Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 92 стр.

положение. Так, например, при комнатной температуре атом    подвижность атомов меньше. В твердых растворах
углерода, диффундирующий в решетке железа по                вычитания диффузионное перемещение также протекает с
междоузлиям, совершает один прыжок за 25 с, а при 1545° С   меньшей затратой энергии, чем в твердых растворах
– 2·1011 прыжков за секунду.                                замещения, т.к. в них имеются готовые вакансии в
                                                            избыточном количестве.
                                                                 Диффузия в поликристаллических металлах протекает
                                                            значительно интенсивнее, чем в монокристаллах. Это связано
                                                            с тем, что диффузия является структурно-зависящим
                                                            процессом и в значительной степени определяется наличием
                                                            дефектов кристаллического строения металлов.
                                                                 Все структурные дефекты, вакансии, границы зерен и
                                                            субграницы, внешняя поверхность, дислокации и т.д.
                                                            оказывают влияние на диффузионную подвижность атомов.
                                                            При ХТО реализуется как объемная диффузия (в объеме
                                                            каждого зерна), которая дает основной вклад в
                                                            диффузионный поток, так и диффузия по границам зерен.
                                                            Диффузия по границам зерен происходит с гораздо большей
                                                            скоростью, чем в объеме зерна. Это объясняется тем, что
                                                            высокоугловые границы, независимо от их физической
                                                            модели, содержат повышенную концентрацию вакансий и
                                                            нарушений периодичности расположения атомов, что
                                                            увеличивает вероятность атомных переходов и уменьшает
                                                            энергию     активации   диффузии.    Цементация     стали.
            Рис 4. Схема элементарного акта диффузии        Цементацией называют процесс диффузионного насыщения
                   по вакансионному механизму               поверхностного слоя деталей углеродом.
                                                                 Цель цементации - получение на поверхности детали
     На образование вакансии необходимо затратить           высокой твердости и износостойкости в сочетании с вязкой
энергию Q'.                                                 сердцевиной, что достигается обогащением поверхностного
     Энергия активации Q в этом случае складывается из      слоя углеродом до концентрации 0,8 -1,0 % и последующей
энергии активации миграции Q" и энергии образования         закалкой и низким отпуском.
вакансии Q' (Q = Q' + Q"), а вероятность перескоков имеет        Для        цементации       обычно        используют
вид:                                                        низкоуглеродистые стали, содержащие 0,1-0,18 % углерода.
     f=c⋅z⋅yexp(-Q'/RT)exp(-Q"/RT)                   (2)    Для крупногабаритных деталей применяют стали с более
     Поэтому энергия при диффузии по вакансионному          высоким содержанием углерода (0,2-0,3 %). Выбор таких
механизму выше, чем по межузельному, а диффузионная
                      177                                                                 178