Спосіб визначення кількості водню, виділеного з металу, та пристрій для його реалізації

1. Спосіб визначення кількості водню, виділеного з металу, що включає виготовлення зразка, установку його в пристрій і вимір параметрів, пов'язаних з виділенням водню, який відрізняється тим, що вимірюють усадку зразка протягом часу τ дегазації при кімнатній температурі, а кількість виділеного водню визначають за формулою: Dlt DCH2 = , (м 3/кг Fe), t a × l0 3 71227 4 вимірювальним приладом. Цей пристрій передбаприсутність водню в якому зв'язана, наприклад, з чає додаткові витрати на вимірювальні прилади: виплавкою сталі відкритим способом (в атмосфері ємкісні, індуктивні, фотоелектричні датчики й інші завжди утримуються пари води), а також у випадку пристрої. перебування металу у середовищах, що містять Найближчим технічним рішенням до заявляєводень (газах, розчинах кислот і ін.), може також мого є індикаторний дилатометр [3], прийнятий за застосовуватися метал, попередньо насичений прототип, що складається з корпуса, у який поміводнем електролітичним способом; у цьому випащено електричну піч із кварцовою трубкою, на дні дку пропонований спосіб може використовуватися якої розташовується зразок із привареної до нього для вивчення впливу хімічного складу металу або термопарою. Фіксування зміни довжини зразка сплаву на параметри дифузії розчиненого в ньому відбувається за допомогою індикаторного мікроводню і швидкості його виходу з металу при кімнаметра, шток якого знаходиться в щільному контакті тній температурі. зі зразком. Дана конструкція передбачає додаткові Кількість водню, що виділяється, визначають дії, і витрати на нагрівальне устаткування, кварцопо зміні довжини зразка, яка регіструється індикаву трубк у, що крім того, утрудняє вільний вихід торним мікрометром, викликаною дегазацією при водню з металу. кімнатній температурі протягом часу витримки за В основу винаходу поставлено задачу - удоформулою (1). сконалити спосіб визначення кількості водню, що Запропонований спосіб визначення кількості виділяється з металу та пристрій для його реаліводню, що виділяється з металу в процесі витримзації шляхом здійснення нової сукупності дій над ки при кімнатній температурі, може стати основою об'єктом і визначення нового взаємозв'язку парадля розробки заходів (режимів термічної обробки) метрів дослідження, а також уведення нових елеякі допоможуть запобігти утворенню флокенів. ментів у конструкцію пристрою, що дозволить знаДля здійснення пропонованого способу ствочно спростити метод, підвищити точність виміру, рено пристрій, схему якого представлено на фіг.1, знизити собівартість досліджень і їхню трудомістде: кість. 1 - зразок; Для рішення поставленої задачі в способі ви2 - голівка регулювального гвинта; значення кількості виділеного з металу водню, що 3 - направляюча планка; включає виготовлення зразка, установку його в 4 - горизонтальне плече передавального вапристрій і вимір параметрів, зв'язаних з виділенжеля; ням водню, відповідно до винаходу вимірюють 5 - передавальний важіль; 6 - вісь передавального важеля: усадку зразка протягом часу t дегазації при кім7 - вертикальне плече передавального важенатній температурі, а кількість виділеного водню ля; визначають по формулі: 8 - шток; Dl DCH2 = t ,(м 3/кгFе) (1) t 9 - індикаторний мікрометр. al0 Пристрій працює таким чином. де Dlt - усадка зразка за час t, м; Досліджуваний зразок (1) встановлюється в робоче положення вертикально нижнім кінцем у a - коефіцієнт пропорційності; поглиблення (гніздо) на голівці регулювального l0 - ви хідна довжина зразка, м. гвинта (2) і утримується в такому положенні за У пристрою для визначення кількості водню, допомогою направляючої планки (3); при цьому що виділяється, який містить корпус, верхню і ниверхній кінець зразка повинний знаходитися в конжню опори, індикаторний мікрометр зі штоком, такті з полірованою поверхнею горизонтального установлений на верхній опорі, відповідно до виплеча (4) передавального важеля (5), що завдяки находу, на верхній опорі додатково встановлено обертанню щодо осі (6) передає зміну довжини передавальний важіль, що має вертикальне і гозразка через вертикальне плече (7), який знахоризонтальне плечі, що контактують відповідно зі диться в контакті зі штоком (8), на індикаторний штоком індикатора і з верхнім кінцем зразка, устамікрометр (9). З метою збільшення чутливості новленого за допомогою регулювального гвинта приладу і підвищення точності вимірів довжину на нижній опорі і закріпленого за допомогою напліч передавального важеля (6) виконано з відноправляючої планки на бічній поверхні корпуса, h (4.. 