kopparkorrosion. Orsaker till kopparkorrosion Skyddar koppar från korrosion hemma

Införandet av en liten tillsats av en metall som bildar joner med högre valens än basmetallen ökar dess oxidationshastighet.

Vid legering av en metall med samma valens n*=n, skicket r*i< r i , var r iär jonradier. Att ersätta basmetallkatjoner i oxiden med additiva katjoner med samma valens minskar koncentrationen av katjoniska defekter och följaktligen oxidationshastigheten, om radien för dopningsmedeljonen är mindre än radien för basmetalljonen.

Dessutom måste legeringselementets oxid (M*) ha en högre affinitet för syre: och god löslighet av dess oxid M* m O n i oädel metalloxid M m O n.

Denna teori gör det möjligt att förutsäga effekten av låglegering på basmetallens värmebeständighet. Om jondiffusion inte är ett kontrollerande steg av metalloxidation, utan bestäms av andra processer, leder dopning till bildandet av en ny fas i oxidfilmen, denna teori är inte tillämplig.

2. Teori om bildningen av en mycket skyddande legeringselementoxid(A.A. Smirnov, N.D. Tomashov et al.) kopplar samman mekanismen för att öka värmebeständigheten med bildningen av en mer skyddande oxid av legeringselementet på ytan av legeringen, vilket hindrar diffusion och oxidation av basmetallen. Enligt denna teori måste legeringskomponenten (M*): 1) uppfylla kontinuitetsvillkoret; 2) bildar en oxid med den lägsta joniska och elektroniska elektriska konduktiviteten; 3) har r*i< r i ; 4) har en högre energi för oxidbildning än basmetallen (legeringsoxiden måste vara termodynamiskt mindre stabil än basmetallen); 5) har höga smält- och sublimeringstemperaturer för legeringsoxiden och bildar inte lågsmältande eutektika med andra oxider; 6) har temperaturbeständighet, dvs. har höga värden för jämviktstryck (dissociationselasticitet) för oxiden och sublimeringstemperaturen; 7) bilda en fast lösning med basmetallen vid en given procentuell legering.

Denna teori om värmebeständig legering bekräftas av bildningen av en skyddande oxid Al 2 O 3 på Fe dopad med 8 - 10 % Al; ZnO på Cu innehållande > 20% Zn; A12O3 på Cu med >3% Al-dopning; BeO på Cu dopad med >1% Be osv.

Teorin tillåter, baserat på egenskaperna hos grundämnen och deras oxider, att kvalitativt utvärdera olika grundämnens lämplighet för medelhög och hög värmebeständig legering.

3. Teori om bildning av mycket skyddande dubbeloxider förbinder ökningen av värmebeständighet under legering genom bildning av blandade dubbla oxider av huvud- och legeringskomponenten, vars skyddande egenskaper är högre än oxiden av någon komponent. Dessa är oxider med ett kristallgitter av spinelltyp och sammansättningen M 1 M* 2 O 4 , som har högre skyddande egenskaper jämfört med oxiderna i legeringskomponenterna.

En ökning av värmebeständigheten hos järnlegeringar enligt denna teori tillhandahålls av: 1) en minskning av möjligheten att bilda den minst skyddande wustiten (FeO, c fcc), som bestäms av fasdiagrammet, 2) dominerande bildning av oxider av spinelltyp med lägre kristallgitterparametrar i skalan.

Låg legering med Al, Cr, Si, vilket ökar wustite-utseendetemperaturen i skalan, minskar risken för wustite-fasbildning och gynnar bildandet av spineller med en liten gitterparameter (FeAl 2 O 4 , FeCr 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , NiCr 2 O 4 och etc.), vilket ökar värmebeständigheten hos järnlegeringar.

Teorin gör det möjligt att förutsäga effekten av legering på värmebeständigheten hos stål.

De övervägda teorierna om värmebeständig legering kompletterar varandra och gör det möjligt att ge ett teoretiskt belägg för befintliga värmebeständiga legeringar, och mer rationellt närma sig utvecklingen av ett recept för nya värmebeständiga legeringar.

