Однако как в двухкомпонентной
системе не могут образовываться двухфазные области, так в
трехкомлонентной системе маловероятно образование трехфазной области.
При дальнейшем насыщении в диффузионном слое будут аустенит, состав
которого изменяется по линии 12—15 и карбид (Ре,
Ст)л
С, состав которого определяется линией 14—16 [45].
Аустенитно-карбидная зона в
цементованном слое практически возникает лишь при легировании стали
карбидообразующнми элементами, и в первую очередь хромом. Карбиды
начинают образовываться на поверхности по границам и стыкам зерен. С
течением времени выделение карбидов происходит и внутри зерна, двухфазная
область распространяется на некоторую глубину, а на поверхности при
цементации высоколегированных сталей возможно образование сплошного
карбидного слоя [44]. Избыточные карбиды имеют глобулярную форму. При
образовании аустенитно-карбидной зоны средняя концентрация углерода на
поверхности цементованного слоя значительно превышает предел
растворимости углерода в аустените Сшах. Образование карбидов
ведет к обеднению аустенита легирующими элементами. В пределах
аустенитно-карбидной зоны концентрация легирующих элементов в
аустените возрастает от поверхности вглубь, поэтому высокая
концентрация углерода в слое ведет к уменьшению прокаливаемое™. Это
связано с зародышевым действием карбидов на распад аустенита и понижением
его устойчивости за счет перехода легирующих элементов в карбид. При
насыщении азотом легированного феррита и стали при температуре диффузии
также возможно образование двухфазной зоны, состоящей из а-фазы и
нитридных фаз [32].
Следует отметить, что в случае
насыщении стали тем или другим элементом, образующим с железом твердые
растворы замещения (А1, Сг, Мо, 5] и др.), диффузионная подвижность
которых заведомо меньше подвижности углерода, тройные диаграммы фазового
равновесия использовать нельзя. Это объясняется тем, что в процессе
диффузии элемента в сплав его состав вблизи поверхностных зон непрерывно
изменяется вследствие диффузионного перераспределения элементов
сплава, и в первую очередь углерода (вторичный диффузионный
процесс).
В многокомпонентном
растворе изменение концентрации одного элемента сопровождается изменением
термодинамической активности других элементов, что вызывает их
перераспределение [40].
При насыщении стали элементами, не
образующими карбидов А1 и 5", а также бором, повышающим активность
углерода у поверхности, углерод оттесняется вглубь, к сердцевине. С другой
стороны, оттеснение углерода к сердцевине объясняется малой
растворимостью его в легированном феррите. В этом случае па поверхности
образуется безуглеродистая а-фаза, а подслой содержит повышенное
количество углерода. При насыщении железа карбидообразующнми элементами,
например хромом, понижающим активность углерода на поверхности, наоборот,
происходит встречная диффузия углерода из внутренних слоев к поверхности.
Как следствие этого на поверхности образуется сплошной слой карбидов.
Непосредственно за слоем карбидов образуется зона, обогащенная
углеродом, далее обезуглероженная зона и, наконец, сердцевина с исходным
содержанием углерода.
При диффузионной металлизации
стали, особенно легированной, действительное представление о фазовом
составе диффузионного слоя можно получить не по диаграммам состояния
сплавов, а лишь в результате рентгеноструктурного анализа
диффузионного слоя.
Факторы, влияющие на толщину диффузионного слоя
Толщина диффузионного слоя,
определяющая глубину упрочненного слоя, является наиболее важной
характеристикой химико-термической обработки. Толщина слоя определяется:
1) температурой насыщения, 2) продолжительностью процесса, 3) величиной
С0 и перепадом концентрации по глусуине слоя и 4) составом
стали.
В большинстве работ, посвященных
хнмико-термической обработке, кине-