6) причому довжину вертикального і горизонтального шенням 2 = , що при зміні довжини зразка h1 1 пліч передавального важеля виконано в співвідна 1мкм, відповідає зміщенню стрілки мікрометра ( 4 ..6 ) ношенні , відповідно. на чотири-шість розподілів. При ціні розподілу 1 шкали використовуваного індикатора 1мкм на зраПристрій призначено для фіксування зміни лізках довжиною 0,1м, прилад дозволяє надійно нійних розмірів досліджуваного зразка, зв'язаного фіксувати зміну довжини (скорочення або подовз виділенням водню. Вимір усадки досліджуваного зразка проводять з моменту його установки в пристрій і до повної зупинки стрілки індикаторного мікрометра. Це і буде час повної дегазації. Зразок - це стрижень з будь-якої сталі, що містить водень, довжиною 0,1м, діаметром 0,003м, попередньо відполірований з обох кінців. Як зразок може використовуватися метал, неминуча -4 -7 ± D = 1× 10 мм (D = 1 × 10 мм) . Співвідh 4 ношення пліч 2 6 h1 ження) 5 71227 6 недоцільно, через складні конструктивні зміни. -6 = 2 мкм 2 × 10 . Коефіцієнт пропорційності а Dlt = В умовах лабораторії фізики металів Приазовдля маловуглецевої сталі, приймають рівним 4.105. ського державного технічного університету провеРозрахункова кількість водню, що виділився, складено випробування пропонованого способу і придає строю для його реалізації по визначенню кількості виділеного з металу при кімнатній температурі Dl 2 ×10 -6 м Н DС t 2 = t = = 5 × 10 -11 м3 / кгFe водню. Для дослідження беруть зразок сталі 20, a × l0 1 ×10 -1 м × 4 × 10 5 кг / м3 довжиною l0=0,1м і діаметром 0,003м. Зразок поЗміну довжини зразка в процесі витримки при передньо насичують воднем в електролітичній кімнатній температурі, яка пов'язана з виходом ванні з 5% розчином H2SO4 у дисцилірованій воді, водню з металу підтверджено тим, що еталонний при щільності струму і=1.10-5А/м протягом 4-х гозразок (який не пройшов попереднє електролітичдин (час витримки в електролітичній ванні підбине насичення), поміщений в ідентичних умовах у рається індивідуально до повного насичення). Пісдилатометр, не супроводжується зміною лінійних ля цього зразок (1) встановлюють у робоче розмірів. положення вертикально нижнім кінцем у поглибСпосіб і пристрій, що пропоновано прості у вилення на голівці регулювального гвинта (2) устакористанні і виготовленні. Винахід дозволить виновки й утримують у такому положенні за допомозначати кількість водню в металі з високою точнісгою направляючої планки (3); верхній кінець тю, виключити енерговитрати. зразка знаходиться в контакті з полірованою повеДжерела інформації: рхнею горизонтального плеча (4) передавального 1. Физико-химические методы исследования важеля (5), що завдяки обертанню щодо осі (6) металлургических процессов /С.И. Филиппов, П.П. передає зміну довжини зразка через вертикальне Арсентьев, В.В. Яковлев, М.Г. Крашенинников. -М.: плече (7), що знаходиться в контакті зі штоком (8), Металлургия, 1968. -С.469-508. на індикаторний мікрометр (9), (причому довжина 2. Вассерман А.М., Кунин П.П., Суровой Ю.Н. вертикального і горизонтального пліч передавальОпределение газов в металлах. М.: Наука, 1976. h 4 252с. ного важеля виконана зі співвідношенням 2 = . h1 1 3. Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. -К.: Техника, 1968. У пропонованій установці зразок витримують проС.77-87. тягом 24 годин (час витримки в приладі встановлюється до повної зупинки стрілки індикаторного мікрометра). Фіксують усадку зразка Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601