3.1.1. VÄRMEBESTÅENDE LEGERINGAR

På grund av deras beteende vid förhöjda temperaturer kan metaller delas in i fem grupper: 1) alkali och jordalkali med V 0K / V M< 1, окисление которых происходит по линейному закону. При повышении температуры реакция окисления таких металлов может ускоряться, и, поскольку тепло экзотермической реакции окисления не успевает отводиться от поверхности, наступает возгорание металла. По возрастанию скорости окисления на воздухе эти металлы располагаются: К>Na>Li>Ba>Ca>Mg;

2) de huvudsakliga praktiskt använda metallerna, vars oxidation sker huvudsakligen enligt ett paraboliskt beroende, men kan åtföljas av en minskning av graden n< 2 (например, при растрескивании окалины, или повышенных температурах, где иногда наблюдается переход к линейному закону окисления). При низких температурах металлы окисляются по кубическому или логарифмическому закону. По жаростойкости их условно можно расположить в последовательности Мn < Fe < Ti < Со< Zr

3) icke-ädla metaller, de mest värmebeständiga, på grund av bildandet av oxidfilmer med höga skyddsegenskaper, som ett resultat av vilka de används som legeringskomponenter av värmebeständiga legeringar och för värmebeständiga beläggningar. Värmebeständigheten ökar i serien: Zn< Si < Be < Al < Cr;

4) metaller med flyktiga oxider vid förhöjda temperaturer, vars oxidationshastighet bestäms av sublimeringshastigheten för deras oxider. Vid tillräckligt höga temperaturer förlorar de resulterande oxiderna helt sina skyddande egenskaper, och oxidationshastigheten för metaller bestäms av ett linjärt förhållande. Ökningen av motståndet mot oxidation av dessa metaller sker i serien Mo< W

5) termodynamiskt stabila ädelmetaller, eftersom deras oxider är instabila och har ett högt jämviktstryck (oxiddissociationselasticitet). Ökningen av termodynamisk stabilitet sker i serien: Au>Pt>Ir>Pd>Ag.

Legering är den mest effektiva metoden för att öka värmebeständigheten. Dessutom är moderna värmebeständiga material föremål för krav på värmebeständighet, långtidshållfasthet, utmattning vid växlande belastningar etc. De huvudsakliga värmebeständiga och värmebeständiga materialen är legeringar baserade på Fe och Ni. Elementen ökar mest effektivt värmebeständigheten: Cr> Al> Si (Fig. 2.14), som bildar skyddande oxidfilmer Cr 2 O 3, Al 2 O 3, SiO 2. Med en ökning av koncentrationen av legeringselement och med foglegering av Cr, Al, Si ökar värmebeständigheten hos stål (Fig. 3.2).

Som huvud värmebeständig legerade material används värmebeständig stål (grupp II - III, upp till 9% Cr), som arbetar under lång tid i belastat tillstånd upp till 600 0 С och olika höglegerade värmebeständiga stål och legeringar, där den huvudsakliga legeringskomponenten är krom.

Fig.3.2. Värmebeständighet för olika grupper av stål: I - kol, II - låglegerat, III - medellegerat med 6% Cr, IV - höglegerat krom (12 - 17% Cr), V - höglegerat med kisel (silkrom med 8- 12 % Cr, 2-3 % Si); VI - krom-nickel austenitisk (X18H10), VII - högkrom (25-30% Cr), luft, 250 timmar.

Ytterligare doping med Ni ökar värmebeständighet stål. För nickelbaserade värmebeständiga legeringar tillhandahålls värmebeständighet genom legering med Cr. Att legera Mo, W, Co samt Ta, Nb försämrar värmebeständigheten, men ökar legeringarnas värmebeständighet (Fig. 3.3).

Ris. 3.3. Inverkan av innehållet av legeringselement på den relativa oxidationshastigheten (K cpl / K M) av nickel vid 600-1400 0 С.

De huvudsakliga värmebeständiga och värmebeständiga materialen visas i tabell 3.1.

Tabell 3.1.

Vissa värmebeständiga och värmebeständiga material.

Notera. De material som främst används som värmebeständiga material med långtidsdrift (50 000–100 000 h) har identifierats.

Som andra åtgärder för att öka värmebeständigheten används en förändring i materialets struktur. Så för värmebeständiga Cr-Mo-stål av 12KhM, 12Kh1MF-typerna är detta stabiliseringen av karbidfasen och härdande värmebehandling för en mer värmebeständig bainitisk struktur. För austenitiska stål av typen Х18Н10, innehållande 5–15 % ferrit, används austenitisering, eftersom den austenitiska strukturen är mer värmebeständig, etc.

