气体在金属中的溶解度
钢铁冶金原理
1、表面张力：垂直作用在液面上任一直线的两侧，沿液体的切面向着两侧的拉力，N/m2、穿透度：它为反应过程中，矿球半径改变的分数，用f 表示，0(1)r r f =-。
它和R 的关系为1/31(1)f R =--。
3、沉淀脱氧：向钢液中加入能与氧形成稳定化合物的元素，形成的氧化物能借自身的浮力或钢液的对流运动而排出。
4、萃取精炼：在一定温度下，在熔盐粗金属中加入附加物，附加物与金属相内杂质生成不溶解于熔盐的化合物而析出，从而达到精炼的目的。
5、二元碱度：渣中的碱性氧化物CaO 含量与酸性氧化物SiO 2含量之比为炉渣的二元碱度。
6、反应度：或称转化率，矿球已反映了的百分数，用R 表示，30(/)1r r R =-。
7、分解压：分解反应的平衡常数等于分解出的气体B 的平衡分压，规定用()B AB P 表示，称为此化合物的分解压。
8、负吸附：溶解组分质点和溶剂质点之间的作用力大于溶剂质点之间的作用力。
溶解组分在表面不出现过剩浓度，称为负吸附。
9、G-D 方程：11220BB n dG n dG ndG ++==∑ 或11220BB x dG x dG xdG ++==∑ 他表示恒温、恒压下，溶液中各组分的偏摩尔吉布斯自由能（或其他偏摩尔量）的改变不是彼此独立的，而是互相制约、互相补偿的。
10、0i γ的物理意义：1）表示溶液中组元i 在浓溶液中服从拉乌尔定律和在稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。
2）是组元i 在在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数。
3）是不同标准态的活度及活度系数相互转换的转换系数。
4）是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。
11、光学碱度：在氧化物中加入显示剂，用光学的方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表示出2O -的活度，确定其酸-碱性的光学碱度。
12、过剩碱：用碱的总量减去形成复合化合物的消耗的碱性氧化物，用来表示渣中碱性氧化物。
13、亨利定律：当溶液组分B 的浓度趋近于零（0B x →）的所谓稀溶液中，组分B 的蒸汽压与其浓度B x 成线性关系：()BH x B p K x '=,p '--组分B 在B x 的平衡蒸汽压，()H x K --比例常数。
不锈钢焊接气孔产生的原因及措施
不锈钢焊接气孔产生的原因及措施
产生气孔的原因主要有以下几个方面：
1.不锈钢表面的氧化物、油污等杂质：不锈钢表面存在氧化物、油污等杂质会干扰焊接过程中的气体流动，使得气体无法完全排出，导致气孔产生。
2.气体溶解度变化：焊接温度升高时，气体在液态金属中的溶解度下降，容易从液态金属中逸出，形成气孔。
3.气体转化反应：焊接过程中，金属及其氧化物与气氛中的气体发生化学反应，产生气体。
例如，在氩气保护下焊接时，如果空气中的氧进入焊缝中，会与焊材中的铁发生氧化反应，产生气体。
4.延展性差的焊材：焊材的延展性差，容易在焊接时产生气孔。
针对不锈钢焊接气孔的产生，可以采取以下措施进行防治：
1.清洁焊接表面：在焊接前，需对不锈钢表面进行彻底的清洁，清除氧化物、油污等杂质。
可以使用有机溶剂、去污剂等进行清洗。
2.提供足够的氩气保护：在不锈钢焊接过程中，使用足够的纯度高的氩气进行保护，以防止空气中的氧进入焊缝，减少气孔产生的机会。
3.适当调整焊接参数：根据具体的焊接条件和焊材的特性，合理调整焊接电流、电压、焊接速度等参数，以保证焊接过程的稳定性和焊缝的良好质量。
4.选择合适的焊接材料：选择具有良好延展性的焊接材料，以减少焊接过程中的应变和应力，降低气孔产生的可能性。
5.加强焊接操作技术培训：对焊工进行专业的培训，提高其焊接操作技术和焊接质量控制意识，减少气孔的发生。
综上所述，不锈钢焊接气孔产生的原因主要包括不锈钢表面杂质、气体溶解度变化、气体转化反应和焊材延展性差等因素，针对这些原因可以采取清洁焊接表面、提供足够的氩气保护、调整焊接参数、选择合适的焊接材料和加强焊接操作技术培训等措施进行防治。
钢中的气体元素
•■测试与分析〜钢中的气体元素宋红艳(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001)摘要：介绍了钢中氮、氢、氧等气体的来源、存在形式和对钢材性能特别是力学性能的影响。
举例说明了氮、氢和氧元素在碳结构钢和不锈钢中的应用。
