деляющих образование структурной неоднородности в нестабильной зоне сплавления разнородных сталей. Подтверждением ска занному могут быть исследования наплавок, выполненных аустс нитной проволокой Св-Х25Н13 на армко-железо и углеродистую сталь марки СтЗ. В некоторых наплавках увеличивали содержание углерода путем введения в них графита в виде порошка. Это сделано потому, что в большинстве случаев сварки разнородных сталей в высоколегированном металле углерода содержится меньше, чем в сплавляемом с ним менее легированном металле, на основании чего, по-видимому, рассматриваемый фактор и принят как определяющий образование и степень развития структурной неоднородности в нестабильной зоне сплавления разнородных сталей. В табл. 5 приведено содержание углерода в металле исследованных соединений. Исследованию подвергали наплавки, выдержанные в течение 300 ч при температуре 600° С.

5. Содержание углерода, %, в аустеиитиом и неаустеиитиом металле исследованных соединений_

Полученные результаты показали, что даже при таком весьма малом содержании углерода в неаустенитном металле как 0,04% в зоне сплавления его с аустенитной сталью после длительной выдержки соединения при высокой температуре обнаруживается заметное развитие структурной неоднородности. Образования ее здесь нельзя ожидать, если исходить из положения, что перемещение углерода в зоне сплавления разнородных сталей обусловливается «общим содержанием этого элемента в сплавляемых металлах. В рассматриваемом сочетании сплавляемых металлов общее содержание углерода в менее легированном металле (армко-железо) значительно ниже, чем в более легированном (аустенитном) металле, например 0,04% в первом и 0,44% во втором. В связи с этим нет оснований ожидать перемещения углерода из армко-железа в аустенитную •сталь.

Еще более трудно объяснить, исходя из указанного представления, образование отчетливо выраженной неоднородности в наплавках, где аустенитный металл дополнительно легирован углеродом. В этих наплавках общее содержание углерода в аустенитном металле в 3,5—-11,0 раз больше, чем в сплавленном с ним неаустенитном металле. Если исходить из установившегося представления, то образование здесь неоднородности должно свидетельствовать о перемещении углерода из металла с меньшим содержанием этого элемента в металл, содержащий углерода больше.

Образующуюся неоднородность структуры в зоне сплавления исследованных сочетаний металлов можно объяснить, если исходим, из уточненного [65] представления о закономерности перемещения углерода в зоне сплавления разнородных сталей, заключающегося в том, что оно здесь вызывается различием не общего содержания этого элемента в сплавляемых металлах, а его термодинамических активностей в них.

Такое представление наиболее полно отражает действительный механизм этого процесса, так как перемещение углерода в зоне сплавления разнородных сталей относится к процессам в многокомпонентной системе. Согласно общим положениям физической химии в этой системе, как и вообще в реальных растворах, направление и скорость любых диффузионных процессов определяется не градиентом концентрации диффундируемого элемента, как это имеет место в идеальных растворах, а градиентом его химического потенциала или термодинамической активности. Лишь замена действительной концентрации элемента эффективной концентрацией или термодинамической активностью позволяет использовать закономерности идеальных растворов для реальных систем.

При указанном представлении в зоне сплавления разнородных сталей может быть справедливым предположение [1081, что в системе, состоящей более чем из двух компонентов, данный элемент не всегда стремится диффундировать в область меньших концентраций; в рассматриваемом случае отклонение от идеальных растворов может быть настолько велико, что градиент концентрации и градиент химического потенциала или градиент активности могут иметь различные знаки, в силу чего будет происходить отрицательная «восходящая» диффузия.

Если исходить из указанного уточненного представления, то причиной перемещения углерода в зоне сплавления разнородных сталей следует считать меньшее содержание углерода в твердом растворе более легированной стали, чем в твердом растворе сплавленной с ней менее легированной. В таком случае образование и степень развития рассматриваемой неоднородности должна определяться также и теми факторами, которые изменяют содержание углерода в твердом растворе стали.

Количество углерода в твердом растворе зависит от содержания в стали элементов, способных образовывать карбиды. Чем больше в ней карбидообразующих элементов и чем выше их сродство к углероду, тем меньше его будет содержаться в твердом растворе. Следовательно, наличие в одном из сплавляемых металлов более высокого по сравнению с другим содержания элементов, способных образовывать карбиды, или элементов с более сильным сродством к углероду, чем железо или другие карбидообразующие элементы, содержащиеся во втором сплавляемом металле, действительно может быть одним из тех факторов, которые определяют образование и степень развития структурной неоднородности, наблюдаемой

97