Skyddande beläggningar

För att skydda mot kemisk korrosion används skyddande metall och icke-metalliska beläggningar. Användningen av skyddsbeläggningar för värmebeständig utrustning är mindre hållbar än legering, men mer ekonomisk. Beläggningar är uppdelade enligt beläggningsmaterialet - i metalliska och icke-metalliska, och enligt metoden för att erhålla beläggningar. Skyddsbeläggningar måste ha goda skyddande egenskaper och vidhäftning till basmetallen, minst porositet.

METALLBELAGNINGAR.

För att skydda mot gaskorrosion används aluminium, krom och kisel som de huvudsakliga metallmaterialen som används för beläggningar av kol och legerade stål, som appliceras på ytan av produkter med olika metoder.

Beklädnad utförs genom varmvalsning eller explosionsvetsning av ett mer höglegerat material på basmaterialet som ska beläggas. Så från kol eller låglegerade stål erhålls en bimetall med högkrom eller krom-nickel värmebeständigt stål (X25, X18H10, X17N13M2T, X23N18, 0X23N28MZDZT, etc.). Koppar är klädd med nikrom eller inconel (80 % Ni, 14 % Cr, 6 % Fe). Produktionen av värmebeständiga bimetaller gör det möjligt att spara cirka 60 - 70 % av höglegerade stål och dyra legeringselement.

Ytläggning utförs med olika svetsmetoder: gasflamma, ljusbåge, induktion, plasma, undervattensbåge, i skyddsgaser, etc. Det gör det möjligt att erhålla icke-porösa skyddande beläggningar av den avsatta metallen på basmetallen av nästan vilken tjocklek och kemisk sammansättning som helst. . Ytbeläggning används ofta för att återställa slitna delar, för att tillverka ventiler till förbränningsmotorer och liknande delar.

Sprayplätering- processen att erhålla beläggningar genom att spruta smält metall med tryckluft eller en inert gas. Beroende på vilken typ av termisk energi som används för att värma den sprutade metallen delas sprutningen in i gasflamma, där uppvärmning utförs under förbränning av gas (luft eller syre + acetylen, propan, butan, väte) och elektrisk, utförd. av en ljusbåge eller plasma. Flammetallisering använder vanligtvis Al (aluminisering), Cu, rostfria stål och oxider av Al, Si, Cr. Schemat för flamsprutning visas i fig. 3. 4, a. Metallen som sprutas i form av en tråd, stång eller pulver matas in i hålet 3 och smälts av den brännbara gasen 2 som tillförs munstycket; den smälta metallen blåses ut med komprimerad luft 1 och bildar en stråle av sprutad metall 4, vars smälta partiklar bildar en beläggning 5.

Ris. 3.4. Schema för flamsprutning (a) och beläggningens karakteristiska struktur (b).

Beläggningar erhållna genom metallisering kännetecknas av en porös struktur, fig. 3.4, b. När man rör sig i ett högtemperaturgasformigt medium är partiklarna i den sprutade metallen i smält tillstånd (2) och täcks med en oxidfilm (1). Vid kollidering med den belagda ytan (9), av vilken en del är smält (8), tillplattas partiklarna (3) och bildar ett mekaniskt bundet tunt skikt (4) under inverkan av den blåsta gasen. Eftersom kylningshastigheten för partiklarna är hög (10 4 - 10 8 grader/s) sker kristalliseringen av partiklar mycket snabbt och deras anslutning sker på grund av mekanisk vidhäftning till substratets utsprång och på de platser där dess oxidfilm förstörs. I det senare fallet smälts metallpartiklar för att bilda lokala smältområden (5) med hög vidhäftningshållfasthet. I processen att "klibba" täcker partiklarna osmälta partiklar (6), mellan vilka det finns luckor och tomrum fyllda med gas, som bildar porer (7). Graden av porositet beror på typen av metallisering och tekniska parametrar (gashastighet, temperatur, etc.). Porositeten är något mindre i beläggningar erhållna med båg- och plasmametoder (fig. 3.5), den kan dock helt elimineras endast genom ytsmältning, valsning, högtemperaturglödgning, impregnering i flytande metaller, silikater, flytande glas, följt av glödgning, etc.). En annan nackdel med beläggningar är låg vidhäftning till basmetallen.