关键词：气体元素；钢；应用中图分类号:T G 115.3+3文献标志码文章编号：1008-1690(2021)01-0058-03Gaseous Elements in SteelsSONG Hongyan(Zliuzhou C R R C Power Loco Co ., Ltd ., Zhuzhou 412001, Hunan China )Abstract ： Source , existence form of gaseous elements such as nitrogen , hydrogen and oxygen i n s teels and their e ffect on performances of s t e e l product , especially mechanical properties , were introduced . The applications of nitrogen，hydrogen and oxygen i n carbon structural steel and stainless s t e e l were explained with examples .Key words ： gaseous element ； steel ； application1钢铁中气体的存在形式钢中气体仅包括氮、氢、氧三种，在钢铁中并非呈气体状态存在，主要是形成化合物或固溶于钢铁 组织中，仅少量以游离形式存在钢铁的缺陷中。
钢铁中的氮主要源于空气，在冶炼和浇注过程 中，空气与金属熔池或炉渣接触时，溶解于到钢液，与金属形成氮化物，也有以氮化锰和氮化铬等铁合 金作原材料加人的钢中氮主要形成氮化物，如 Fe 4N 、Fe 2N 、CriV 、V N 、TiN 、A l N 、Si 3N 4 等，还有部分 形成固溶体，只有极微量的氮以分子形式吸附于金 属表面或存在于金属空隙中，而且在钢中的溶解度 随着某些合金元素浓度的增加而增加，例如含铬合 金的含氮量较高。
焊接过程气体对金属的作用 -氢
-
脱氢处理
将焊件加热到一定温 度，促使氢扩散外逸。
金属通过渣进入金属，其溶解度取决于气相中水 和氢的分压、熔渣的碱度、氟化物的含量。
氢通过气相进入金属，溶解度取决氢的状态。如为分子 态，溶解度符合平方根定律
SH K H2
pH 2
实际上，电弧焊气相中 氢不完全是以分子态存在， 还有相当多的原子氢和离子 等。电弧焊时氢的溶解度比 用平方根定律计算出来的标 准溶解度高得多。
合金元素对氢在Fe中 溶解有很大影响。 氢在固态钢中的溶解度与 组织有关。在奥氏体的溶解度 >铁素体+珠光体
焊缝金属中的氢及其扩散
扩散氢：以H、H-、H+形式存在，与金属形成间隙固溶 体可自由扩散。 残余氢：聚集到陷阱（晶格缺陷、显微裂纹、非金属夹 杂）中，结合成分子，不能自由扩散。
随放置时间的增加， 扩散氢↓，残余氢↑，总 的含氢量↓。
氢对焊接质量的影响
- 氢 脆
氢脆：氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象。 氢脆是由于溶解在晶格 中的氢引起的，变形导致位错 运动堆积，形成显微空腔，氢 在空腔聚集结合成分子，产生 很高的压力，金属变脆。
-
白 点
白点：碳钢或低合金钢焊缝，如含氢量高，常在其拉伸 或弯曲断口出现银白色圆形局部脆断点。
溶解途径
焊接方法不同，氢向金属中溶解的途径不同。
-
气体保护焊，氢以原子或质子的形式溶入金属；
电渣焊，氢通过渣层溶入金属； 手工焊和埋弧焊，上述途径兼而有之。
氢通过渣溶入金属，氢或水首先溶入渣中。
对含有自由氧离子的渣
H 2O (O2 ) 2(OH )
对不含自由氧离子的渣
2) H2O (SimOnq ) 2(OH ) (SimOn(q ) 1
材料成型原理第六章 答案
第六章1.焊接和铸造过程中的气体来源于何处？它们是如何产生的？答：焊接区内的气体：焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂，高价氧化物及有机物的分解气体，母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分，空气中的气体、水分，保护气体及其杂质气体铸造过程中的气体：熔炼过程，气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。
来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。
浇注过程，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。
2. 气体是如何溶解到金属中的？电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程一样吗？答：气体溶解到金属中分四个阶段：（1）气体分子向金属-气体界面上运动；（2）气体被金属表面吸附；（3）气体分子在金属表面上分解为原子；（4）原子穿过金属表面层向金属内部扩散。
电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程不一样，氢在高温时分解度较大，电弧温度下可完全分解为原子氢，其溶解过程为分解—吸附—溶入。
在电弧气氛中，氮以分子形式存在，其溶解过程为吸附—分解—溶入。
3.哪些因素影响气体在金属中的溶解度，其影响因素如何？答：气体在金属中的溶解度与压力，温度，合金成分等因素有关：（1）当温度一定时，双原子的溶解度与其分压的平方根成正比（2）当压力一定时，溶解度与温度的关系决定于溶解反应类型，气体溶解过程为吸热反应时，△H为正值，溶解度随温度的升高而增加；金属吸收气体为放热反应时，△H为负值，溶解度随温度的上升而降低。
