Ухудшения материала, возможные при отжиге

При отжиге диффузия газов в металл может приводить к значительному ухудшению его качества.

Присутствие кислорода в печной атмосфере сказывается только в образовании поверхностной окисной пленки у небольшого числа материалов, например у алюминия. В последнем случае она получается даже очень тонкой и защищает металл благодаря ее непроницаемости для кислорода.

В других случаях поверхностный слой окиси (окалина) увеличивается с течением времени и с повышением температуры и должен затем удаляться специальным травлением. Дунн подробно исследовал окисление медноцинковых сплавов. Согласно его результатам сплавы с содержанием меди выше 50% образуют окисный слой, в котором медь и цинк присутствуют в том же отношении, как в сплаве. В сплавах с содержанием меди менее 30% окисный слой практически состоит из чистой окиси цинка. Это объясняется тем, что в этих сплавах цинк диффундирует с большой скоростью к поверхности и восстанавливает образующуюся окись меди. Богатые медью сплавы окисляются приблизительно в 8 раз быстрее, чем сплавы, бедные медью. С течением времени окисление замедляется приблизительно по закону простой параболы. О повышением температуры оно усиливается приблизительно по закону функции таким образом, что образовавшийся за определенный промежуток времени слой удваивается по толщине при повышении температуры на 75°.

При добавке алюминия окисление сильно понижается; при 1% алюминия оно устраняется почти полностью. Мышьяк и никель, напротив, имеют лишь малое влияние. Кремний при 725° действует на чистую медь в этом направлении, как алюминий, хотя и значительно слабее. Окисный слой содержит медь и кремний в том же отношении, как в сплаве. Напротив, при 830° влияние кремния значительно меньше, а образующийся слой окиси состоит практически из одной лишь окиси меди. В менее богатых медью сплавах окисление сильно ускоряется при содержании соляной кислоты в атмосфере, причем в этом случае возникают также значительные количества окиси меди.

В случае, если металлы подобно меди сплавляются с кислородом, последний диффундирует в них вдоль границ зерен при более высоких температурах отжига. Полученные Уименом на несодержащих кислорода сортах меди и установленные им по хрупкости содержащего кислород поверхностного слоя при последующем отжиге в водороде. Диффузия кислорода приводит к тому, что слой окалины прочно сцепляется с металлом и уже не может быть удален полностью химическим путем. Кроме того, поверхность меди может при этом настолько обогащаться кислородом, что такой материал трудно поддается обработке. Небольшое содержание кремния значительно уменьшает это окисление. В содержащих медь сплавах серебра диффундирующий в металл кислород также переводит медь в закись меди и вызывает те же затруднения. Приведены результаты исследований диффузии кислорода при отжиг стандартного серебра.