Коэффициент - диффузия - углерод
Cтраница 3
Замедляющее действие окислов на диффузию наблюдалось неоднократно. Смолуховский [18] исследовал влияние молибдена и вольфрама на коэффициент диффузии углерода в y - Fe. Оказалось, что вольфрам в два раза сильнее уменьшает коэффициент диффузии, чем молибден. Примесь углерода увеличивает коэффициент диффузии в 2 - 3 раза. [31]
Во-первых, такие легирующие элементы, как ванадий, молибден и хром, снижают скорость диффузии углерода в а-растворе. Этой причиной нельзя объяснить задерживающее влияние кобальта и кремния, которые не уменьшают коэффициента диффузии углерода в железе. [32]
Из всех элементов стали, способных образовывать газовую фазу при эмалировании ( С, S, N2, H2), водород является наиболее опасным вследствие большой подвижности и слабой связи с железом. Коэффициент диффузии водорода, согласно данным Феста и Ойена [92], при 20Э С на 12 порядков выше коэффициентов диффузии углерода и азота. О влиянии водорода на качество эмалевого покрытия известно давно и эта проблема освещена в литературе подробно. [33]
Это явление - общее для всех исследований, так как диффузионное растворение углерода реагентов присуще для всех применяемых материалов, атомная природа которых едина. Присутствие примесей в углеродном материале не только снижает содержание углерода во введенном реагенте, но изменяет также значение коэффициента диффузии углерода в жидком металле. [35]
 |
Участок диаграммы Fe-C ( а и схематическое изображение распределения концентрации углерода в фазах при образовании аустенита на границе карбидной частицы ( б и в ферритной матрице ( в. [36] |
При второй схеме зарождения - вдали от карбидной частицы ( рис. 34, в) - выражение ( 17) несколько изменяется. В этом случае углерод переносится к возникшему зародышу у-фазы от перлитного зерна или частицы третичного цементита через ферритную матрицу, и в выражение ( 17) вместо Dy следует подставлять коэффициент диффузии углерода в а-фазе Da. Роль х здесь играет расстояние от карбидной частицы ( перлитного участка) до аустенитного центра, соответствующее по порядку величины размеру зерна, поскольку, как уже отмечалось, в начале а - 7 - пРевРаЩения аустенит образуется преимущественно на границах зерен. Меняются также значения градиента концентраций по участку и разности концентраций на границах аустенитного участка и а-фазы. [37]
Обширный экспериментальный материал [45, 61, 62] показал, что скорость науглероживания жидких металлов V, VI, VIII групп примерно на два порядка выше, чем у жидких металлов IV группы. Однако при растворении графита в некоторых металлах ( V, Mo, W и др.) концентрация углерода в расплаве настолько велика, что для ее реализации в рамках уравнения ( 8) коэффициенты диффузии углерода в жидких металлах должны быть IX Х10 1 см2 / с, что соответствует диффузии в газах. По-видимому, здесь происходит самопроизвольное диспергирование графита в контакте с жидкими металлами и образование коллоидных растворов графита. [38]
Легирующие элементы оказывают влияние на температурный интервал превращений, структуру стали и фазовые превращения при нагреве. Никель и марганец снижают критическую точку Ad; хром, вольфрам, титан и кремний повышают ее; никель и кобальт увеличивают скорость распада карбидов и ускоряют фазовые превращения при нагреве стали; кремний не образует в стали карбидов, снижает коэффициент диффузии углерода в железе, повышает температуру фазовых превращений. Карбидо-образующие легирующие элементы: хром, вольфрам и йанадий замедляют процессы фазовых превращений. Марганец снижает температуру фазовых превращений и образует карбиды. Интервал оптимальных закалочных температур сталей, легированных карбидообразующими элементами, имеет узкие пределы. [39]
Большинство легирующих элементов противоположным образом влияет на коэффициент диффузии и концентрацию углерода в поверхностном слое. Поэтому влияние их на толщину слоя зависит от того, какой из этих двух факторов является превалирующим. Хром и вольфрам уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените ( DCA) ( повышают Q), но, увеличивая концентрацию углерода на поверхности, несколько повышают толщину цементованного слоя. Никель, наоборот, увеличивает DCA ( понижает Q), но уменьшает концентрацию углерода на поверхности и поэтому понижает толщину слоя. Марганец почти не оказывает влияния на D, повышает концентрацию углерода на поверхности и поэтому несколько увеличивает толщину цементованного слоя. [40]