（3）合金成分对溶解度的影响：液态金属中加入能提高气体含量的合金元素，可提高气体的溶解度；若加入的合金元素能与气体形成稳定的化合物（即氮、氢、氧化合物），则可降低气体的溶解度。
此外，合金元素还能改变金属表面膜的性质及金属蒸气压，从而影响气体的溶解度。
（4）电流极性的影响：直流正接时，熔滴处于阴极，阳离子将向熔滴表面运动，由于熔滴温度高，比表面积大，故熔滴中将溶解大量的氢或氮；直流反接时，阳离子仍向阴极运动，但此时阴极已是温度较低的溶池，故氢或氮的溶解量要少。
菲克扩散定律的热力学理论及其应用
菲克扩散定律的热力学理论及其应用1.菲克定律菲克定律是固体物理学中关于扩散宏观理论的基础，具体如下[1]：设扩散沿X方向进行，单位时间内通过垂直于X 方向的单位面积扩散的量决定于物质浓度n 的梯度，即式中，物质浓度n可以取为单位体积内的摩尔数，(J为相应的扩散通量)，(1)式及(2)式分别称为菲克第一定律和菲克第二定律，其中第一定律只适用于稳定扩散。
(1)式和(2)式很容易推广到三维形式。
菲克定律中的D叫扩散系数，并且D>0，它一般与物质的温度、浓度等因素有关。
由菲克定律可得下述结论；D>0，扩散沿着浓度减少的方向进行，扩散的结果将物质的浓度分布趋于均匀；稳定扩散时，J=0，表明均匀物质系统内浓度均匀分布时，没有净扩散流。
菲克定律可用来成功地解释常见的各种扩散现象，成为人们研究一般扩散现象的经典公式。
然而，自然界的扩散现象并不总是符合菲克定律。
在金属合金的沉淀中，存在着一种叫“亚稳分畴分解”(Spiondal decomposition)机制[2]，在这一沉淀机制里，合金组元的扩散由低浓度向高浓度方向进行，这种通过扩散不是消除浓度差异，而是增大浓度差异，使组元分化的扩散叫“逆扩散”。
U.Dehlinger 及R.Becker 首先描述了这一现象，关于“逆扩散”的例子还可见文献[2]。
“逆扩散”显然违背菲克定律，为了解释“逆扩散”，有必要寻求新的理论。
2.扩散的热力学理论据热力学理论，在定温、定压下，多元系各相达到平衡时，其中每一组在各相中的化学势都相等。
即对于第i组元来讲，其化学势μi均匀分布是其平衡的必要条件，而μi的梯度将导致相应的扩散通量J i。
现考虑定温、定压下多元素中i组元原子的扩散，1摩尔i组元原子在化学势μi的势场中所受的力应为(3)式所示，因受力原子的平均速率正比于F i[3]，即(4)式所示：比例系数B i表示单位力作用下i组元原子的平均速率，叫迁移率。
注意(4)式与牛顿第二定律不同，这是由于在原子尺寸范围内，运动着的原子由于和其他原子碰撞，运动方向不断改变的缘故。
关于紫铜熔铸中吸气的原因及其危害
关于紫铜熔铸中吸气的原因及其危害张劭*摘要论述了氢和氧在铜液中的溶解能力、熔铸紫铜时的吸气条件、气孔形成的机理、气孔在加工型材上的表现、防止吸气的措施等。
关键词：紫铜吸气溶解固溶体脱氧溶解度About the Reason and Detriment of Gas-Absorptionduring Smelting of Pure CopperZhang Shao(Luoyang Copper working Plant)ABSTRACT Hydrogen and oxygen solubility in molten copper, condition of gas-absorption during smelting of pure coper, mechanism of gas hole formation, gas hole appearance on worked material and measure to gas absorption prevention have been briefly described.Key Words:Pure Copper, Gas Absorption, Solution, Solid Solution, Deoxidation, Solubility紫铜熔炼方法(不同于黄铜)的核心是防止吸气。
熔铸生产中某个环节的局部吸气往往是铸锭产生缺陷的重要原因，其缺陷的表现特征以及危害程度是大家所熟知的。
但是，在多个环节对防止吸气失去控制的情况下，会表现怎样的情况和造成怎样的后果，这是鲜为人知的。
某厂发生的一起罕见的紫铜(TP2,T2)管大量起泡的严重质量事故提供了实例。
事故中报废管材数10 t，历经数月逐步改进熔铸工艺条件，才基本上查明原因制止了事故延续。
笔者参与了该质量事故调查和改进工作。
分析了具体情况，现就事故情况进行分析从中总结了一些规律性的东西，供同行们借鉴参考。
惰性气体精炼
影响金属实际吸气量的因素
• 金属中气体的扩散系数与合金元素有关。例如，Mg和Ti都 显著降低氢在铝液中的扩散系数。 • 氧化膜和覆盖剂越致密越厚，金属吸气量越少。 • 金属中的含气量随时间的变化为：
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2.4 脱气精炼
