Диффузия в твердых растворах внедрения замещения

От типа твердого раствора. Диффузия в твердых растворах внедрения осуществляется проще, чем в растворах замещения. Атомы диффундирующего элемента дислоцированы, находятся в междоузлиях, и в процессе диффузии работа на их вырывание из узлов не затрачивается. В соответствии с этим теплота диффузии Q при образовании твердого раствора внедрения меньше, чем при образовании раствора замещения в том же растворителе. В твердых растворах вычитания диффузия того компонента, часть узлов которого в кристаллической решетке вакантна, осуществляется тем легче, чем больше пустых мест в решетке. [c.191]

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]

Доказано, что основным механизмом самодиффузии и диффузии в твердых растворах замещения является вакансионный. В твердых растворах внедрения основным механизмом перемещения примесных атомов небольшого размера является межузельный. [c.152]

В твердых растворах внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывода атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. Например, при диффузии углерода в [c.72]

Поверхностное насыщение стали металлами (Сг, А1, Si и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и продолжительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в кристаллической решетке феррита, чем в более плотно упакованной решетке аустенита. [c.159]

Естественно ожидать, что границы зерен оказывают значительное влияние на диффузию только в твердых растворах замещения. Поскольку в растворах внедрения диффузия проте- [c.119]

Теоретические расчеты энергии, необходимой для перемещения атомов с помощью одного из перечисленных механизмов, также показывают, что в сплавах со структурой твердых растворов замещения преобладает диффузия путем движения вакансий. При образовании твердых растворов внедрения реализуется механизм диффузии по междоузлиям. [c.279]

На взаимодействие твердых тел с окружающей средой сильное влияние оказывают дефекты структуры в твердых телах. Так, возрастание коэффициентов диффузии в деформированном металле в сравнении с недеформированным обусловливается образованием и развитием дефектов структуры — искажениями решетки и микротрещинами. В процессе получения диффузионных покрытий, когда в поверхностном слое образуется твердый раствор внедрения или твердый раствор замещения, также происходит искажение решетки основного металла. Эти искажения иногда могут быть столь значительными, что приводят к потере упругой устойчивости решетки и разрушению поверхностного слоя металла. Разумеется, что в этом случае образование диффузионных покрытий невозможно. [c.154]

Чем больше величина Q, тем меньше коэффициент диффузии О. Скорость гетеродиффузии при проникновении атомов насыщающего элемента в решетку железа неодинакова и зависит от характера образующегося твердого раствора. При насыщении углеродом или азотом, образующими с железом твердые растворы внедрения, диффузия протекает легче, чем прн насыщении металлами, образующими твердые растворы замещения. [c.244]

Скорость диффузии атомов насыщающего элемента в решетку железа неодинакова и зависит от состава и строения образующихся фаз. При насыщении углеродом или азотом, составляющими с железом твердые растворы внедрения, диффузия протекает быстрее, чем при насыщении металлами, образующими твердые растворы замещения. [c.255]

Диффузионная подвижность элементов зависит от их состояния (атомы, ионы) и от атомно-ионного радиуса. В железе быстрее других диффундируют элементы с малыми атомными радиусами, образующие твердые растворы внедрения (Н, В, С, Ы, О). Элементы, образующие с железом твердые растворы замещения (51, Сг, N1, Мо и другие), диффундируют" значительно медленнее. Например, коэффициент диффузии углерода при 1000—1400 °С на 5—8 порядков выше, чем металлов [356]. Коэффициенты диффузии последних обычно тем меньше, чем больше атомный радиус. [c.243]

Скорость диффузии (коэффициент диффузии) при проникновении диффундирующих атомов в решетку растворителя будет выше, если при взаимодействии образуются твердые растворы внедрения, и значительно ниже, если образуются твердые растворы замещения. [c.95]

Диффузия металлов в железе идет значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что азот и углерод образуют с железом твердые растворы внедрения, а металлы— твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации получаются в десятки раз более тонкими. [c.107]

Диффузия — проникновение насыщающего элемента в глубь металла. В результате абсорбции химический состав поверхностного слоя меняется, образуется градиент концентраций насыщающего элемента в поверхностных и нижележащих слоях. Диффузия протекает легче при образовании твердых растворов внедрения (С, N), чем твердых растворов замещения (А1, Сг, 51). Поэтому при диффузионной металлизации процесс ведут при более высоких температурах. [c.171]

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]

