Механизм формирования диффузионного слоя

Есть два фактора, которые влияет на структуру диффузионного слоя:

1. стремление системы образовывать равновесные фазы соответствии с соответствующими диаграммами состояния – термодинамический фактор.

2. кинетический фактор, обусловлено скоростью роста фаз, что может привести к изменениям некоторого строения фаз.

Первым этапом диффузионного насыщения обычно является насыщение твердого раствора при цементации. В первую очередь происходит насыщение углеродом А-та. Предельной концентрацией на поверхности является концентрация ES.При азотировании в первую очередь насыщается Ф, до придельной концентрации точки 1. Дальнейшее насыщение твердого раствора не происходит.

На поверхности зарождается новая фаза, содержащая большое количество диффундирующего элемента. При цементации, такой фазой является Ц, а при азотировании выше 600^оС – это азотистый А.

Концентрация на границе раздела двух фаз изменяется скачком. Двухфазные области образовываться не могут, так как в них фазы при t=const имеют постоянные составляющие.

Формируются слои из тех фаз, в которых имеется область гомогенности. Это обеспечивается наличие градиента концентрации при формировании слоя. При азотировании после придельного насыщения азотистого А, следующей фазой будет γ΄-фаза Fe₄N. После насыщения этой фазы Азотом, зарождается и растет ε – фаза. Зарождение и рост новой фазы происходит в соответствии с теми же закономерностями, что и при фазовых превращениях. А именно образование зародышей происходит с помощью флуктуации. В обязательном порядке соблюдаются ориентационные и размерностные соответствия. Таким образом, по ходу образования фаз, соблюдается их порядок в соответствии с диаграммой состояния. Схематически этот порядок можно рассматривать так:

Каждый формирующийся слой должен обязательно иметь область гомогенности. При температуре азотирования больше 600^оС азотированный слой состоит из четырех фаз: α,γ,γ΄,ε. При охлаждении фазовый состав будет меняться: из α – твердого раствора выпадает γ΄ - фаза. Γ – фаза распадается на эвтектоид (α+γ΄). Из ε – фазы может выделяться избыточная γ΄ - фаза. При охлаждении фазовый состав слоя будет меняться.

Вывод: при основополагающем влиянии термодинамического фактора при любой температуре, состав и структура сплава будет соответствовать диаграмме состояния.

Дата добавления: 2015-03-29