• 目的是脱除溶解于金属中的气体。 • 气体从金属中脱除途径：一是气体原子扩散至金属表面， 然后脱离吸附状态而逸出；二是以气泡形式从金属熔体中 排除；三是与加入金属中的元素形成化合物，以非金属夹 杂物形式排除。 • 根据脱气机理不同可分为：分压差脱气、化合脱气、电解 脱气和预凝固脱气。
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2.4.1 分压差脱气的热力学分析
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2.4.1 分压差脱气的热力学分析
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2.4.1 分压差脱气的热力学分析
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2.4.2 分压差脱气的动力学分析
C0 log[ ] K 't Ct
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分压差脱气的动力学分析
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2.4.3 分压差脱气精炼方法
• 气体脱气法、熔剂脱气法、沸腾脱气法和真空脱气法。 • 气体脱气法：气体脱气法所用气体有惰性气体．活性气体 和混合气体数种。此外，还有在精炼气体中加入固体熔剂 粉末的气体和熔剂混合物脱气法。
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2.3.2 影响金属实际吸气量的因素
• 在合金一定时，熔体中的实际含气量取决于吸气速度、 熔炼温度及时间等。从气体溶解机制可知，金属的吸 气速度主要决定于其扩散速度。
• 气体分压越大，温度越高，扩散系数越大，金属吸气 D0 K 速度就越快。 J p exp[ ED / 2 RT ]x Nhomakorabea15
9
合金元素
• 与气体有较大亲和力的合金元素，通常会使合金中 的气体溶解度增大；与气体亲和力小的合金元素相 反。 • 氢在多元系合金中的溶解度：
3-2气体与金属的作用
氢在金属中的溶解
根据氢与金属作用的特点可分为两类：
① 能形成稳定氢化物的金属：Zr、Ti、V、Ta、Nb等，金属吸收氢是放热
反应，较低温度下吸收大量氢。
② 不形成稳定氢化物的金属：Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等，但能溶解氢，
溶解氢是吸热反应。
氢对金属的作用
溶解途径
焊接方法不同，氢向金属中溶解的途径不同。 - 气体保护焊，氢以原子或质子的形式溶入金属； - 电渣焊，氢通过渣层溶入金属； - 手工焊和埋弧焊，上述途径兼而有之。
氮与金属作用
氮与金属作用
- 时效脆化
金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随时间延长，过 饱和氮将逐渐析出，形成稳定氮化物。使焊缝金属强度 ↑，塑性、韧性↓。 加入氮稳定元素，可抑制和消除时效现象。
氮与金属作用
3 影响焊缝含氮量的因素及控制措施（1）
保护是控制焊缝氮的主要措施 (1) 加强焊接区的保护：如渣保护（SAW）、气保护（TIG、 MIG）或气－渣联合保护。
氮与金属作用 影响焊缝含氮量的因素及控制措施（2） (2) 增加焊条药皮重量系数Kb可以降低焊缝含氮量（图1－20）。
(3) 合金元素的影响：金属中的碳在焊接过程中生成CO、CO2，可以加强气保护， 降低焊缝含氮量（图1－23）。合金元素Ti、Al、Zr、RE对氮有较大的亲和力，形 成稳定的氮化物进入渣中。
(OH ) （F ) (O2 ) HF
渣中水的溶解度↓
氢对金属的作用
氢从渣中向金属中过渡：
（Fe2 ) 2(OH ) [ Fe] 2[O] 2[ H ] [ Fe] 2(OH ) ( Fe2 ) (O 2 ) 2[ H ] 2(OH ) (O 2 ) [O] 2[ H ]
常用特殊气体性质及其反应条件
常用特殊气体性质及其反应条件1.四氟甲烷（CF4）物性：微溶于水，在25℃及0.1MPa下溶解度为0.0015%（重量）。
沸点-128℃，熔点-184℃，液体密度1.613g/ml（-130℃），饱和蒸气压13.33kPa（-150.7℃），临界温度-45.67℃，临界压力3.74MPa。
常温下为压缩气体。
反应：最稳定的化合物之一，常温下不与酸、碱及氧化剂反应，在900℃以下，不与Cu、Ni、W、Mo等过渡金属反应，1000 ℃以下不与碳、氢及CH4反应。
室温下可与液氨-金属钠试剂反应，高温下CF4可与碱金属、碱土金属及SiO2反应, 生成相应的氟化物。
CF4在800 ℃下开始分解，在电弧作用下可与CO和CO2反应生成COF2。
在处理四氟甲烷过程中，可按无毒或低毒及窒息性气体考虑，然而，与可燃性气体燃烧时，会分解产生有毒氟化物。
四氟甲烷对金属和合金不腐蚀，可用钢和铝合金容器装运，按压缩气体运输。
