Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 89 стр.

UptoLike

диффундирующего элемента на поверхности насыщения
возникает диффузионный поток от поверхности в глубь
обрабатываемого металла (сплава). Процесс возможен только
при условии растворимости диффундирующего элемента в
обрабатываемом металле и достаточно высокой температуре,
обеспечивающей необходимую скорость диффузии.
Скорость диффузии атомов насыщающего элемента в
решетку железа неодинакова и зависит от состава и строения
образующихся фаз: диффузия протекает быстрее при
образовании твердых растворов внедрения (при насыщении
углеродом или азотом, размеры атомов которых малы), чем
твердых растворов замещения. Поэтому при диффузионной
металлизации процесс ведут при более высоких
температурах, длительно и, несмотря на это, получают
меньшую толщину слоя, чем при насыщении азотом и
углеродом.
Поверхностный слой детали, отличающийся от
исходного материала по химическому составу, называется
диффузионным слоем. Материал детали под диффузионным
слоем с не изменившимся химическим составом называется
сердцевиной.
Толщина диффузионного слоя зависит от температуры
и продолжительности насыщения, а также от концентрации
диффундирующего элемента на поверхности (рис. 1).
С течением времени скорость увеличения толщины
слоя непрерывно уменьшается (рис. 1, а). Толщина
диффузионного слоя при прочих равных условиях тем
больше, чем выше концентрация диффундирующего
элемента на поверхности металла (рис. 1, в).
Концентрация диффундирующего элемента на
поверхности обрабатываемой детали зависит от скорости
притока атомов этого элемента к поверхности, скорости
диффузионных процессов, приводящих к переходу атомов в
глубь металла, состава и структуры образующихся фаз.
Повышение температуры увеличивает скорость процесса
диффузии. Поэтому толщина диффузионного слоя,
образующегося за данный отрезок времени, сильно
возрастает с повышением температуры процесса (рис. 1, б).
Известно несколько механизмов диффузии, четыре из
которых основные.
Циклический (обменный) механизм.
При реализации этого механизма (рис. 2) несколько
атомов (три или более), расположенные примерно по кругу,
согласованно движутся так, что все кольцо из атомов
поворачивается на одно межатомное расстояние. Частным
случаем циклического механизма является обменный
механизм, при котором осуществляется прямой обмен
местами двух соседних атомов. Эти механизмы
маловероятны в кристаллах с плотноупакованной структурой
атомов, т.к. вызывают сильное искажение решетки в местах
перехода атомов.
Краудионный механизм.
Краудион - группа атомов, сжатая за счет наличия в
ряду одного или нескольких лишних атомов, (crowd -
скопление). В этом случае в более или менее
плотноупакованном ряде атомов появляется лишний атом.
Каждый атом этого ряда вплоть до отстоящих примерно на
10 межатомных расстояний от лишнего атома смещен на
некоторое расстояние от равновесного положения в решетке.
Краудионная конфигурация атомов может
перемещаться вдоль этого ряда. Искажение распространяется
вдоль линии, и энергия смещения атомов невелика.
171 172