Hydrogen solubility in pure iron and the effect of alloying elements, such as Mo, W, Cr, Ni, on the hydrogen solubility in α- iron range were studied.
This study was done at the condition of atmospheric hydrogen pressure and temperature range from 20℃ up to 500℃.
It was shown that hydrogen solubility had a maximum point at 80℃ in pure iron and the amount of hydrogen solubility at this temperature is 0.9 ppm. This large value was thought to be resulted from chemisorption of hydrogen on the grain boundary.
The addition of alloying elements, Mo, W, Cr, Ni, increased the temperature at which hydrogen solubility had it's maximum and had no effect on the trend that hydrogen solubility in pure iron showed. The heats of adsorption of Mo, W, Cr are larger than that of Fe. It was believed that these larger values of heat of adsorption had effects on the chemisorption of hydrogen on the grain boundary and increased the temperature of maximum solubility.
The specimen of α-iron adding Vanadium, which had a small grain boundary density, showed no maximum. And the solubility of this specimen decreased linearly with the reciprocal of temperature.
300℃ 이하의 낮은온도와 1 atm 수소압하에서, fully annealing 한 pure iron 에 hydrogen이 trap되는지를 조사하고 그 trap의 주된 mechanism과 trap site를 규명하였다. 그리고 α - iron range내에서 Mo,W,Cr,Ni,V를 첨가하여 그것이 hydrogen solubility 또는 trapping에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서도 연구하였다.
Pure iron에서의 hydrogen solubility는 80℃에서 maximum이 나타났으며 그 값은 0.9ppm으로 측정되었다. 이렇게 큰 solubility는 grain boundary 에 hydrogen이 chemisorption 하는 trap mechanism으로 설명하였으며 이 chemisorption 으로 계산한 값과 거의 일치하였다.
Mo,W,Cr 을 첨가하였을 때, 이들 원소의 heat of chemisorption이 Fe의 것보다 크기 때문에 chemisorption이 maximum되는 온도가 증가하는 것으로 보여졌다. 그러나 이 heat of adsorption으로 설명하는 것이 Ni을 첨가한 시편의 경우 맞아 들어가지 않았으며 이 Ni을 첨가한 시편이 어떤 다른 요인을 가지고 있는지에 대해선 조사하지 못했다.
Vanadium을 첨가한 시편은 다른것에 비해 그 grain boundary density가 너무 작았으며, 그 결과 chemisorption에 의한 경향이 거의 나타나질 않았다. 그리고 이 시편의 hydrogen solubility는 온도의 역수에 따라 직선적으로 변하였다. 이것은 모든 종류의 trap이 혼합되어 나타났기 때문이라고 추측된다.