钢瓶储存温度≤52℃，禁忌：易燃或可燃物，碱金属，碱土金属等。
2.三氟甲烷（CHF3）物性：无色，无臭，不可燃气体，微溶于水，在25℃及0.1MPa下溶解度为0. 10%（重量），能溶于乙醇、酮、乙醚、苯、四氯化碳，不溶于乙二醇及甘油。
沸点-82℃，熔点-155.2℃，液体密度1.442g/ml（-80℃），临界温度25.7℃，临界压力4810kPa，常温下为液化气体。
反应：在化学性质上是不活泼的物质，在170℃以上能与三氧化二氮(N2O3)反应，100℃时与氟化亚硝酞(NOF) 反应，光化学氯化反应非常慢，不进行光化学溴化反应。
处理与四氟硅烷类似，高浓度CHF3有麻痹作用，禁忌：活泼金属，高温，潮湿3.三氟化氮（NF3）物性：在常温下是无色稳定气体，沸点-129℃,熔点-206.8℃，高纯NF3几乎没有气味，但商业用NF3由于有痕量活性氟，因而具有刺激性气味。
临界温度39.25℃，临界压力44.02atm（4.46MPa），液体密度1554 kg/m3（1atm，沸点时），气体密度2.95 kg/m3（1atm，21℃），水中溶解度（1atm，22℃）：1.43×10-5当量浓度。
压力容器焊工考试试题及答案
压力容器焊工考试试题及答案一、填空题（每空0.25，共20分）1．从事下列焊缝焊接工作的焊工，应当按照《特种设备焊接操作人员考核细则》考核合格，持有《特种设备作业人员证》：（一）。
承压类设备的受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、母材表面堆焊；（二）。
机电类设备的主要受力结构件焊缝、与主要受力结构件相焊的焊缝；（三熔入前两项焊缝内的定位焊缝。
2．按照焊接方法的机动化程度，将焊工分为手工焊工、机动焊工和自动焊工。
机动焊工和自动焊工统称为焊机操作工。
3．有下列情况之一的，应当进行相应基本知识考试：（一）首次申请考试的；（二）改变或者增加焊接方法的；（三）改变或者增加母材类别的；（四）被吊销《特种设备作业证》的焊工重新申请考试的。
4．焊接操作技能考试合格的焊工，当变更焊剂型号、保护气体种类、钨极种类时不需要重新进行焊接操作技能考试。
5．根据焊接过程中金属所处的状态不同，焊接方法可分为熔焊、压焊、钎焊三大类。
6．依据《特种设备焊接操作人员考核细则》中，焊接方法及代号的规定，钨极气体保护焊代号为GTAW；焊条电弧焊代号为SMAW；埋弧焊代号为SAW；熔化极气体保护焊代号为GMAW。
7．焊接的常见缺陷有裂纹、咬边、夹渣、气孔、未焊透、未熔合。
8．焊条E4315中“E”表示焊条，“43”表示溶覆金属抗拉强度最小值为420MPa,“1”表示全位置焊，“5”表示焊条药皮为低氢型并可采用直流反接。
9．钢材牌号后面的字母“A”表示优质，“G”表示锅炉用钢，“R”表示容器用钢。
10．焊接接头通常由焊缝、熔合区、热影响区三部分组成。
11．影响工件焊接性的主要因素由材料因素、工艺因素、结构因素等。
12．锅炉压力容器焊工考位代号SMAW-FeⅡ-3G-12-Fef3J中，“SMAW”代表焊条电弧焊，“FeⅡ”代表母材为低合金钢，“3G”代表立焊，“12”代表试件厚为12mm，“Fef3J”代表低氢型碱性焊条。
13．焊接检验是保证产品质量的重要措施，通常包括焊前检验、焊接过程中检验、焊后检验三个检验阶段。
气体在金属中的溶解
-1
3、合金成分对溶解度的影响
氮 溶 解 度 SN/ ％
合金元素含量wMe /% 氢在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
合金元素含量wMe /% 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
放热反应
能形成稳定氢化物
氮、氢在铁中的溶解度
在铁的气化温度附近， 在铁的气化温度附近， 气体溶解度陡降。 气体溶解度陡降。 氮、氢在液态铁中的溶解 度随温度升高而增大。 度随温度升高而增大。 氮、氢在金属凝固 时溶解度陡降。 时溶解度陡降。 氮、氢在奥氏体中的 溶解度大于铁素体。 溶解度大于铁素体。
1 溶 解 度 2
温度 气体溶解度与热效应和温度的关系 1－吸热溶解 2－放热溶解 － －
2、氮、氢、氧在金属中的溶解度
氮和氢在金属或合金中的溶解反应类型及形成化合物倾向
气体 金 属与合金 铁和铁基合金 氮 Al、Ti、V、Zr等金属及合金 、 、 、 等金属及合金 Fe、Ni、Al、Cu、Mg、Cr、Co 、 、 、 、 、 、 等金属及合金 氢 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Th 、 、 、 、 、 等金属及合金 放热反应 吸热反应 不能形成稳定氢化物 溶解反应类型 吸热反应 能形成稳定氮化物 形成化合物倾向
一、气体的溶解过程
直接溶入液态金属 液态金属； 原子或离子状态 → 直接溶入液态金属； 分子状态的气体 先分解为原子或离子之后再溶 分子状态的气体 → 先分解为原子或离子之后再溶 解到液态金属中。 解到液态金属中。 双原子气体溶入金属液的两种方式： 双原子气体溶入金属液的两种方式： 吸附 — 分解 — 溶入 分解 — 吸附 — 溶入
