Энергия активации диффузии

Энергия активации диффузии Q обеспечивает переход атомов из одного положения в решетке в другое. Необходимый для такого перехода избыток энергии приобретается атомом от его соседей благодаря тому, что атомы непрерывно обмениваются кинетической энергией. Так как величина энергии активации входит в показатель степени, то она очень сильно влияет на величину коэффициента диффузии.

Энергия активации диффузии элементов, растворенных по способу внедрения, меньше, чем у элементов, растворенных по способу замещения. Поэтому последние диффундируют медленнее.

Например, легирующие элементы, растворенные в аустените по способу замещения, обладают значительно меньшей диффузионной подвижностью, чем углерод, растворенный в железе по способу внедрения.

Энергия активации диффузии углерода в аустените среднеуглеродистой стали равна приближенно 31 000 кал/гатом, а энергия активации диффузии в аустените важнейших легирующих элементов обычно превышает 60000 кал/гатом. Скорость диффузии углерода в аустените на несколько порядков больше скорости диффузии важнейших легирующих элементов.

Некоторые легирующие элементы (Cr, Mo, W и др.) не только сами медленно диффундируют, но и замедляют диффузию углерода в аустените. Например, в стали с 0,4% С энергия активации диффузии углерода равна примерно 31 000 кал/гатом; добавление в эту сталь 2,6% Cr повышает энергию активации диффузии углерода до 37 000 кал/гатом. 

Слитки из углеродистых сталей обычно не подвергают гомогенизационному отжигу, так как в них при нагревании под горячую обработку давлением из-за быстрой диффузии углерода в аустените дендритная ликвация успевает исчезнуть.

Легированные стали для устранения внутрикристаллитной ликвации и растворения неравновесного избытка карбидов эвтектического происхождения приходится подвергать специальному нагреву — гомогенизационному отжигу при температурах 1050 — 1250 °С.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Гомогенизация с нагревом выше температуры неравновесного солидуса

В некоторых случаях степень гомогенизации, проводимой при температурах вблизи неравновесного солидуса, но ниже его, может оказаться недостаточной. Необходимая полнота гомогенизации при этом или вообще не достигается, или достигается при таких длительных выдержках, которые неприемлемы в производстве. Кроме того, всегда желательно сокращение времени гомогенизации. Поэтому весьма заманчива возможность проведения гомогенизационного отжига при температурах выше неравновесного солидуса….

Сильный пережог изделий тонкого сечения из стали, меди и медных сплавов

Хорошо известен также сильный пережог изделий тонкого сечения из стали, меди и медных сплавов при чрезмерно высокой температуре или большой выдержке в окислительной атмосфере. Такой пережог вызван проникновением кислорода по границам зерен насквозь через все сечение изделия и образованием окислов на межзеренных границах: показатели пластичности при этом могут упасть до нуля. В совершенно иных условиях…

Процессы гомогенизации при отжиге с нагреванием выше точки неравновесного солидуса

Процессы гомогенизации при отжиге с нагреванием выше точки неравновесного солидуса идут гораздо быстрее, чем при обычном отжиге ниже солидуса. Например, у дуралюмина Д16 температура неравновесного солидуса равна примерно 508 °С, а равновесного — около 530 °С (при разных составах в пределах допусков для одной марки сплава значения температуры солидуса могут несколько различаться). Время растворения неравновесного…

Недостаток отжига с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса

Основной недостаток отжига с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса — значительно более быстрое развитие пористости. К причинам, вызывающим развитие пористости при обычном отжиге, здесь можно добавить еще и следующую (по Е. Д. Захарову). Твердый раствор на базе алюминия при быстрой кристаллизации слитка пересыщается водородом. Зависимость объемной доли Зависимость объемной доли пор V от продолжительности τ…

Литые сплавы

Главное изменение свойств при гомогенизационном отжиге — повышение пластичности литого сплава. При выборе режима отжига слитка показатели пластичности следует измерять не при комнатной температуре, а при температуре первой операции горячей обработки давлением. Если, например, слитки сплава Д16 предназначены для прессования, то показатели пластичности следует определять при температуре прессования, равной 400 °С. Механические свойства фасонной отливки…