Коэффициенты А и О для железа

Диффузия в этом случае протекает быстрее. Например, для азота и углерода, растворяющихся в т-Репо типу растворов внедрения, значения (2 соответственно равны 34 600 и 31 000кал!'г-атом (табл. 29), тогда как для элементов, образующих твердый раствор замещения, (? значительно выше. Растворы внедрения в железе могут образовывать элементы с атомами малых размеров: Н; ТЯ; В; С.

Влияние концентрации диффундирующего вещества. Зависимость коэффициента диффузии от концентрации диффундирующего элемента может быть выражена уравнением

0==0°с^Гх(У-82)

где Ст — предельная концентрация, соответствующая насыщению твердого раствора; Сх— концентрация диффундирующего элемента; Ц, — предельное значение коэффициента диффузии при уменьшении концентрации растворенного компонента до нуля. Уравнение (У.82) показывает, что с увеличением Сх возрастает й, и, следовательно, на различных расстояниях от поверхности раздела значения этого коэффициента будут различны.

Влияние третьего компонента. Наличие в твердом растворе кроме основного и диффундирующего вещества третьего компонента существенно сказывается на скорости процесса. Влияние это может быть различным. С одной стороны растворение третьего компонента, занимающего вакантные места, может затруднить диффузию; с другой — наличие инородных атомов в кристаллической решетке искажает ее и тем самым облегчает диффузию.

М. Е. Блантер установил, что при диффузии углерода в у-же-лезе те легирующие (третьи) элементы, которые не образуют стойких карбидов, а только искажают кристаллическую решетку растворителя, уменьшают работу разрыхления Ф и ускоряют процесс диффузии. К числу этих элементов относятся, например, N1 и Со. Если легирующие элементы образуют карбиды более стойкие, чем карбид железа, то наличие их в твердом растворе в качестве третьего компонента увеличивает работу разрыхления и затрудняет диффузию. Такими элементами являются, например, Мп, Сг, Мо.

Исследование влияния легирующих элементов на коэффициент диффузии Б углерода в а-железе при 700 °С показало, что некоторые из них (N4; Со) повышают £, тогда как другие (Мп; Сг; V; Мо)— снижают (рис. 95).

I I II I

Поверхность

Содержание легирующих элементов, Малюнн]

Рис. 95. Влияние легирующих (третьих) компонентов на коэффициент диффузии £ углерода в а-железе при Т = 700 °С.

Рис 96. Схема диффузии по поверхности, вдоль границ зерен и в кристаллической решетке.

Значительно ускоряется диффузия по границам зерен металла, где структура, как правило, чрезвычайно сильно искажена. Например, в поликристаллической латуни цинк диффундирует быстрее, чем в монокристалле, причем скорость диффузии возрастает с измельчением зерна. Значения В для поликристаллической латуни со средним размером зерна 0,13 мм при 700 °С оказались в 40 раз больше, чем для монокристалла.

Атомные слои, расположенные у поверхности металла, имеют искаженную кристаллическую решетку и повышенный запас энергии, вследствие чего диффузия с поверхности всегда протекает быстрее, чем во внутренних объемах (рис. 96). Поверхностную диффузию, кроме того, ускоряет большая подвижность поверхностных слоев атомов. В качестве примера на рис. 97 показаны кривые температурной зависимости коэффициентов диффузии тория в вольфрам: / — поверхностной, 2 — по границам зерен и 3 — объемной. Максимальные значения во всех областях температур имеют коэффициенты поверхностной диффузии, несколько меньшие — коэффициенты диффузии по границам зерен; наиболее медленно протекают объемные диффузионные процессы.