氧在金属中的溶解度与温度的关系 氧在金属中的溶解度与温度的关系
气体在固态和液态金属溶解度的关系
气体在固态和液态金属溶解度的关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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气体在固态和液态金属溶解度的关系
气体在固态和液态金属溶解度的关系气体在固态和液态金属溶解度的关系，这是一个非常有趣的话题。
你知道吗？金属是一种特殊的物质，它们在不同的温度下会呈现出不同的状态。
当温度降低时，金属会变成固体；当温度升高时，金属会变成液体。
而且，不同种类的金属也有不同的溶解度哦！我们来看看铜。
铜是一种非常常见的金属，它可以在室温下保持固体状态。
当你把一块铜放在水中时，它并不会立刻溶解掉。
但是，如果你把这块铜加热到1500摄氏度以上，它就会开始溶解了。
这是因为在这个温度下，铜的分子结构发生了变化，变得更加松散，从而能够更容易地与水分子结合。
接下来是铁。
铁比铜稍微容易一些。
当你把一块铁放在水中时，它也会在室温下保持固体状态。
但是，如果你把这块铁加热到1538摄氏度以上，它就会开始溶解了。
这是因为在这个温度下，铁的分子结构也发生了变化，变得更加松散，从而能够更容易地与水分子结合。
再来看看铝。
铝比铁更加容易溶解。
当你把一块铝放在水中时，它几乎立即就会溶解掉。
这是因为铝的原子结构非常特殊——它的外层电子数比内层电子数多一个。
这使得铝在水中形成了一种叫做“AlCl3”的化合物(也就是氯化铝),这种化合物能够迅速地将铝从固态转变为液态。
最后是银。
银是最难溶解的一种金属之一。
即使把它加热到961摄氏度以上，它也不会溶解掉！这是因为银的原子结构非常稳定——它的外层电子数正好等于内层电子数，所以它不会像其他金属那样形成化合物来降低自己的熔点。
相反，银需要非常高的温度才能将自己转化为液态——这个温度高达3827摄氏度！不同种类的金属有不同的溶解度。
这些溶解度受到许多因素的影响——包括温度、压力、化学物质等等。
通过了解这些信息，我们可以更好地理解金属的行为和性质，从而更好地利用它们来制造各种各样的产品和技术。
第次课合金中气体测量
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两个广告 应用举例
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10
溶解度与温度关系
Function
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
-10 0
B 100*0.5*exp(1-1000/x)
0.01*exp(1+1000/x)
200
400
600
800
1000
Temperature / K
11
溶解度与压力关系
Function
B
1.0
0.9
0.8
0.7
20
气固色谱固定相
分子筛： 碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A 、5A、10X及13X分子筛等（孔径：埃）。常用5A和13X（常 温下分离O2与N2）。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO 等的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。 高分子多孔微球（GDX系列）： 新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。 型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇 的分析。
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抽取之后试样保存问题。
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现场测定金属中气体的方法
实验室方法，精确耗时，昂贵。 现场要求简单，快速。
一、减压法测定铜中的氢 顺序凝固时，残留液体表面的压力，将决定金属
试样表面的特征。 大真空罐，小样品室
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保证凝固顺序 和量血压相似，掌握好建立负压时间（太早下面
的不能出来），控制减压值
气体在合金溶体中的存在形态？
溶解度：在一定条件下，气体在合金中溶解达到 平衡状态时，气体在合金中的浓度。
单位：a）重量百分浓度%，PPM=10-6，
元素周期表中的惰性气体与气体的溶解度计算及应用
元素周期表中的惰性气体与气体的溶解度计算及应用元素周期表是化学领域中最重要的工具之一，它按照元素的原子序数和化学性质进行排列。
