яин и кремний. Небольшая энергия
активации диффузии алюминия в у-железо, вероятно, связана с малой атомной
массой (26,98) и сравнительно высоким коэффициентом всестороннего
сжатия 1,49- 10е см2/кг против 0,3—0,9'Ю6
см2/кг для других элементов замещения. Сравнительная легкость
диффузии кремния в а-же-лезе может быть объяснена тем, что вакансии легче
обмениваются с его атомами, чем с атомами других элементов
[29].
Во многих случаях с увеличением
различия атомных размеров Д/? и химической природы основного металла
и диффундирующего элемента скорость гетеро-диффузии не уменьшается, а
возрастает. Искажения решетки вблизи примесного атома за счет Д/?, видимо,
делают переход его в вакансию более легким, чем атома основного металла.
Подобная зависимость имеет место при диффузии элементов второй, третьей и
четвертой групп (Бп, 51, А1, 2п) в медь, а также при
диффузии примесей в никель и серебро [10].
Данных о влиянии легирующих
элементов на константы диффузии й0 и (2 элементов
замещения в железе очень мало.
Энергия активации в ккал/(г- атом)
определена при хромировании низкоуглеродистой стали (0,05—0,07% С),
содержащей Т1, 1ЧЬ и V в количестве 1,0 [16]: <г#
= 63,8, = 65,5, = 6] д ^с* =
68Д
При реактивной диффузии нередко в
диффузионном слое образуются фазы на основе твердого раствора вычитания.
Диффузионное перемещение металлов в твердых растворах вычитания протекает
по сравнению с твердыми растворами замещения сравнительно легко, поскольку
в них имеются в большом количестве вакансии.
Влияние структурных несовершенств на диффузионные процессы
Как показали многочисленные
исследования [10], все структурные дефекты вакансии, границы зерен и
субграницы, внешняя поверхность, дислокации и т. д. оказывают влияние на
диффузионную подвижность атомов. При химико-термической обработке
реализуется как объемная диффузия (в толще каждого зерна), которая дает
основной вклад в диффузионный поток, так и диффузия по границам зерен
1.
Диффузия вдоль границ зерен
происходит с гораздо большей скоростью, чем в объеме зерна. Это
объясняется тем, что высокоугловые границы независимо от их физической
модели содержат повышенную концентрацию вакансий и нарушений
периодичности расположений атомов, что увеличивает вероятность атомных
переходов и уменьшает энергию активации диффузии. Энергия активации
диффузии по границам зерна составляет —0,5—0,7 от энергии активации
по объему зерна.
Влияние границ зерен особенно
велико прн низких температурах диффузии. В этих условиях снижается не
только С),
но и й0. При
высоких температурах (0,85—0,95ТПЛ)
роль границ в общем диффузионном потоке сравнительно
невелика.
На скорость диффузии по границам
зерен оказывают значительное влияние взаимная разориентировка зерен и нх
величина [10].
Таким образом, чем мельче зерно,
тем больше протяженность границ, тем быстрее происходит диффузия и прн
прочих равных условиях толщина диффузионного слоя оказывается
большей.
Поскольку границы зерен,
по-видимому, являются основными поставщиками вакансии в металлах,
измельчение зерна должно приводить к увеличению "Числа вакансии и
облегчать диффузию в объеме зерна элементов замещения. Аналогичное
влияние оказывает пластическая деформация, облучение тяжелыми частицами с
большой энергией (нейтроны, протоны и т. д.). Отсос элемента,
диффундирующего по границам зерен в объем зерен (так называемый
боковой поток), осуществ-
