Самодиффузия - железо
Cтраница 3
По данным работы [35], малые добавки бора ( до 0 05 %) снижают скорость выделения структурно-свободного феррита. Этот эффект в наибольшей степени проявляется при дополнительном легировании сталей марганцем. Отмеченное объясняется тем, что бор снижает коэффициент пограничной самодиффузии железа и поэтому увеличивает длительность образования зародышей полиэдрического феррита. [31]
Еще ярче недостаточность объяснения изменения диффузионной подвижности одним термодинамическим фактором проявляется при рассмотрении влияния малых примесей на самодиффузию растворителя. Известно, что наличие малых концентраций посторонних атомов в серебре ( например, меди, цинка и др.) резко снижает энергию активации самодиффузии серебра, хотя термодинамические свойства растворителя при малых концентрациях растворенного вещества практически не изменяются. Точно так же наличие углерода существенно us меняет скорость самодиффузии железа в аустените по сравнению с у-железом, хотя теплоты их испарения практически одинаковы. Здесь проявляется действие кинетического фактора. [32]
Кроме рассмотренного выше процесса образования графита непосредственно при кристаллизации, возможен и другой путь образования графита. Как указывалось уже неоднократно, цементит является неустойчивым соединением и при надлежащих условиях ( надлежащей температуре) распадается с образованием аустенита и графита или феррита и графита. Для осуществления этого процесса требуется диффузия углерода к центрам кристаллизации графита и самодиффузия железа от мест, где графит выделяется. [33]
Кроме рассмотренного ранее процесса образования графита непосредственно при кристаллизации, возможен и другой способ образования графита. Как уже неоднократно указывалось, цементит - неустойчивое соединение и при определенных условиях ( определенной температуре) распадается с образованием аустенита и графита или феррита и графита. Для осуществления этого процесса требуется диффузия углерода к центрам кристаллизации графита и самодиффузия железа от мест, в которых графит выделяется. [34]
Далее будут рассмотрены факторы, приводящие к высокотемпературному упрочнению, но при этом необходимо учитывать, что некоторые легирующие элементы, в действительности, приводят к уменьшению высокотемпературной прочности альфа-твердого раствора - например, наличие углерода в гамма-железе. В то время как в растворе альфа-железа он вызывает заметное низкотемпературное упрочнение, при растворении в достаточном количестве в гамма-железе он существенно повышает скорость ползучести при заданном уровне напряжения. Как показал Шерби 1 [35], это связано с тем, что углерод увеличивает скорость самодиффузии железа в гамма-железе. В общем случае поэтому основное влияние легирующих элементов на ползучесть определяется их влиянием на диффузионную подвижность. Естественно что этот фактор имеет особое значение для характеристик пластичности материалов при высоких температурах, так как для низкотемпературной пластичности диффузия не существенна. Вот почему пластические свойства материалов при высоких температурах обычно контролируются параметрами диффузии. [35]
 |
Кинетические кривые залечивания микропор в межкритическом интервале температур. Сталь 15Х1МФ.| Залечивание пор в у-об-ласти. Сталь 15Х1М1Ф. Изотермическая выдержка при разных температурах. [36] |
На рис. 6.5 приведены кинетические кривые залечивания пор в у-области. Видно, что при ГЛс3 ( 5СК - 70 С) в пределах 5 - 10 мин вьщержки концентрация пор уменьшается почти в 2 раза. Энергия активации процесса залечивания на этой стадии определенная по углу наклона кинетических кривых, составляет 175 кДж ( г-ат), что близко к энергии активации пограничной самодиффузии железа. Дальнейшее залечивание в значительной степени затормаживается. [37]
 |
Диаграмма анизотермического превращения аустенита ( а и структурная диаграмма ( б низколегированной стали 15ХГ. [38] |