其中，惰性气体是周期表中的一个重要类别，包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和氡（Rn）。
这些气体具有高度的稳定性和低的反应活性，因此被称为“惰性”。
惰性气体的溶解度是指在特定条件下，惰性气体与溶剂之间的相互作用程度。
溶解度的计算和应用在许多领域中都具有重要的意义。
首先，惰性气体的溶解度计算可以用于环境科学研究中。
例如，氩气在水中的溶解度计算可以帮助我们了解氩气在海洋中的分布情况。
通过测量氩气在不同深度和温度下的溶解度，科学家可以推断出海洋中的氩气含量，从而研究海洋的循环和气候变化。
其次，惰性气体的溶解度计算对于工业生产也具有重要意义。
例如，氦气在液氮中的溶解度计算可以帮助制冷设备的设计和优化。
通过了解氦气在液氮中的溶解度，可以确定在制冷过程中所需的氦气用量，从而提高制冷效率和降低成本。
此外，惰性气体的溶解度计算还可以应用于医学领域。
例如，氧气在血液中的溶解度计算可以帮助医生确定患者的氧气供应需求。
通过了解氧气在血液中的溶解度，可以确定合适的氧气流量和浓度，从而提高治疗效果和减少不必要的氧气浪费。
除了计算溶解度，惰性气体还有许多其他的应用。
例如，氦气广泛应用于气球和氦气球的制作，氩气被用作保护性气体在焊接和切割过程中，氙气被用于高强度氙灯和激光器中。
总之，惰性气体在元素周期表中占据着重要的位置，其溶解度的计算和应用在环境科学、工业生产和医学领域具有重要意义。
通过对惰性气体溶解度的研究，我们可以深入了解气体在不同条件下的行为和性质，从而推动科学研究和技术发展的进步。
金属熔化过程发生的变化
金属熔化过程发生的变化金属熔化过程是指将固态金属加热至其熔点以上，使其转变为液态状态的过程。
这一过程涉及许多物理和化学变化，其中热量、结晶结构和原子排列是主要的关键因素。
在金属摩尔数量较少的集相中，金属溶液中包含有一些气体溶解在金属溶液中；在相图上，金属的熔点是气体溶解度的一个极大值。
金属从室温升温至熔点，常温下气体溶解度明显地下降，就像一瓶汽油在高温下会变浓一样。
汽油瓶的扎气要比温度低一点时少得多，一旦释放开来看到一个马背上下一那么高的气泡。
熔点可高达千摄氏度以上，而且随着金属种类的不同而异。
具体到每种金属，熔点也因其固体结构与晶体结构而各有不同。
一般来说，金属的熔点较高，其晶体结构较加密，晶粒间的结合强度高，而铸造材料是金属和非金属创新材料的集合体，真正实现了大批量生产和短发铑的高质量管控温晶无尽能尸操引性向效率，增加了输入的生产过程。
而随着合金中杂质的增多熔点逐渐下降，比如，几乎所有的金属都含有熔点相对较低的铅合金，并且钢铁、铝、铜、镁等合金都可以通过加入一定的其它金属材料来减低其熔点。
金属熔化过程中的主要变化有：熔融前的金属在温度足够高时才能形成，金属在液体状态下其原子之间的结合为松散的流动状态，并拥有一定的流动性能；金属熔化后的产品都会使金属变得更脆，并且更适合于以金属为材料进行金属分析调节的相应的生产工艺。
此外，近年来研究，助熔剂的加入可以有效的提高金属的润滑和焊接性能，同时还具有着更好的吸音性能。
熔化过程对金属的物理性能产生巨大的影响。
经过熔化过程后的金属具有更好的韧性，抗拉强度和硬度，有时也可改变原有的结晶形态，使金属粒子更加均匀。
另一方面，由于熔化过程中结晶格点的极性也可能会改变，使得金属的电性能以及尺寸也发生了相应的变化。
金属在熔化过程中原子结构发生的变化是非常重要的。
金属在固态时，其晶格结构紧密有序，而在熔化过程中，固态结构被破坏，原子开始变得不规则并具有更大的运动能力。
这种变化使金属变得更加易于成型和加工，但同时也导致了其机械性能和导电性能的下降。
气体在固态和液态金属溶解度的关系
气体在固态和液态金属溶解度的关系气体在固态和液态金属溶解度的关系，这个话题听起来有点高深，但其实咱们日常生活中也会遇到这样的情况。
比如说，你在家里做饭，锅里的水烧开了，你想放点盐进去，但是你发现盐在水中融化得特别快，而在油里面却融化得很慢。
这就是因为不同状态下的金属对气体溶解度的影响是不同的。
我们来看看固态金属对气体溶解度的影响。
固态金属就像一块冰一样，不容易被气体所占据。
所以，当你把一块冰放到水里的时候，水会变得很凉，因为冰把热量带走了。
同样的道理，固态金属也会把气体分子带走，使得气体分子难以在金属表面聚集。
因此，固态金属对气体溶解度的影响是比较小的。
接下来，我们再来看看液态金属对气体溶解度的影响。
液态金属就像一杯热水一样，很容易被气体所占据。
所以，当你把一勺盐放进热水里的时候，盐很快就会融化掉。
同样的道理，当气体分子接触到液态金属表面时，它们就会被金属分子所吸引，从而在金属表面形成一层薄膜。
这样一来，气体分子就很难再穿过金属表面进入金属内部了。
因此，液态金属对气体溶解度的影响是比较大的。
那么，为什么固态金属对气体溶解度的影响比较小呢？这是因为固态金属的晶体结构比较紧密，气体分子很难穿过金属表面进入金属内部。
而液态金属的晶体结构比较松散，气体分子更容易穿过金属表面进入金属内部。
这就是为什么我们在煮饭的时候要用油而不是水来煮盐的原因所在。
不同状态下的金属对气体溶解度的影响是不同的。