Fig.3.5. Schema för metalliseringsprocessen för elektriska ljusbågar (a): 1 - sprutad tråd, 2 - trådmatningsmekanism, 3 - spetsar, 4 - munstycke, 5 - ljusbåge, 6 - yta på den metalliserade delen; b - elektrometalliserare: 1 - tryckluftstillförsel, 2 - tråd; c - schema för plasmametallisering: 1 - plasmagas, 2 - sprutat material, 3 - strömkälla, 4 - katod, 5 - anod, 6 - produktyta.

Båg- och speciellt plasmametalliseringsbeläggningar, på grund av högre temperaturer (upp till 20 000 0 C), tillåter beläggning av eldfasta metaller (W, Ti, Ta, Zr), oxider av Al 2 O 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , TiO2, BeO), karbider (Cr2C3, B4C, TiC, ZrC, WC, SiC, etc.), silicider såsom TiSi2, MoSi2, nitrider (TiN, ZrN, AlN), metalloxid beläggningar (cermets), keramik, etc. Således sprutas grafitmunstyckena på Polaris-raketen med ett Ta-skikt 50–75 µm tjockt, sedan ett W-skikt cirka 1,3 µm tjockt.

Fördelarna med sprutade beläggningar är hög produktivitet, möjligheten att erhålla metall-, komposit- och organiska beläggningar, processernas kostnadseffektivitet, möjligheten att applicera stora produkter på ytor, enkel utrustningsbyte, etc.

Diffusionbeläggningar erhålls genom att anrika basmetallens ytskikt med kemiska element genom diffusion. Denna metod kan betraktas som ytlegering. Det är möjligt att erhålla termiska diffusionsbeläggningar för metaller som bildar en belagd fast lösning. För järnlegeringar är dessa: Al, Cr, Si, Cu, Au, Be, Zn, B, Ti, C, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn. I praktiken produceras värmebeständiga diffusionsbeläggningar på järnlegeringar med ytmättnad med aluminium, krom och kisel. Beroende på beläggningsmaterialet (Al, Cr eller Si) kallas processerna aluminisering, termokromisering och termosilikonisering. Termiska diffusionsbeläggningar erhålls med användning av pulverblandningar i smälta medier, i gasformiga reducerande atmosfärer, i kloratmosfär eller i vakuum.

Den vanligaste metoden för att erhålla termiska diffusionsbeläggningar i pulverblandningar. Delarna som ska beläggas rengörs från glödskal, rost, smuts genom sandblästring, betning i heta lösningar av H 2 SO 4 eller HCl och placeras i en reaktor fylld med reaktionsblandningen. Blandningen består av ett pulver av det applicerade elementet eller dess legering med järn (ferrolegering), A1 2 O 3-pulver, som inte tillåter pulvret från det applicerade elementet att sintra och fastna på ytan av den belagda delen, och en tillsats av 2-5% NH4Cl. Reaktorn placeras i en uppvärmd ugn (900 - 950 ° C) och hålls i den under en viss tid (fig. 3.6).

Ris. 3.6. Aluminiseringsschema: 1 - ugn, 2 - ventil, 3 - pulverblandning av Al + Al 2 O 3 + NH 4 Cl, 4 - form, 5 - produkter.

När reaktorn värms upp i en ugn, sönderdelas ammoniumklorid till ammoniak och väteklorid: NH 4 Cl \u003d NH 3 + HCl, som förskjuter luft från reaktorn, vilket förhindrar oxidation av delar och det applicerade elementet.

Mättnaden av stålytan med ett legeringselement utförs som ett resultat av diffusion när stålytan kommer i kontakt med pulvret och på grund av överföringen av elementet (A1, Cr eller Si) av de resulterande flyktiga kloriderna: 2 Al + HCl \u003d 3H 2 + 2 AlCl 3. Klorider reagerar med stålytan: AlCl 3 + Fe = FeCl 3 + Al.

Det atomära Al (Cr och Si, beroende på blandningen) som frigörs i denna process diffunderar in i stålet och bildar en legering med variabel sammansättning, vars tjocklek h beror på exponeringens längd τ , (Ekvation 2.23) och diffusionsmättnadstemperaturer (Fig. 3.7, a).

