HYDROGEN IN STAINLESS STEEL AND Fe-Ni ALLOYS

Résumé
La répartition de l'hydrogène et les interactions avec les atomes de fer dans l'acier inoxydable et les alliages Fe-Ni, ont été étudiées par spectrométrie Mössbauer du ⁵⁷Fe. Le spectre paramagnétique de l'acier inoxydable hydrogéné et analysé en deux composantes. L'une provient des atomes de fer qui ne sont pas affectés par l'hydrogène, l'autre de ceux qui sont profondément affectés par l'hydrogène. Le grand déplacement isomérique de cette dernière composante ne peut être expliqué par la dilatation du réseau mais plutôt par l'accroissement du nombre des électrons 3d du fer du fait des interactions avec l'hydrogène. Le sextuplet ferromagnétique des Fe-Ni hydrogénés comporte aussi deux contributions, l'une venant de la phase γ' dans laquelle les atomes ont peu d'interaction avec l'hydrogène du fait de la distribution homogène, et l'autre provenant d'une phase hybride de type β, dans laquelle les atomes de fer interagissent obligatoirement avec les atomes voisins d'hydrogène ; leur moment magnétique est réduit de 15 %. Il apparaît que la distribution de l'hydrogène dans les alliages de fer n'est pas uniforme et qu'il existe des interactions importantes entre fer et hydrogène.

Abstract
By means of ⁵⁷Fe Mössbauer effect, distribution of hydrogen and its interaction with iron in stainless steel and Fe-Ni alloys are studied. Paramagnetic single line spectrum of hydrogenated stainless steel is analyzed into two components. One arises from the iron atoms totally unaffected by hydrogen and the other from those largely affected by hydrogen. A large positive isomer shift of the latter can not be explained by the lattice expansion but by the increase in the number of 3d electrons of iron due to the interaction with hydrogen. Ferromagnetic six line spectra of hydrogenated Fe-Ni alloys also consist of two parts, one being from the γ' phase, in which iron atoms have little interaction with hydrogen because of its inhomogeneous distribution, and the other from the hydride like β phase, in which the iron atoms inevitably interact with nearby hydrogen atoms and their magnetic moment is reduced by 15%. This experiment shows non-uniform distribution of infused hydrogen in iron alloys and, at the same time, remarkable effects of the electronic interaction between hydrogen and iron. Disagreements in the past experiments are well interpreted from the above results and point of view.