Как было показано в предыдущем разделе, взаимодействие иттрия с тугоплавкими металлами при максимальной продолжительности эксперимента 1000 ч сводится в основном к взаимной диффузии металлов с образованием твердых растворов замещения и диффузии примесей (элементов внедрения) в металлах. [c.116]

Механизм протекания диффузии может быть межузельнъш, ваканси-онным, обменным и циклическим (рис. 34). Реализация того или иного механизма протекания диффузии определяется кристаллическим строением вещества и типом дефектов его кристаллической решетки. Так, доказано, что основным механизмом диффузии примесных атомов в твердых растворах замещения является вакансионный, а в твердых растворах внедрения — межузельный. [c.109]

Скорость диффузии существенно зависит от типа твердого раствора. Как указывалось ранее, в твердых растворах внедрения диффузия протекает легче, чем в растворах замещения. Например, при 1000° С коэффициент диффузии углерода в аустени-те на 4 порядка выше, чем коэффициент диффузии молибдена (1,5-10 и 1,5-10- ° см 1сек) (Блантер [83, 84]). Именно эта причина в основном определяет значительно меньшую глубину диффузионного слоя при металлизации, чем при цементации. [c.109]

Значение имеет также тип твердого раствора, образуемого компонентами сплава, что объясняется различием механизма диффузии в твердых растворах разного типа. В твердых растворах внедрения перемещение атомов диффундирующего элемента происходит в меж-дуузлия решетки. Наиболее изучен этот механизм диффузии для твердых растворов, образуемых С, N, О и Н с железом, никелем и кобальтом. Многие процессы, протекающие в стали в твердом o -i тоянии, такие как цементация, азотирование, цианирование и другие, обусловливаются диффузией атомов С и N по междуузлиям per шетки железа. В твердых растворах замещения механизмы перемещения диффундирующего элемента различны, однако наиболее вероятным является вакансионный механизм диффузии. В твердых растворах вычитания, перемещение атомов происходит в имеющиеся вакантные места решетки. Поэтому скорость диффузии в твердых растворах вычитания и внедрения выше, чем в твердых растворах замещения. [c.54]

Основными составляющими структуры сталей, кроме химических соединений (карбидов, нитридов и т.д.), являются твердые растворы внедрения и замещения. Скорости диффузии атомов внедрения во много раз больше скоростей диффузии атомов замещения. Позтому диаграммы состояния Ре - РезС и Ре - N достаточно полно и точно описьшают фазовые превращения и структуры, формирующиеся в нелегированных сталях при литье, горячей обработке давлением, сварке. Для легированных сталей из-за низкой скорости диффузии в твердых растворах замещения получаются различные метастабильные состояния при тех же условиях обработки. В высоколегированных сталях однородные твердые растворы замещения согласно диаграммам состояния Ре - Сг, Ре - N1 и др. получают с помощью дополнительных операций термической обработки. [c.17]

С увеличением Q значительно уменьшается О. При этом для разных веществ величина О существенно зависит от уровня Q. Так, при диффузии С в а-Ре образуется твердый раствор внедрения и Q= = 134 кдж1г-атом. При диффузии металлов в -Ре образуются растворы замещения и <3 = 231—273 кдж г-атом. [c.138]

Важнейший этап ХТО — диффузия. В металлах при образовании твердых растворов замещения диффузия в основном происходит по вакансион-ному механизму. При образовании твердых растворов внедрения реализуется механизм диффузии по междоузлиям. [c.122]

Диффузия по вакансиям требует более высокой флуктуации энергии для перескока атома из одного положения в решетке в другое, чем при диффузии по междоузельному механизму, В связи с этим энергия активации эле.ментов, образующих с железом твердые растворы замещения, значительно больше энергин активации элементов, образующих твердые растворы внедрения (см. табл. 1 и 2). Как следствие этого диффузионная подвижность в твердых растворах замещения значительно ниже. Например, при 1000° С коэффициент диффузии молибдена в Y-железе (1,5-10 см /с) на четыре порядка ниже коэффициента диффузии углерода (1,5-10 см /с). Поэтому при диффузионном насыщении металлами (диффузионной металлизации) процесс ведут при более высоких температурах и длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем нри насыщении азотом и особенно углеродом. [c.288]

В тех случаях, когда вакансии заполняются основным металлом, имеет место процесс самодиффузии, а в тех случаях, когда они заполняются инородными атомами растворимого вещества, наблюдается процесс диффузии одного элемента в другой — процесс гетеродиффузии. Таков механизм образования твердых рас-тв.оров замещения. При образовании твердых растворов внедрения наличие пустых мест в решетке не играет существенной роли. [c.5]

