экспоненты, которые выражают зависимость развития диффузионных процессов от времени и температуры. Имеются даже предложения вычислять возможность появления в зоне сплавления разнородных сталей рассматриваемой неоднородности и определять ее степень, т. е. ширину прослоек, используя известные уравнения обычной диффузии.

Одним из исследований, результаты которых не согласуются с установившимся представлением о механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей, является исследование автора, показавшее, что изменение содержания углерода в этой зоне не подчиняется закономерности изменения скорости его диффузии (см. гл. III, §1). На этом основании автором сделан вывод, что изменение содержания углерода в зоне сплавления разнородных сталей при ее нагреве не всегда представляет собой процесс обычной диффузии.

Исходя из установившегося представления, трудно объяснить также резкое различие степени структурной неоднородности, часто наблюдаемое в разных участках одного и того же шлифа.

Известны и другие случаи, когда явления, развивающиеся по экспоненциальному закону, не согласуются с процессом обычной диффузии. Например, установлено, что при пайке металла с керамическими материалами наблюдаемый в зоне спая переходный слой образуется по закону экспоненты. Вместе с тем прочность спая в значительной степени зависит от факторов, которые не должны сказываться на развивающихся здесь диффузионных процессах [64]. На этом основании авторы указанной работы также высказывают мнение, что в переходном слое, образующемся при пайке металла с керамикой, происходит не простая диффузия атомов металла в керамику, а более сложный процесс.

Анализируя теоретические положения диффузии, можно также показать, что указанное в литературе удовлетворительное совмещение изменения ширины обезуглероженной прослойки в зависимости от времени выдержки с параболой и в зависимости от изменения температуры — с экспонентой является недостаточным аргументом для категорического утверждения о простом диффузионном механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей. Несомненно, диффузионный механизм здесь составляет основу, но осуществляется он по более сложному закону, чем принятый в настоящее время для обычной диффузии элементов.

Параболический закон изменения толщины (ширины) диффузионного слоя во времени бесспорно справедлив только для случаев атомной диффузии, которая происходит в пределах одной фазы (однофазная диффузия) и завершается образованием твердого раствора с решеткой растворителя. Структурная неоднородность в зоне сплавления разнородных сталей вызывается реактивной диффузией углерода, т. е. такой диффузией, в результате которой образуется новая фаза — карбид.

Для определения параметров реактивной диффузии нельзя непосредственно применять законы атомной диффузии. Они могут быть справедливыми лишь при соблюдении определенных пограничных условий и только для некоторых случаев реактивной диффузии 1941. Таким условием является линейное падение концентрации диффундирующего элемента в пределах диффузионного слоя. Необходимо, кроме того, чтобы разность концентраций на обеих границах слоя при данной температуре была постоянной.

Следует отметить, что известные уравнения диффузии выведены с рядом допущений, в силу чего они могут отражать не все случаи диффузионных процессов. Так, параболический закон изменения ширины диффузионного слоя с изменением температуры установлен с учетом того, что коэффициент диффузии в данной среде и при данной температуре является постоянным. Известно, однако, что в большинстве случаев этот коэффициент существенно изменяется с изменением концентрации диффундирующего элемента, уменьшаясь с ее увеличением. Например, коэффициент диффузии углерода в у-железе изменяется от 2,5 • 10 "7 см2/с при концентрации этого элемента 0,15% до 7,7 • 10~7 см2/с при концентрации 1,4% [118].

Другое допущение, которое принято при выводе уравнений диффузии, состоит в том, что диффузионные процессы определяются только градиентом концентрации. Такое допущение действительно только для идеальных растворов. В реальных же растворах, и тем более в многокомпонентных системах, к которым, исходя из общей терминологии теории диффузии, следует отнести зону сплавления разнородных сталей, диффузионные процессы (направление и их скорость) определяются не градиентом концентрации, а градиентом химического потенциала системы, в которой они происходят. Иными словами, направление и скорость диффузии здесь будут определяться не разностью концентраций диффундирующего элемента, а разностью его активностей в сопрягаемых средах. При этом диффузия будет происходить в направлении, которое приводит систему в состояние с минимальной свободной энергией. Поэтому диффузионные процессы в зоне сплавления разнородных сталей могут происходить даже в сторону отрицательного градиента концентрации, т. е. здесь может иметь место так называемая «восходящая» диффузия [83].

Кроме того, как показали последующие исследования, на диффузионные процессы оказывает влияние ряд других факторов» которые не учитываются существующими уравнениями диффузии. Например, на диффузии в твердых металлах сказывается тип кристаллической решетки [75] — в металлах с некубической решеткой коэффициент диффузии будет разным в различных направлениях. Оказывают влияние на развитие диффузионных процессов и такие несовершенства в строении реальных металлов, как вакансии и дислокации. Имеется много сведений о том, что на диффузию в поликристаллическом металле заметное влияние оказывает наличие