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

12:01 Производим и реализуем винтовые сваи

10:11 Техническое освидетельствование и испытания стеллажей

12:46 Трубы 159х8

12:46 Трубы 159х6

12:44 Трубы 76х6

12:41 Трубы 60х5

15:41 TransSteel2200 компактный сварочный инверторный источник

19:45 Zinc powder 66 isotope Zn-66

11:26 КСМ:Лайн - сериализация и агрегация выпускаемой продукции

11:22 Труба б/у 530х8

НОВОСТИ

22 Мая 2018 17:07
Аппарат для точечной сварки из микроволновки

20 Мая 2018 17:53
Самые необычные скульптуры из металла (21 фото)

24 Мая 2018 11:03
”Электроцинк” готовит к запуску новый конечный абсорбер

24 Мая 2018 10:13
”Загорский трубный завод” представил новую концепцию развития рынка труб в ППУ изоляции

24 Мая 2018 09:49
Горняки Приамурья добыли за четыре месяца года 1,2 млн. тонн угля

24 Мая 2018 08:07
”ММК” начнет выпуск проката для условий Крайнего Севера

23 Мая 2018 17:02
”Атоммаш” отгрузил оборудование для крана ”Витязь”

НОВЫЕ СТАТЬИ

Основные направления проектирования холодильных камер

Идеи для интересного проведения праздника

Как проводится гибка металла в условиях промышленного предприятия

Концентрация и расход пергидроля для очистки бассейна

Рентабельная торговля: как выбрать оптимальные стеллажи для магазина

Стальные вентиляционные решетки: виды, конструктивные и стилевые нюансы

Подъемное складское оборудование - распространенные типы

Пломбы для опломбирования

Бетонные лотки от DRENLINE – ваше эффективное решение задачи строительства водоотвода

Входные металлические двери с отделкой МДФ

Фланцы ГОСТ 12820-80: преимущества и особенности продукции

Особенности выбора и классификация металлочерепицы

Профнастил для забора - какой бывает и как его отличить от других видов

Профнастил в строительстве - основные виды и использование

Профнастил, как выбрать его правильно?

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.