Т. е. активном состоянии при разложении какого-либо соединения (in statu nas endi). Легче всего такое разложение производится в газовом состоянии. Поэтому для проведения цементирования стремятся получить в качестве цементирующего вещества газ или летучие соединения. Выделяющийся при этом активированный атом элемента либо проникает в рещетку основного металла — растворителя, образуя с ним твердый раствор внедрения или замещения вплоть до точки насыщения при соответствующей температуре, либо на поверхности произойдет взаимодействие элементов (так называемая реактивная диффузия ) с образованием химического соединения, возможного в данной системе, и от него уже будет распространяться диффузия вглубь металла. [c.263]

Дальнейшие исследования были сосредоточены на изучении диффузии Li, u, Au, Ag, Zn, Ni и Fe. Эти элементы, за исключением лития, также образуют с германием и кремнием, как правило, твердые растворы замещения, но создают в запрещенной зоне глубоколежащие многозарядные, как правило, акцепторные уровни, число которых соответствует разности между числом валентных электронов германия (кремния) и атома примеси (см. гл. 3). Такие глубокие уровни выступают как уровни захвата или рекомбинации носителей тока и играют большую роль в неравновесных процессах, уменьшая время жизни и ускоряя рекомбинацию неосновных носителей тока в полупроводниках. Литий с германием и кремнием образует твердый раствор внедрения и является донором с одним уровнем. [c.301]

Растворно-осадительный механизм роста, приводящий к необратимому увеличению объема вследствие развития диффузионной пористости, изучен применительно к графи-тизированным сплавам железа, никеля и кобальта. С углеродом указанные металлы образуют растворы внедрения и сильно различаются от него коэффициентами диффузии. Большое различие в диффузионной подвижности имеет место и в сплавах других металлов и неметаллов. Но при гермоциклировании этих сплавов, когда многократно повторяются процессы растворения и выделения избыточных фаз, накопление пор не обнаруживается. Число изученных систем невелико, но по крайней мере в микроструктуре термоциклиронанных твердых растворов на основе хрома и никеля, меди и титана, алюминия и меди, алюминия и кремния и некоторых других поры не выявлены. В указанных системах. компоненты образуют растворы замещения ч в них реализуется вакансионный механизм диффузии. [c.98]

Многие процессы химико-термической обработки (алитирование, хромирова-1 ие, силицирование и др.) обусловлены диффузией таких элементов, как А1, Сг, Si, W, Мо и др., образующих с железом твердые растворы замещения. Эти элементы в отличие от элементов внедрения диффундируют в железе по ваканспон-ному механизму. В табл. 2, по данным различных исследователей, приведены сведения о константах диффузии Сг, А1, Si, W, Мо в а- и у-железе. [c.288]

Наблюдаемые при обычных скоростях нагрева процессы а - у превращения могут быть различной комбинацией этих двух механизмов. В частности, при массивном превращении [200] имеются признаки мартенситного и диффузионного процессов. В железоникелевых или железоникельтитановых сплавах с 25-33% N1 при быстром на-г >еве имеет место бездиффузионное сдвиговое а- у превращение [30, Иб-ЦЭ] С уменьшением скорости нагрева увеличивается вероятность диффузии не только атомов внедрения (С, Ы), но и элементов, образующих твердые растворы замещения (например, N1 136 [c.136]

Отметим также, что сплавы различных видов образуются не только при сглешении и охлаждении расплавов двух или более взятых металлов, но и при спекании их порошков (так называемые металлокерамические сплавы), а также при диффузии металла, а иногда и неметалла в поверхностный слой другого металла. Это наблюдается при различных методах химико-термической обработки металлов, производимой для придания их поверхности большей прочности и износо-, жаро-, корро-зионноустойчивости. Например, при алитировании или хромировании стали (насыщении поверхности стали алюминием или хромом), цементации (насыщении поверхности стали углеродом), азотировании (насыщении азотом), цианировании (одновременном насыщении азотом и углеродом), борировании (насыщении бором) и т. п. образуются поверхностные покрытия — сплавы. Иногда это твердые растворы (замещения или внедрения), иногда химические или интерметаллические соединения. [c.86]

Диффузия в этом случае протекает быстрее. Например, для азота и углерода, растворяющихся в -репо типу растворов внедрения, значения Q соответственно равны 34 600 и 31 ООО кал г-атом (табл. 29), тогда как для элементов, образующих твердый раствор замещения, С значительно выше. Растворы внедрения в железе могуг образовывать элементы с атомами малых размеров Н М В С. [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...