Основной параметр диффузии —
скорость переноса массы перемещающегося элемента, металла через
единицу площади сечения за единицу времени. В общем виде основным стимулом
перемещения растворенного вещества служит разность его концентраций в
соседних объемах и стремление к равномерному, равновесному распределению.
В этом случае масса перемещающегося вещества М пропорциональна разности
концентраций йс и обратно
пропорциональна интервалу расстояния, на котором имеет место градиент
концентрации
(1)Коэффициент пропорциональности
Б — коэффициент
диффузии характеризует количество вещества в граммах или молях,
перемещающееся через единицу площади (см2) в 1 с при градиенте
концентрации сЫйх, равном
единице. Знак минус показывает, что диффузия идет в направлении уменьшения
йс/йх.
Выражение (1) характеризует
первый закон диффузии (1-й закон Фика), связывающий массоперенос с
перепадом концентрации диффундирующего элемента. Коэффициент диффузии
В (см2/с) —
очень важный показатель процесса диффузии. Для данной температуры он
зависит в основном от природы растворителя и диффундирующего
вещества. Зная, например, коэффициенты диффузии различных элементов в
а- и у-железе, можно судить о способности соответствующих растворов к
гомогенизации или, наоборот, к гетерогени-зации во время пребывания при
той или иной температуре, что имеет значение для регулирования
термообработки и свойств, а также химической и механической неоднородности
сварных соединений.
Особенно сильно коэффициент
диффузии зависит от температуры
(2)или
(3)где 7? — газовая постоянная,
равная 1,987 кал/моль, °С; Т
— температура, К; <2 — энергия активации диффузии,
кал/моль; зависит от энергии связи диффундирующего атома в
решетке растворителя, чем выше С},
тем сильнее удерживается атом в первоначальной позиции и тем
ниже Б и меньше
скорость диффузии. £>о — пред-экспоненциальный множитель,
зависящий от типа кристаллической решетки:
Рис. 35. Схемы механизма перемещения
атомов при диффузии:, ..
а — по вакансиям; б
— по междуузлиям 
'
64