Легирующие элементы неодинаково влияют на коэффициент диффузии и концентрацию углерода в поверхностном слое. Поэтому влияние их на глубину слоя зависит от того, какой из этих двух факторов будет превалировать. Хром и вольфрам уменьшают коэффициент диффузии углерода ъ аустеиите D, так как повышают энергию активации Q, но, увеличивая концентрацию углерода на поверхности, несколько повышают толщину цементованного слоя. Никель, наоборот, увеличивает D ( снижая энергию активации диффузии), но уменьшает концентрацию углерода на поверхности и поэтому уменьшает толщину слоя. [41]
Согласно подсчетам, износ от разрушения поверхности твердого сплава не соответствует режимам резания, применяемым на практике. Приведенные подсчеты очень грубы, потому что не известна точно температурная зависимость коэффициента диффузии углерода в карбиде вольфрама и температурная зависимость коэффициента диффузии вольфрама в железо. Тем не менее полученные качественные зависимости подтверждаются опытом. Так, при очень низких скоростях резания ( v 0 02 - - 0 5 м / мин) в интервале 1000 - 1200 износ, наряду с диффузионным растворением, протекает с разрушением поверхности, в то время как при обычных скоростях резания этого не наблюдается. [42]
Легирующие элементы, присутствующие в стали, оказывают влияние на структуру цементуемого слоя, механизм его образования и скорость диффузии. В случае цементации сталей, легированных карбидообразующими элементами, при температуре диффузии возможно образование двухфазного слоя из аустенита и карбидов глобулярной формы. При этом аустенит обедняется углеродом и карбидообразующими элементами ( Cr, Mn, Ti) и на поверхности после закалки образуются иемартенситные структуры, способствующие снижению твердости и особенно предела выносливости, Суммарная концентрация углерода на поверхности цементированного слоя сталей, легированных карбидообразующими элементами, может достигать 1 5 - 2 0 % и более, Карбидообразующие элементы ( Cr, Mn, Mo, W и др.) увеличивают энергию активации Q, уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените. Никель и кобальт повышают коэффициент диффузии углерода в аустените. Однако на толщину слоя, легирующие элементы в том количестве, в котором они присутствуют в цементуемых сталях, практически не влияют. [43]
Легирующие элементы, присутствующие в стали, оказывают влияние на структуру цементуемого слоя, механизм его образования и скорость диффузии. В случае цементации сталей, легированных карбидообразующими элементами, при температуре диффузии возможно образование двухфазного слоя из аустенита и карбидов глобулярной формы. При этом аустенит обедняется углеродом и карбидообразующими элементами ( Cr, Mn, Ti) и на поверхности после закалки образуются иемартенситные структуры, способствующие снижению твердости и особенно предела выносливости, Суммарная концентрация углерода на поверхности цементированного слоя сталей, легированных карбидообразующими элементами, может достигать 1 5 - 2 0 % и более, Карбидообразующие элементы ( Cr, Mn, Mo, W и др.) увеличивают энергию активации Q, уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените. Никель и кобальт повышают коэффициент диффузии углерода в аустените. Однако на толщину слоя, легирующие элементы в том количестве, в котором они присутствуют в цементуемых сталях, практически не влияют. [44]
На толщину диффузионного слоя большое влияние оказывают легирующие элементы. Изменяя величину D и С0, легирующие элементы могут увеличить или уменьшить толщину слоя. Влияние их на толщину слоя зависит от того, какой из этих факторов будет превалировать. Так например, хром и вольфрам уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените D. Никель, наоборот, увеличивает DQ ( снижая энергию активации диффузии), но уменьшает концентрацию углерода на поверхности и поэтому уменьшает толщину слоя. Марганец почти не влияет на DQ, но повышает концентрацию углерода на поверхности С0, вследствие чего несколько увеличивает толщину цементованного слоя. [45]
Страницы: 1 2 3 4