Enligt experimentella data begränsas produktens mättnadshastighet i den termiska diffusionsmetoden för beläggning huvudsakligen av diffusionen av legeringskomponenten i metallbasen. Kinetiken för mättnadsprocessen kan beskrivas med en icke-stationär diffusionsekvation. Enligt de verkliga förhållandena för processen är detta en lösning på problemet för en halvoändlig kropp med en konstant koncentration på ytan: , där: Från 0- konstant koncentration av det diffuserande ämnet i metallens ytskikt; C(х, τ)- koncentration på djupet vid tidpunkten τ, räknat från början av mättnadsprocessen; erf(z)är den transcendentala Krump-funktionen eller felintegralen beroende på parametern , som i sin tur bestäms av kvantiteterna X, τ och diffusionskoefficient D det införda ämnet i produktens material. Värdet på felintegralen erf(z) för en specifik D finns i tabell 3 i bilagan. Menande Från 0, är det möjligt att bestämma värdet C(х, τ).

Mättnadstemperaturen har en betydande effekt på processens hastighet, vilket beror på den exponentiella karaktären hos diffusionskoefficientens temperaturberoende (ekvation 2.41).

Ris. 3.7. Inverkan av aluminiseringstiden (a) för legeringen Fe - Al + 0,5 % NH 4 Cl på tjockleken av det aluminiserade skiktet av stål 10, och värmebeständigheten hos stål 10 och 1X13 i luft vid 1000 0 C: 1 - obelagt stål , 2 - aluminiserat stål.

En betydande ökning av värmebeständigheten hos produkter med termisk diffusionsbeläggning (fig. 3.7, b) beror på bildningen på ytan av legeringar av oxider Al 2 O 3, Cr 2 O 3, SiO 2 eller dubbeloxider FeAl 2 O 4, FeCr 2 O 4, Fe 2 SiO 4, som har ökade skyddande egenskaper och förhindrar ytterligare oxidation.

Termokromisering och termosilicifiering utförs på liknande sätt. Sålunda sker produktionen av krombeläggningar (termokromisering) med användning av Cr eller Cr - Fe-pulver vid 900 - 1100 °C under 8 -16 timmar, vilket resulterar i bildandet av beläggningsskikt med en tjocklek av 10 - 200 mikron.

hett sättbeläggningar baserat på nedsänkningen av den basmetall som ska beläggas i den smälta metallen. Denna äldsta metod används för att applicera beläggningar av lågsmältande metaller (Al, Zn, Sn, Pb, etc.). Aluminisering används som värmebeständiga beläggningar. Men Al bildas med järnhårda och spröda legeringar som AlFe, Al 2 Fe, Al 3 Fe, för vilka tenn eller andra metaller tillsätts smältan. Arbetsstycket placeras först i ett flussmedelsbad, sedan med smält metall. Flux för skydd mot oxidation innehåller vanligtvis NH 4 Cl + ZnCl 2 + glycerin.

kondensationsmetodbeläggningar baseras på att erhålla en beläggning genom att förånga det avsatta materialet i vakuum, vilket skapar ett riktat flöde av dess partiklar, följt av avsättning på ytan av den basmetall som ska beläggas. Under vakuumavsättning värms metallen upp av en elektronstrålepistol i vakuum med en sällsynthet av storleksordningen 10 -7 - 10 -8 atm. De smälta ångorna från den sprutade metallen riktas mot ytan av basmetallen med hjälp av ett magnetiskt avböjningssystem. En mängd olika metoder är katodförstoftning vid vilken beläggningen erhålls genom att katodmaterialet sputteras i en gasurladdning. Övergången av katodmaterialet till gasfasen kan ske som ett resultat av avdunstning under uppvärmning eller under inverkan av bombarderande joner. Förångningen av katoden utförs för motståndsljus (liknande katoden i radiorör), induktionsuppvärmning, elektronstrålar, elektrisk båge. Magnetron- och vakuumbågemetoder för katodförstoftning används mest.

detonationsmetod beläggningar är baserade på produktion av beläggningar från dispergerade material vid explosion av brännbara gaser.

brinnande(metallering) är baserad på framställning av beläggningar genom uppvärmning av ett dispergerat material med ett flussmedel och ett bindemedel avsatt på ytan av metallen som beläggs, vilket resulterar i att det applicerade materialet "bakas" eller smälts samman med basmaterialet. Pulverformade metaller, legeringar, karbider, nitrider, borider, etc. används för beläggningar. Tekniken för att erhålla beläggningar består i att applicera ett pulverskikt på den förberedda ytan av delar och termisk eller termomekanisk behandling, under vilken en sintrad beläggning bildas.

