 атомы, дислокации, граничные поверхности, микротрещины и т. п.). В случае компактных металлов наибольшая дефектность наблюдается в поверхностных слоях, которые в связи с этим обладают повышенной энергией и являются более неустойчивыми в термодинамическом отношении. Из-за наличия повышенной концентрации вакансий на поверхности металла его атомы обладают остаточным сродством по отношению к внешним диффундирующим атомам. С термодинамической точки зрения адсорбированные поверхностью металла атомы легирующего элемента удерживаются на ней благодаря стремлению системы к понижению запаса свободной поверхностной энергии.
Особенности строения порошковых металлов интенсифицируют диффузионные процессы, повышают коэффициент диффузии. Поэтому факторы, связанные с особенностями порошковых изделий, будут оказывать влияние на кинетику насыщения. Если в кованых сталях диффузия атомов насыщающего элемента происходит только от поверхности изделия к сердцевине по зерну и межзеренным (межфазным) границам (рис. 9.2, а), то в порошковых, изделиях насыщение одновременно осуществляется через поверхность изделия и через поверхность пор по межзеренньш и межчастичным границам (рис. 9.2, б). Поэтому в порошковых изделиях необходимо различать два слоя — слой насыщения и диффузионный слои.
Слой насыщения, обусловлен пористостью и газопроницаемостью изделий и при определенном сочетании и характере пор (открытые, закрытые) может быть распространен по всему объему изделия (сквозное насыщение). В связи с тем, что насыщение через поверхность пор происходит менее интенсивно, чем через поверхность изделия и со временем замедляется, из-за залечивания пор, концентрация насыщающего элемента от поверхности внутрь будет уменьшаться, хотя и в этом случае наблюдается объемное насыщение.
Второй слой — диффузионный слой. Его величина определяется способностью атомов легирующего элемента диффундировать в металлическую матрицу изделия. В связи с тем, что порошковые металлы отличаются повышенной дефектностью кристаллической структуры, скорость насыщения за счет диффузии, в порошковых сталях будет значительно больше, чем в кованых.
Механизм диффузии в порошковых сталях при насыщении аналогичен диффузии атомов легирующего элемента при насыщении кованых сталей, т. е. проникновение их может происходить
|