固态金属对气体溶解度的影响比较小，而液态金属对气体溶解度的影响比较大。
希望这篇文章能够帮助大家更好地理解这个问题。
冶金过程产生气泡的原因
冶金过程产生气泡的原因
冶金过程产生氩泡的原因，可能有很多，包括化学反应、温度变化、气体释放、金属材料特性等。
首先，化学反应是冶金过程产生气泡的主要原因之一。
在各种冶金过程中，钢水中可能含有大量的氧、硫、氮等元素，这些元素在与金属发生化学反应时可能会释放出气体。
例如，在炼钢过程中，由于钢水中含有大量的氧和硫，当钢水中的碳达到一定浓度时，就会发生还原反应，释放出大量的二氧化碳气泡。
这些气泡会在钢水中形成气泡，并在钢水中上升。
其次，温度的变化也会导致金属中产生气泡。
当金属处于高温状态时，金属内部的一些气体溶解度会降低，导致气体从金属内部释放出来，形成气泡。
例如，当金属冷却时，金属内部的氧、氮等气体就会从金属中释放出来，形成气泡。
这种情况在金属铸造过程中特别常见。
此外，气体也会在金属中产生气泡。
在一些冶金过程中，金属中可能会被注入一些气体，如氢气、氩气等，这些气体在金属中会形成微小的气泡。
这些气泡可能会在金属中上升，并聚集成较大的气泡。
最后，金属材料的特性也会影响到气泡的产生。
一些金属材料可能会因为结构的特殊性质，而在制备过程中产生气泡。
例如，一些含有微孔或者裂纹的金属材料，在遇到高温或者化学反应时，会释放出一些气体，形成气泡。
这些气泡可能会在金属中聚集，并且影响到金属的质量。
总而言之，冶金过程产生气泡可能有多种原因，包括化学反应、温度变化、气体释放、金属材料特性等。
这些气泡在金属中会对金属的质量和性能产生一定的影响，因此在冶金过程中需要有效的控制气泡的产生。
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放热反应
能形成稳定氢化物
氮、氢在铁中的溶解度
在铁的气化温度附近， 气体溶解度陡降。 氮、氢在液态铁中的溶解 度随温度升高而增大。 氮、氢在金属凝固 时溶解度陡降。 氮、氢在奥氏体中的 溶解度大于铁素体。
（ PN2 ＝PH2 = 0.1MPa ）
第II类金属吸氢过程是放热反应，因此随 a） 着温度的升高，氢的溶解度减小，
SH/mL.(100g)-1
b）
T/℃
SH/mL.(100g)-1
T/℃
图7-9 氢在不同金属中的溶解度随温度的变化（pH2＝0.1MPa） a）I类金属 b）II类金属
氧在金属中的溶解度与温度的关系
溶 解 度
SO/%
氧在液态铁中的溶解度随 温度升高而增大
温度 T/℃
液态金属中加入能提高气体含量的合金元素，可提高气体的 溶解度；若加入的合金元素能与气体形成稳定的化合物（即 氮、氢、氧化合物），则降低气体的溶解度。
1．温度和压力的影响
理想气体溶解度的平方根定律：
S kx
Px
Px 为气体分压， Px ↑ → 溶解度↑
Kx 为常数，取决于温度和金属的种类。
金属吸收气体为吸 金属发生相变时， 当金属由液相转变
热反应，溶解度随温 由于金属组织结构的 为固相时，溶解度的 度的升高而增加；金 变化，气体的溶解度 突然下降将对铸件和 属吸收气体为放热反 将发生突变。液相比
双原子气体溶入金属液的两种方式： 吸附 — 分解 — 溶入
分解 — 吸附 — 溶入
双原子气体溶入金属液的两种方式
温度不够高或气体难以分解时
焊接温度下氢、氧等气体的溶解
二、气体的溶解度
溶解度 —— 在一定温度和压力条件下，气体溶
入金属的饱和浓度。
温度与压力
溶解度S的 影响因素
气体种类 合金成分
气体在金属中的溶解
在焊接和熔铸过程中，与液态金属接触的气体可分为简 单气体和复杂气体两大类。前者如H2、N2、O2等，后者 如CO2、H2O、CO等。本节主要讨论 H2、N2 和
O2
在金属中的溶解规律。
一、气体的溶解过程 二、气体的溶解度
一、气体的溶解过程
原子或离子状态 → 直接溶入液态金属； 分子状态的气体 → 先分解为原子或离子之后再溶 解到液态金属中。
1
溶 解 度
2
焊件中气孔的形成产 应，溶解度随温度的 固相更有利于气体的
上升而降低。 溶解。 生直接的影响。
温度 气体溶解度与热效应和温度的关系 1－吸热溶解 2－放热溶解
2、氮、氢、氧在金属中的溶解度
氮和氢在金属或合金中的溶解反应类型及形成化合物倾向
气体 金 属与合金 铁和铁基合金 氮 Al、Ti、V、Zr等金属及合金 Fe、Ni、Al、Cu、Mg、Cr、Co 等金属及合金 氢 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Th 等金属及合金 放热反应 吸热反应 不能形成稳定氢化物 溶解反应类型 吸热反应 能形成稳定氮化物 形成化合物倾向
氢 溶 解 度 SH/ ml. (10 0g)
-1
3、合金成分对溶解度的影响
氮 溶 解 度 SN/ ％
合金元素含量wMe /% 氢在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
合金元素含量wMe /% 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）