Elektrokemisk metod erhållande av beläggningar i elektrolyter under inverkan av en elektrisk ström från en extern källa är baserat på avsättning av metaller på basmetallen. Elektropläterade beläggningar är av begränsad användning som värmebeständiga beläggningar, eftersom de är tunna och har låg vidhäftning till basmetallen, de används vid relativt låga temperaturer eller för kortvarigt skydd.

ICKE-METALLISK BELÄGGNING

Emaljering- erhållande av beläggningar genom att smälta silikatmaterial på ytan av den belagda metallen. Emaljernas skyddande egenskaper tillhandahålls genom sammansmältning av glasartade keramiska komponenter, vars bas är kiseldioxid SiO 2, och som består av oorganiska oxider (Cr 2 O 3, Al 2 O 3, TiO 2, ZnO, SiO 2), som ger hög diffusionsbeständighet och ökar värmebeständigheten hos stål, och den minsta mängden oxider PbO, Na 2 O, CaO, vilket underlättar diffusionen i skalan och minskar värmebeständigheten hos stål. Nackdelen med emaljer är bräcklighet, otillräcklig motståndskraft mot stötbelastningar och temperaturfluktuationer. Sammansättningen av laddningen av värmebeständiga emaljer inkluderar vanligtvis kvartssand, H 3 BO 3, BaCO 3, CaCO 3, TiO 2, ZnO, som smälts samman med efterföljande malning av den stelnade förglasade massan. Den resulterande vattenhaltiga suspensionen appliceras på metallen, torkas och bränns. Sådana emaljer är utformade för att skydda ståldelar från oxidation i gasmiljöer vid temperaturer upp till 1000°C. Emaljer baserade på Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 används för att skydda mot gaskorrosion upp till 1400 0 C. Metoder för att applicera emaljer liknar metallbeläggningar.

Av de andra icke-metalliska värmebeständiga beläggningarna används följande: fluoroplastiska (Teflon) beläggningar (upp till 250 0 C), organosilikatbeläggningar från värmebeständiga lacker baserade på kiselorganiska polymerer med formeln R 3 SiO n SiR 3, där R är CH3, C2H5, etc. d. För att öka värmebeständigheten införs i dem Cr 2 O 3, TiO 2 etc. Utöver dem används beläggningar baserade på siloxanlacker - polymersyrekiselföreningar -O-Si-O-Si-O-Si- . Silikonbeläggningar är effektiva vid temperaturer upp till 500 - 600 0 С.

Den termiska spraybeläggningsmetoden tillåter applicering av icke-metalliska material och plaster.

Beläggningar gjorda av eldfasta föreningar - karbider, nitrider, borider, silicider (upp till 2000 0 C), keramik (till exempel ZrO 2 + Al 2 O 3 + TiO 2), och till kompositbeläggningar , bestående av inneslutningar av metalliska och icke-metalliska komponenter. Kompositbeläggningar - keramiska metallbeläggningar av typen Cr-Al 2 O 3; Al-Al2O3; Mo-Zr02; W-ZrB2; W-ThO2; W-HfO 2 (cermets) används inom flyg- och raketteknik. Metoderna för att applicera dessa beläggningar liknar appliceringen av metallbeläggningar med övervägande plasmasprutning.

Skyddande atmosfärer

Användningen av skyddande atmosfärer vid värmebehandling av metaller gör det möjligt att överge avkalkningsoperationerna, vilket också bryter mot de geometriska dimensionerna av delar och sparar metall upp till 3,5%.

Den allmänna principen för att välja atmosfärer är att skapa icke-oxiderande förhållanden, ∆GT >0, d.v.s. i enlighet med villkoren< , при котором окисление термодинамически невозможно.

Sammansättningen av skyddsatmosfärer kan beräknas från konstanterna för jämviktskurvorna för gasatmosfärer med metall. Skyddsatmosfärer baserade på gaser har fått praktisk tillämpning: Ar 2 , He 2 , N 2 (neutral); H2, CO, CH4 (reducerande); O 2, CO 2, H 2 O-ångor (oxiderande); CO 2 och H 2 O-ångor (avkolning för stål); CO, CH 4 (förkolning för stål); och vakuum.

Den termodynamiska möjligheten till oxidation under växelverkan mellan en metall och ett oxidationsmedel bestäms av jämviktskonstanterna för motsvarande reaktioner beroende på temperaturen. Vid höga temperaturer, risken för reaktioner:

Fe + H2O FeO + H2 (3,1)