Мерой энергетических барьеров, которые преодолеваются атомами при их перемещении в процессе полиморфных превращений является энергия активации. По данным работы [35], энергия активации диффузии углерода в аустените, составляющая 116 - 121 кДж / моль, повышается в присутствии Сг, Мо, W до 150 - 162 кДж / моль. Причем энергия активации диффузии указанных легирующих элементов в аустените составляет 250 - 333 кДж / моль. Энергия активации самодиффузии железа при введении в сталь 4 - 8 % Сг возрастает от 283 до 312 и 375 кДж / моль соответственно. [39]
Гораздо убедительнее освещается с точки зрения диффузионной гипотезы процесс схватывания при высоких температурах. Авторами работы [27] указывается, что ряд экспериментальных фактов может быть удовлетворительно объяснен только при учете диффузионных процессов. При переходе через температуру аустенитного превращения прочность соединения сначала падает, а затем, при дальнейшем повышении температуры сварки, снова увеличивается. Это явление становится понятным, если учесть, что коэффициент самодиффузии железа в а-фазе в 100 раз больше, чем в Y-фазе. Интенсивная диффузия при температуре несколько ниже точки А3 обеспечивает более прочное соединение. [40]
 |
Конечные этапы второй стадии графитизации ( травление НМОз. [41] |
У поверхности Ф / Г феррит содержит - Х) углерода, а у поверхности Ф / А-Хг. Это приводит к пересыщению феррита углеродом у поверхности Ф / Г и развязывает здесь выделение графита. У поверхности же Ф / Л, где феррит становится ненасыщенным углеродом, аустенит пересыщается железом и создаются условия для дальнейшего выделения феррита. В этих участках одна из эвтектоидных фаз - графит - - выделяется не из распадающегося аустенита, а из феррита, что и является признаком абнормальности эвтектоидной реакции. В обоих случаях эвтектоидного превращения узким звеном при распаде является обычно не диффузия углерода, а самодиффузия железа, обеспечивающая процессы эвакуации атомов матрицы от фронта выделения графита путем притока вакансий и переползания дислокаций. [42]
Следовательно, если активность мало зависит от концентрации, как это, например, бывает вблизи критической точки растворимости, диффузия протекает крайне медленно. Наряду с термодинамическим фактором существенную роль играет и кинетический. Так, скорости диффузии в жидкости и в твердых телах существенно отличаются друг от друга, хотя энергии сублимации и испарения весьма близки. Малые примеси ( например, Zn в Ag) резко уменьшают энергию активации самодиффузии серебра, хотя практически не влияют на его термодинамические свойства. Термодинамические свойства аустенита и феррита близки, хотя скорости самодиффузии железа существенно отличны в этих двух фазах. [43]
Молибден подобно вольфраму и хрому имеет объемноцентрирован-ную решетку с параметром 3 14 10 - 10 м и сужает V-область. При содержании 2 5 - 3 5 % Мо на диаграмме состояния Fe-Mo сплавов исчезает область V-Fe. Сплавы с 3 5 % Мо являются ферритными и критических точек не имеют. С железом молибден образует твердые растворы и два интерметаллических соединения: Fe3Mo2 с 53 2 % Мо и FeMo с 63 2 % Мо. Молибден уменьшает концентрацию углерода в перлите, т.е. сдвигает точку на диаграмме Fe-C влево. Карбид ( MoFe) 23C6 образуется тогда, когда в сплаве содержится хром. Коэффициент диффузии молибдена в у - и ot - Fe очень мал, причем в ot - Fe во много раз больше, чем в y - Fe. В присутствии углерода коэффициент диффузии молибдена в у-растворе увеличивается. В присутствии молибдена самодиффузия железа затрудняется. Это указывает на то, что молибден увеличивает температуру рекристаллизации ot - Fe. При 1 % Мо скорость роста зародышей перлита приблизительно на два порядка меньше, чем в чистоуглеродистых сталях. Все стали, содержащие молибден, имеют высокую скорость превращения в промежуточной области. Сравнительно медленное протекание превращения в перлитной области по сравнению с промежуточной способствует тому, что в молибденовых сталях при нормальной скорости охлаждения обнаруживается значительное количество промежуточной структуры. Молибден уменьшает критическую скорость охлаждения в значительно большей степени, чем хром. Молибденовые стали имеют высокую прокаливаемость и мало склонны к перегреву. [44]
Страницы: 1 2 3