ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теория химико-термической обработки из "Металловедение " Обычно при химико-термической обработке деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл. [c.318] В случае газового окружения (наиболее частный случай) при химико-термической обработке происходят три элементарных процесса. [c.318] При этом образуются ЯЕ тивные атомы углерода и азота, способные растворяться в металле. Степень распада молекул газа (%) называется степенью диссоциации. [c.318] Второй процесс — абсорбция. Происходит на границе газ — металл и состоит в поглощении (растворении) поверхностью свободных атомов. Этот процесс возможен только в том случае, если диффундирующий элемент В способен растворяться в основном металле Л. [c.318] Проникновение насыщающего элемента вглубь — диффузия. Она характеризует третий процесс. [c.318] Предположим, что системе (металл А и диффундирующий элемент В) соответствует диаграмма состояния, изображенная на рис. 257, и что насыщение происходит при температуре И,. [c.319] Если процесс насыщения протекает менее активно, то концентрация на поверхности не достигнет 100% В. [c.320] Различаются два вида диффузионного перемещения атомов в металлах а) самодиффузия, когда происходит перемещение атомов основного металла в собственной кристаллической решетке б) гетеродиффузия, когда происходит перемещение инородных (растворенных) атомов в чужой кристаллической рещетке. [c.320] В первом случае в результате хаотического теплового движения отдельные атомы основного металла время от времени меняют места в своей кристаллической решетке, совершая перескок из одного положения в другое. Этот процесс перемещения однородных атомов происходит непрерывно и хаотически по направлению и не изменяет концентрации. [c.320] Во втором случае перемещение инородных атомов происходит в направлении от мест высокой концентрации к местам низкой концентрации. Этот процесс совершается самопроизвольно, так как состояние с неравномерной концентрацией обладает большей свободной энергией, чем состояние с равномерным (распределением растворенных атомов. [c.320] Как указывалось ранее (гл. I), в любом веществе происходит флуктуация тепловых колебаний, в результате которой отдельные атомы приобретают значительно большую энергию, чем средний уровень энергии атомов, характеризуемый температурой данного тела. Эти атомы могут покидать равновесные положения в узлах решетки и перемещаться в междоузлиях, оставляя места в узлах решетки незанятыми. [c.320] Гипотетический механизм гетеродиффузии, который аналогичен механизму самодиффузии, описан Я- И. Френкелем и в настоящее время является общепринятым. Если по соседству с атомом А (рис. 258) имеется вакансия (дырка), то он может легко переместиться со своего места в дырку на место атома А встанет атом В, на место атома В — атом С и т. д. Одновременно с перемещением атомов происходит как бы перемещение дырки . [c.321] Процесс гетеродиффузии удобнее описывать как перемещение инородных атомов, а процесс самодиффузии — как перемещение дырок . [c.321] Для того чтобы атом А перешел из своего исходного положения в соседнюю дырку , он , должен предварительно занять промежуточное положение в междоузлии. Работа, которая требуется для того, чтобы вырвать атом из регулярного положения, называется энергией активации (или теплотой разрыхления) и является важнейшей характеристикой способности атомов к перемещению. Величина эта не зависит от температуры, а определяется природой вещества. [c.321] Влияние температуры, значительно ускоряющее диффузионные процессы, обусловлено тем, что с повышением температуры увеличиваются тепловые колебания и благодаря этому увеличивается число дырок в решетке. [c.321] Так как и Q не зависят от температуры, то для данного вещества коэффициент диффузии очень сильно возрастает с повышением температуры (рис. 259,а), а в координатах gD и 1/Г эта зависимость изобразится прямой линией (рис. 259,6). [c.322] Из уравнения (I) следует, что коэффициент диффузии разных веществ чрезвычайно сильно зависит от уровня энергии активации чем больше Q, тем резко меньше D. [c.322] В твердых растворах внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывода атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, и поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. 1-[апример, при диффузии углерода в 7-железе Q 30 ккал/г-атом. В случае диффузии металлов в 7-железе (растворы замещения) Q 60 ккал/г-атом. Коэффициенты диффузии в этих двух случаях различаются в тысячи и десятки тысяч раз. Так, для стали с 0,2% С при 1100°С коэффициент D = 6-10 для диффузии углерода и D = 6-10- для диффузии молибдена. [c.322] Продолжительность процесса химико-термической обработки определяется требуемой глубиной диффузионного слоя. [c.322] При постоянных параметрах процесса (температура н др.) увеличение глубины слоя (у) во времени (т) подчиняется параболическому закону (рис. 260). [c.322] Вернуться к основной статье