0,2

Оа08 O.Í2 N„„ О 0,1 лг NNi 0 Oßt oos««

0,2

0OfilO0,020 Nv

0,025 0,050 0,075 NCr 0 r OAOß /VCo 00,06 0,12 NAl

Рис. 4.6. Влияние легирующих элементов на коэффициент активности углерода в аустените (а—ж) и феррите (з) при определенной температуре, °С: а, б, e—a ~ 1000; е, г — 1050; д — 880

Выражение (4.8) справедливо при постоянном содержании углерода, так как повышение его атомной доли приводит к повышению коэффициента активности. Влияние атомной доли углерода в -у-Ре на коэффициент активности углерода при постоянном содержании марганца (4,04 % по массе) показано ниже:

Гс". 0,822 0,856 0,816 0,859 0,861 0,888

#С. 0,0149 0,026 0,0348 0,0495 0,051 0,053

На рис. 4.6, а—ж показано влияние легирования на коэффициент активности углерода в аустените, на рис. 4.6, з — влияние кремния на коэффициент активности углерода в феррите. Однако по причинам, рассмотренным ранее, качественно легирующие элементы одинаково влияют на изменение активности угле-66

рода в аустените и феррите, разница может быть только в количественных переменах показателя активности.

Для рассмотрения процессов диффузии углерода в сварных соединениях разнолегированных или разнородных по структурному классу сталей при их нагреве в процессе эксплуатации или при термообработке в межкритическом интервале температур следует кратко остановиться на различии термодинамической активности углерода в феррите и аустените нелегированных и легированных сталей.

Различие в энергетическом состоянии атомов железа в кристаллических решетках а и V» а также различие в энергии полей межатомных участков этих кристаллических форм железа приводит к тому, что внедренный атом углерода в аустените и феррите имеет различную энергию связи и по-разному взаимодействует с атомами железа. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что в а-Ре углерод энергетически закреплен слабее, чем в 'у-Ре, и поэтому при определенных условиях (температуре, содержании других элементов и пр.) его активность в феррите намного выше, чем в аустените. В соответствии с этим растворимость углерода в феррите ниже, чем в аустените. Поэтому, если при какой-либо температуре существуют ферритные и аустенитные участки (зерна, поверхности), а это, в частности, может иметь место при нагреве в интервале температур Лсх— Ас3, то углерод будет перемещаться из феррита в аустенит до установления равновесной концентрации при данной температуре:

где Сс — концентрация углерода в аустените; с* — концентрация углерода в феррите; К. — коэффициент пропорциональности;

— активность углерода в аустените; ас — активность углерода в феррите.

Коэффициент пропорциональности К. зависит в основном от температуры, влияния легирующих элементов (если они содержатся в стали) на показатели активности углерода в рассматриваемых фазах и содержания в них углерода.

Оценивая влияние диффузионных процессов на строение и свойства сварных соединений, следует также иметь в виду их значение для рекристаллизации металла, подвергшегося деформации в процессе сварки, для химической неоднородности в различных участках зоны сварки и для проникания в зону сварного шва водорода.

Рекристаллизация, во многом определяющая свойства сварных соединений, при сварке давлением связана с процессом самодиффузии атомов металла, представляющего основу сплава (для стали — с самодиффузией железа). Ускорить процесс ре-