Взаимодействие рений-углерод

Рений не образует устойчивых карбидов. Его диаграмма состояния с углеродом имеет простой эвтектический вид (рис. 27). Температура эвтектики составляет 2480±50°С (по другим данным 2486±18°С).

Растворимость углерода в рении, определенная на сплавах, выплавленных в дуговой печи, составляет 11,7% (ат.) при эвтектической температуре и 4,2% (ат.) при 1800°С. Подробное исследование растворимости углерода в рении выполнено в работе. Рениевые цилиндрики диаметром 5 мм нагревали в контакте с графитом до предельного насыщения при 1690— 2370°С. Растворимость углерода определяли путем химического анализа. Были получены следующие значения:

Аналитически зависимость растворимости углерода в рении может быть выражена уравнением

здесь с — в % (ат.) ,T — в °K.

Твердость раствора углерода в рении повышается с увеличением содержания углерода. Так, если содержания углерода в твердом растворе 0,77% (ат.), то его микротвердость составляет 280 320 кгс/мм2, а при 4,10% (ат) С — 450/550 кгс/мм2.

Скорость насыщения рения углеродом довольно высока. Для предельного насыщения по всему сечению образцов диаметром 5 мм при 1690 и 2370°С достаточно 90 и 30 мин соответственно.

Рениевая проволока диаметром 0,35 мм до предела насыщалась углеродом при нагреве в течение 30 с при 1980°С. Твердость ее при этом повышалась в два раза, но хрупкость не увеличивалась.

Несмотря на то что рений не образует карбидов, его нельзя использовать в качестве барьерного слоя для предотвращения карбидизации других металлов. При сравнительном исследовании скорости карбидизации вольфрамовой проволоки без покрытия и с покрытием рением толщиной 0,18 мм было обнаружено, что после 30 с нагрева при 1980°С рениевое покрытие до предела насыщалось углеродом и под покрытием на вольфрамовой основе появлялся слой карбида W2C.

Приведенные выше сведения о скорости насыщения металлов углеродом и о влиянии содержания углерода на свойства металлов показывают, что однозначно ответить на вопрос о допустимых температурах нагрева контактирующих пар металл — углерод невозможно. Увеличение содержания углерода в металле, как правило, уменьшает его пластичность и ударную вязкость, увеличивает хрупкость, твердость, прочность, износостойкость, т. е. отрицательно влияет на одни эксплуатационные свойства и положительно на другие Кроме того, изменение свойств металлических изделий, находящихся в контакте с углеродом, за висит при одной и той же температуре от размеров изделий и времени контакта.

Несмотря на это, мы считаем целесообразным предложить следующую сугубо ориентировочную (табл. 34) сводку максимально допустимых температур работы металлических изделий в контакте с графитом (различие в активности разных сортов графита и сажи в данном случае не играет существенной роли).