ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теория химико-термической обработки из "Металловедение Издание 4 1966 " Химико-термическая обработка (см. стр. 166) по сравнению с поверхностной закалкой, например высокочастотной, обладает некоторыми особенностями и преимуществами (уступая поверхностной закалке в производительности). [c.232] Обычно при химико-термической обработке деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл. [c.232] В случае газового окружения (наиболее частный случай) при химкко-термической обработке происходят три элементарных процесса. [c.232] При этом образуются активные атомы углерода и азота, способные растворяться в металле. Степень распада молекул газа (в %) называется степенью диссоциации. [c.232] Второй процесс — абсорбция — происходит на границе газ — металл и состоит в поглощении (растворении) поверхностью свободных ато-цов. Этот процесс возможен только в том случае, если диффундирующий элемент В способен растворяться в основном металле А. [c.232] Проникновение насыщающего элемента вглубь — диффузия — характеризует третий процесс. [c.232] Если процессы диссоциации, абсорбции и диффузии идут достаточно активно и времени достаточно, то на поверхности сможет образоваться слой твердого раствора В А) переменной концентрации (рис. 230, б), под ним будет находиться подслой твер- дого раствора химического соединения АпВ э тоже переменной концентрации и, наконец слой твердого раствора А (В), убывающего от предела насыщения (при данной температуре) до нуля. На границах раздела слоев концентрация меняется скачкообразно, в соответствии с условиями равновесного сосуществования фаз, как это следует из диаграммы состояния рис. 230, а. [c.233] Если процесс насыщения идет менее активно, то концентрация па поверхности не достигнет 100% В и может быть равной, например с (рис. 230). [c.233] 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.234] расположенный в междоузлии решетки, называется дислоцированным атомом (рис. 231), а узел в кристаллической решетке, не занятый атомом, называется, как уже говорилось в гл. I, вакансией. Для атомов вокруг вакансии или дислоцированного атома нарушается равномерность окружения атомами-соседями по сравнению с бездефектными участками решетки (см. рис. 2). В результате этого вокруг вакансии или вокруг дислоцированного атома возникает поле упругих искажений кристаллической решетки. [c.234] Гипотетический механизм гетеродиффузии, который аналогичен механизму самодиффузии, описан Я. И. Френкелем и сейчас является общепринятым. Если по соседству с атомом А (рис. 231) 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 . Процесс гетеродиффузии удобнее описывать как перемещение инородных атомов, а процесс самодиффузии — как, перемещение дырок . [c.234] Влияирю температуры, значительно ускоряющее диффузионные процессы, обусловлено тем, что с повышением температуры увеличиваются тепловые колебания и благодаря этому увеличивается число дырок в решетке. [c.235] Количественно процесс диффузии характеризуется так называемым коэффициентом диффузии В, который численно равен количеству вещества, продиффундировавшему через площадку в 1 см в течение 1 сек при перепаде концентраций по обе стороны площадки, равном единице (О н 100% вещества В), и имеет размерность см 1сек. [c.235] Так как Л и не зависят от температуры, то для данного вещества коэффициент диффузии очень сильно возрастает с повышением температуры (рис. 232, а), а в координатах lg I) и 1/7 эта зависимость изобразится прямой линией (рис. 232, б). [c.235] Из уравнения (1) следует, что коэффициент диффузии разных веществ чрезвычайно сильно зависит от уровня энергии активации чем больше Q, тем резко меньше П. [c.235] При образовании твердых растворов внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывод атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, и поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. Например, при диффузии углерода в у Железе образуется твердый раствор внедрения и Q гг 134 кдж/Г-ат. [c.235] В случае диффузии металлов в у-железе образуются растворы замещения и 231—273 кдж/Г-ат. [c.235] Коэффициенты же диффузии различаются в тысячи и десятки тысяч раз. Так, для стали с 0,2% С при 1100° С коэффициент В — 6-10 для диффузии углерода и = 6-10 для диффузии молибдена. [c.236] Продолжительность процесса химико-термической обработки определяется требуемой глубиной диффузионного слоя. [c.236] Чем больше толщина уже имеющегося слоя, тем меньше он увеличивается за то же время. [c.236] Вернуться к основной статье