второй. Это может иметь важное значение, так как факторы, вызывающие обезуглероживание и науглероживание металла, существенным образом отличаются от факторов, изменяющих содержание углерода в твердом растворе. К сожалению, в настоящее время нет еще метода, с помощью которого можно экспериментально подтвердить указанное предположение.

Что касается механизма образования рассматриваемой неоднородности, то многочисленные исследования показывают, что основу его действительно составляет перемещение углерода из менее легированного металла в более легированный, вызываемое меньшим содержа-

Меневлегиро банный метая

юлее лееиро-

Менее легироВанный ме олл

Рис 42. Принятая схема перемещения углерода в зоне сплавления разнородных сталей:

а — исходное состояние: б — после образования структурной неоднородности: С0 —общее содержание углерода; Ст 0 — содержание углерода в твердом растворе.

Рис. 43. Схема возможного изменения концентрации углерода в зоне сплавления разнородных сталей:

С0■ о — общее содержание углерода в

сплавляемых металлах; С0; С0 — изменение содержания углерода в результате его перемещения нз менее легированного метал~

ла в более легированный; С™р', р — со-твердом растворе сплавляемых металлов; сс ; Сс — изменение содержания углерода в твердом растворе менее легированного металла.

держание углерода

нием этого элемента в твердом растворе более легированного металла. Согласно общей теории сплавов, углерод в стали может находиться в растворенном виде либо в виде химического соединения с другими элементами, входящими в ее состав. В условиях производства и обработки стали реакции, связанные с распределением элементов в отдельных фазах, не могут закончиться полностью в соответствии с простым химическим сродством. Поэтому углерод в стали, как правило, распределяется между твердым раствором и химическим соединением в пропорции, определяемой константой равновесия, а также составом стали и условиями ее обработки.

Наиболее распространенными химическими соединениями углерода в стали являются карбиды легирующих элементов. Следовательно, количество углерода в твердом растворе будет зависеть от содержания в ней элементов, способных образовывать карбиды. При этом сказывается не только количество таких элементов, но и их природа. При малом содержании углерода в стали и значительном количестве карбидообразующих элементов основная масса его будет связана в карбиды. Количество углерода в твердом растворе существенно уменьшается и тогда, когда сталь легируется карбидо-образующими элементами с более высокой степенью сродства к нему. Этим и обусловлено то обстоятельство, что в твердом растворе более легированного металла содержится меньше углерода, чем в твердом растворе менее легированного металла даже в том случае, если количество этого элемента в первом больше, чем во втором.

Механизм перемещения углерода в зоне сплавления разнородных сталей можно представить следующей схемой. С появлением условий, увеличивающих подвижность атомов, углерод перемещается из менее легированного металла в более легированный, так как в твердом растворе последнего содержание этого элемента меньше. В результате концентрация углерода в твердом растворе менее легированного металла становится меньше равновесной. Если этот металл имеет недостаточно стойкие (в создавшихся условиях) карбиды, последние частично диссоциируют и нарушенное равновесие восстанавливается. При этом несколько уменьшается общее содержание углерода в менее легированном металле. Процесс этот будет повторяться до тех пор, пока не установится равновесие, отвечающее создавшимся новым условиям.

Вызываемые рассмотренным процессом диссоциация карбидов и снижение углерода в менее легированном металле сначала происходят непосредственно у линии сплавления, а затем постепенно распространяются на более удаленные участки. В результате через соответствующее время в зоне сплавления со стороны менее легированного металла образуется обезуглероженная прослойка. Переместившийся в более легированный металл углерод связывается в термодинамически более стойкие карбиды, которые располагаются непосредственно у линии сплавления, образуя постепенно уширяющуюся науглероженную прослойку.

Следует отметить, однако, что результаты некоторых исследований не согласуются с установившимся представлением о механизме образования структурной неоднородности, характерной для нестабильной зоны сплавления. Согласно этому представлению, перемещение углерода в зоне сплавления разнородных сталей происходит по законам обычной диффузии. Основанием для такого утверждения явились экспериментальные данные, показывающие, что изменение ширины обезуглероженной прослойки с изменением, времени выдержки зоны сплавления при высокой температуре, а также с изменением температуры, до которой она нагревается, описывается дифференциальными уравнениями параболы и