Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Черная металлургия -> Фазовые превращения в стали -> Диффузионные процессы в стали -> Диффузионные процессы в стали

Диффузионные процессы в стали

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕВРАЩЕНИЙ

Распространено представление, что различие между диффузионными и бездиффузионными процессами превращений заключается в величине смещений атомов. Если смещения не превышают межатомных расстояний, то процессы относятся к бездиффузионным. В том случае, когда перемещения оказываются

большими, чем межатомные расстояния, процесс причисляется к диффузионным. Эти представления ошибочны как по формулировке различия между процессами, так и по описанию существа происходящих явлений.

Чтобы исключить вуалирующее поведение легко подвижных элементов, образующих твердые растворы внедрения (С, N, Н), рассмотрим превращения на примере чистых металлов или твердых растворов замещения. На рис. 1 приведена диаграмма изотермического превращения аустенита для практически безуглеродистого сплава железа с 9,18% Сг. В верхнем районе температур около 700° из аустенита образуются равноосные зерна легированного феррита без заметного изменения концентрации, хрома в них. В интервале 450—270° аустенит превращается с образованием игольчатых кристаллов мартенситного типа. В обоих случаях имеет место переход решетки у-а, причем относительное смещение атомов при бесспорно бездиффузионном мартенситном превращении оказывается, вероятно, несколько большим, но в обоих случаях не превышает межатомного расстояния. Однако процесс в верхнем районе температур, протекающий по «нормальной» кинетике, согласно общепринятым представлениям, относится к процессам диффузионного типа, а в нижнем — к бездиффузионным.

При нагреве холоднодеформированных металлов и сплавов в процессе возврата и рекристаллизации обработки также происходят элементарные перемещения на расстояния, не превышающие межатомные. В то же время по распространенным представлениям процесс рекристаллизации есть процесс диффузионного, а возврата — бездиффузионного типа.

О том, что превращение аустенита в верхнем районе температур существенно отлично от мартенситного, свидетельствует различие в величинах энергии активации для этих процессов: десятки тысяч в первом случае и порядка тысячи калорий на грамм-атом — во втором. В примерно подобном же соотношении находятся теплоты активации возврата и рекристаллизации: 14000—15000 кал/г-атом и 45000—55000 кал/г-атом, соответственно. Столь существенное различие в величинах энергии активации позволяет утверждать, что диффузионные и бездиффузионные процессы, которые не различаются величиной элементарного атомного перемещения, различаются в чем-то другом.

Это другое — характер перемещения атомов. В случае процессов диффузионного типа переход от исходной к вновь образующейся решетке осуществляется путем многократного повторения процессов отрыва и присоединения одиночных атомов. По физической сущности этот процесс оказывается подобным элементарному процессу самодиффузии и диффузии. Поэтому энергия активации этих процессов оказывается близкой к энергии самодиффузии основного металла. Увеличение количества несовершенств, обусловливаемое технологической историей или повышением температуры, способствует ускорению процессов диффузионного типа. Характерным для бездиффузионных превращений является не одиночный перенос атомов от решетки исходной к вновь образующейся фазе, а коллективное направленное перемещение. Такого рода перемещения осуществляются достаточно просто в связи с наличием несовершенств типа дислокаций. С этим связаны низкие величины энергии активаций и кинетические особенности бездиффузионных процессов. Как будет показано ниже, движущими силами и диффузионных и бездиффузионных превращений являются одни и те же термодинамические факторы. Попытки объяснить возникновение бездиффузионных превращений обязательным появлением каких-либо напряжений проистекают из логической ошибки, меняющей местами причины и следствия.

Введение углерода в сплавы железа принципиально не изменяет характер протекания процессов превращения, который связан с изменением состояния металлической матрицы. Иными словами, повышенная подвижность атомов углерода и возможность их диффузии при температурах бездиффузионных превращений в сплавах железа не изменит характера превращений. Вместе с тем возможность перемещения углерода может существенно сказаться на изменении скорости протекания релаксационных процессов. А это в свою очередь приведет к изменению скорости протекания превращения и конечной структуры стали.

С учетом последнего замечания все превращения в стали могут быть разбиты на две группы:

А. Диффузионные

1. Образование аустенита.

2. Перлитное превращение.

3. «Высокотемпературный» отпуск.

Б. Бездиффузионные

1. Мартенситное превращение.

2. Превращение в промежуточном районе температур (игольчато-трооститное или бейнитное).

3. «Низкотемпературный» отпуск.

На превращение Б2 и, в определенных температурных условиях, на превращение БЗ, накладываются процессы диффузии углерода.

Эти виды превращений в стали рассматриваются в последующих главах. Предварительно рассматриваются данные о диффузии и самодиффузии в железе и его сплавах.

2. ДИФФУЗИЯ В СПЛАВАХ ЖЕЛЕЗА

Общие закономерности и теории диффузии рассматриваются в ряде монографий и обзоров. Приведем несколько основных определений.

