
лиза можно определять температурный интервал
и температурный максимум образования нитри-
дов молибдена в сталях.
РЕЗЮМЕ. Запропоновано хімічний метод визна-
чення кількості молібдену та азоту в сталі, зв’язаних у ні-
триди. Встановлено, що результати дослідження залеж-
ності кількості зв’язаних елементів від температури доз-
воляють визначити температурний інтервал та темпера-
турний максимум утворення нітридів молібдену в сталях.
SUMMARY. A chemical method has been proposed
for determining the quantity of molybdenum and nitrogen
in steel bound in nitrides. It has been established that re-
sults of studying the dependence of the quantity of elements
bound in nitrides upon the temperature allow determine
the temperature interval and the temperature maximum
of forming the molybdenum nitrides in steels.
1. Коррозия и защита химической аппаратуры: Спра-
вочное руководство / Под ред. А.М. Сухотина. -Л.:
Химия, 1996. -Т. 2.
Зависимость содержания молибдена (1) и азота (2),
связанных в нитриды, от температуры образования
нитридов.
Электрохимия
104 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 12
2. Термическая обработка в машиностроении: Спра-
вочник / Под ред. Ю .М . Лахтина, А.Г. Рахштадта.
-М .: Машиностроение, 1980.
3. Вассерман А .М ., Кунин Л.Л., Суровой Ю.Н . Опреде-
ление газов в металлах. -М .: Наука. 1976.
4. Лахтин Ю.М ., Коган Я.Д. Азотирование стали. -М.:
Машиностроение, 1976.
5. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В. Внутреннее окисле-
ние и азотирование сплавов. -М .: Металлургия, 1979.
6. Исаева Л.Е., Грещик А .М ., Лев И .Е. // Вопросы
химии и хим. технологии. -2005. -№ 1.-C. 163—167.
7. American Society for Testing Materials Diffraction
Data File, USA, Philadelphia, 1969. -File № 3–907,
№ 3–1181 (Мо2N), (MoN).
8. Лютая М .Д. // Порошк. металлургия. -1979. -№ 3.
-С. 60—66.
9. Уильямс У. Дж. Определение анионов. -М .: Химия,
1982.
10. Бабко А .К., Пилипенко А .Т . Колориметрический
анализ. -М .: Госхимиздат, 1951.
11. Бусев А .И . Аналитическая химия молибдена. -М .:
Изд-во АН СССР, 1962.
12. Гиллибранд В.Ф., Лендкль Г.Э., Брайт Г.А ., Гофман
Д.Н . Практическое руководство по неорганичес-
кому анализу. -М .: Госхимиздат, 1957.
Национальная металлургическая академия Украины, Поступила 11.01.2010
Днепропетровск
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 12 105
|