Главная / Теория термической обработки металлов / Химико-термическая и термомеханическая обработки / Химико-термическая обработка / Особенности строения диффузионной зоны

Особенности строения диффузионной зоны


Диффузионную зону на шлифе можно выявить травлением благодаря измененному химическому составу поверхностного слоя. В однофазной зоне концентрация плавно изменяется от поверхности в глубь изделия (смотрите рисунок Распределение концентрации в однофазной зоне), и поэтому под микроскопом граница такой зоны размыта или чаще вообще не выявляется.

Если диффузия сопровождается фазовыми превращениями, то строение диффузионной зоны резко отличается от структуры глубинных слоев. Различие в типе решеток и скачок концентраций на границе новой и исходной фаз обусловливают резкую разницу в травимости по обе стороны от этой границы или способствуют вытравливанию самой границы в виде так называемой диффузионной линии.

Расстояние от поверхности изделия до границы с исходным раствором (L1 на рисунке Распределение концентрации элемента В) обычно принимают за условную глубину диффузионной зоны (фактически глубина ее L2 больше на величину слоя исходного твердого раствора измененного состава).

Кристалы новой фазы, образующейся в диффузионной зоне, имеют столбчатую форму.
Объясняется это тем, что кристаллы новой фазы растут только у границы слоев разных фаз, где из-за диффузионного притока элемента поддерживается пересыщенность исходной фазы. По мере продвижения границы слоев в глубь изделия растут в этом направлении и кристаллы новой фазы.


Микроструктура диффузионной зоны

Микроструктура диффузионной зоны

Микроструктура диффузионной зоны после насыщения железа молибденом
при 1200 °С в течение 12 ч. X 200 (Г. Н. Дубинин).


Если при охлаждении с температуры химико-термической обработки происходит фазовое превращение, то столбчатые кристаллы фазы, образовавшейся при диффузионном насыщении, заменяются равноосными кристаллами фаз, появляющихся при охлаждении.

Диффузия по границам зерен идет быстрее, чем в их теле, и поэтому при химико-термической обработке иногда можно наблюдать более глубокое проникновение диффундирующего элемента по границам зерен исходной фазы и выделение здесь в виде сетки кристаллов новой фазы. Однако при сравнительно высоких температурах, при которых обычно и проводят химико-термическую обработку, разница в скоростях диффузии по границам и телу зерен нивелируется.

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