Диффузия не обязательно связана с изменением концентрации. В металле, состоящем из одноименных атомов, происходит их передвижение в кристаллической решетке. Такого рода перемещение без изменения концентрации наблюдается в чистых металлах и твердых растворах и называется самодиффузией. Успешное исследование явления самодиффузии стало возможным благодаря прогрессу в области атомной техники и массовому получению радиоактивных изотопов различных элементов (так называемых «меченых» атомов).

Диффузия, сопровождающаяся изменением концентрации, происходит только в сплавах и называется гетеродиффузие й. Явление гетеродиффузии наблюдается, например, в процессе химико-термической обработки. Появление большинства новых фаз в процессе термической обработки стали связано с явлением гетеродиффузии.

Скорость протекания диффузионных процессов определяется в первую очередь (но не только) величиной коэффициента диффузии D. Последний численно равен количеству вещества, диффундирующего через единицу площади (например, 1 см2) в единицу времени (например, в 1 сек) при перепаде концентраций, равном единице. Размерность коэффициента диффузии выражается в см2/сек; см2/сутки и т. д. Очевидно, что чем больше значение коэффициента диффузии, тем быстрее, при прочих равных условиях, протекает процесс диффузии. Однако в значительном числе случаев условия протекания, а не абсолютное значение коэффициента диффузии, определяют скорость диффузионных процессов. Так, коэффициент диффузии углерода в Fea выше, чем в Feу, однако известно, что цементация стали проводится в аустенитном, а не в ферритном состоянии. Это связано с тем, что предельная растворимость углерода в Feу примерно в 100 раз превышает это значение для Fea. В связи со значительно большим насыщением аустенита углеродом создается несравнимо больший перепад концентраций, определяющий суммарную скорость протекания процесса цементации.

Следовательно, изменение величины коэффициента диффузии может однозначно определить результаты протекания диффузионного процесса, если при этом сохранились или слабо изменились граничные условия диффузии.

Коэффициент диффузии — объективная характеристика способности элементов к диффузии, — зависит от концентрации диффундирующего элемента и температуры (для сплава данного состава). На рис. 2 показана зависимость коэффициента диффузии углерода в аустените от концентрации углерода. При возрастании содержания углерода от 1 до 6% (атомн.) коэффициент диффузии увеличивается вдвое, а до 7% (атомн.) — почти в три раза. Ранее было показано, что величина коэффициента диффузии D увеличивается по мере приближения концентрации.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2011.11.01   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

11:58 Арматура во Владикавказе, Махачкале и Ростове

11:46 Арматура в Орле и Брянске

18:59 Продам дробленный графит, кокс, уголь, антрациты

13:31 Куплю свинец, олово, припой, цинк

12:43 Продаем подшипники для кондиционеров автомобилей

11:49 Грузоперевозки металла и негабаритных грузов по России

10:40 Лента стальная оцинкованная, холоднокатаная

09:15 Куплю Олово, Припой, Цинк, Баббит

08:28 Продам трубу 219x9 г/к восстановленную

12:53 Куплю Цинк Олово Припой

НОВОСТИ

22 Апреля 2018 17:06
Снос 86-летнего моста в американском штате Кентукки

18 Апреля 2018 08:29
Самые высокие американские горки, выполненные из стали (40 фото)

22 Апреля 2018 17:27
Добыча коксующегося угля ”Rio Tinto” в 1-м квартале упала на 53%

22 Апреля 2018 16:07
Добыча никеля на Камчатке за три месяца составила 1,7 тыс. тонн

22 Апреля 2018 15:23
Аргентинский импорт стали в 2017 году вырос на 58,1%

22 Апреля 2018 14:53
На Ново-Учалинском руднике запущена главная вентиляторная установка

22 Апреля 2018 13:37
Японский импорт стали в марте 2018 года упал на 9%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Электрический теплый пол - виды и основные компоненты

Кровли из гибкой черепицы - особенности и применение

Профессиональная перевозка металлоконструкций

Ремонт квартир в Москве с бесплатным выездом замерщика!

Изготовление металлоконструкций - распространенные типы

Специальные/полуавтоматические заточные станки для фрез и свёрл

Отделка фасада сайдингом - особенности материала

Мансардные окна - распространенные типы

Подкровельные пленки и мембраны

Автоматические приводы для разных типов ворот

Контроль расхода топлива на автотранспорте для бизнеса

Алюминий и медь - самые распространенные виды металлолома

Покрытия для пола в дизайне интерьеров

Аренда LIEBHERR LTM 1070

Анкерный и дюбельный крепеж

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

ПАРТНЕРЫ

Обратите внимание на широкий ассортимент металлопроката от нашего партнера https://scsmp.ru "Сибирского Центра Стали"

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2018 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.