Диффузионная подвижность

5. Диффузионная металлизация........... 338

5. ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ

Диффузионная металлизация — процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. При насыщении хромом этот процесс называется хромированием, алюминием — алитированием, кремнием — силицирова-нием и т. д. Комбинированные процессы, заключающиеся в одновременном насыщении хромом и алюминием, или хромом и вольфрамом, называют хромоалитированием, хромовольфрами-рованием и т. д.

Диффузионная металлизация

Диффузионная металлизация — это процесс насыщения поверхности стали каким-либо металлом или другим элементом. Для этого применяют Сг (хромирование), А1 (алитирование), Si (силицирование), В (борирование) и др. Диффузионная металлизация может производиться в твердых, жидких и газообразных средах.

ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ — см. Металлизация.

Диффузионная металлизация — насыщение поверхностного слоя стали алюминием, хромом, кремнием, бором с целью придания стали высокой жаропрочности, антикоррозионных свойств и износостойкости.

Диффузионная металлизация — Методы — Характеристики 324, 325

Диффузионная металлизация

238. Общая характеристика основных видов химико-термической обработки стали: цементация, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация..............369

Диффузионная металлизация — процесс насыщения поверхностей стальных деталей различными металлами. Наиболее часто применяют металлизацию алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (си-лицирование), бором (борирование). Одновременное насыщение поверхностей хромом и алюминием или хромом и вольфрамом называют хромоалитированием, хромоволь-фрамированием. В результате диффузионной металлизации повышаются жаростойкость (окалиностойкость) до 1100 °С, износостойкость, твердость (до HV 2000) и коррозионная стойкость стальных деталей. Насыщение проводят в твердых, жидких и газообразных средах при 1000—1200 °С.

диффузионная подвижность его в феррите значительно превышает диффузионную способность в аустените. Поэтому при температурах у -» а превращения в шве образуется свободный диффузионно-подвижный водород, который начинает относительно свободно пере-

При высоком отпуске по границам зерна происходит более ускоренное (в сравнении с объемом зерна) карбидообразование и насыщение карбидной фазы марганцем, хромом, а также образование специальных карбидов (при соответствующей легированности). Этот процесс приводит к обеднению карбидообразующими элементами приграничных слоев зерна. При последующем медленном охлаждении (или во время выдержки при 500—520°С) происходит обогащение этих приграничных слоев фосфором, так как при температурах ниже 600°С фосфор приобретает стремление к диффузионному перераспределению в направлении участков, обедненных карбидообразующими элементами (явление восходящей диффузии), а диффузионная подвижность атомов фосфора при этих температурах достаточно велика. В итоге сталь охрупчивается из-за ослабления прочности межзеренных сцеплений.

Поэтому при больших степенях переохлаждения (низких температурах) вследствие уменьшения скорости диффузии (коэффициента диффузии D) (рис. 22) образование зародышей и их рост затруднены. Вследствие этого, число зародышей и скорость их роста уменьшаются. При очень низких температурах (большой степени переохлаждения) диффузионная подвижность атомов столь мала, что большой выигрыш объемной свободной энергии AF при кристаллизации оказывается недостаточным для образования кристаллических зародышей и их роста (ч. з. = 0, с. р. = 0). В этом случае после затвердения должно быть достигнуто аморфное состояние. Для металлов в обычных условиях 1 реализуются лишь восходящие ветви скорости образования зародышей (ч. з.) и скорости роста (с. р.) (рис. 22 сплошные линии). Металл в этих условиях затвердевает раньше, чем достигаются степени переохлаждения, вызывающие снижение ч. з и с. р. Скорость образования зародышей и линейная скорость роста кристаллов определяют скорость кристаллизации. Средняя скорость изотермической кристаллизации v с увеличением степени переохлаждения, как и ч. з. и с. р. сначала растет, достигает максимума, а затем падает (рис. 22).

1 В отличие от охлаждения при нагреве диффузионная подвижность атомов п разность спободных энергий возрастают. Поэтому с увеличением степени перегрею скорость превращения непрерывно возрастает. Степень перегрева обычно невелика. При нагреве остается справедликой флукгуацноппан теория образования зародышей.

Процесс гомогенизации аустенита по содержанию легирующих элементов требует большего времени, так как диффузионная подвижность легирующих элементов в решетке у-фазы значительно меньше, чем углерода.

Водород восстанавливает оксиды металлов, особенно при высоких температурах, а его высокая диффузионная подвижность значительно ускоряет процессы восстановления, приближая их к равновесию.

Перераспределение примесей и легирующих элементов в сплавах происходит в период их пребывания в температурных областях, когда существует заметная диффузионная подвижность этих элементов. При этом возможны два противоположных процесса: выравнивание концентрации элементов по объему — гомогенизация, или их накопление на отдельных структурных составляющих, границах зерен и скоплениях дефектов кристаллической решетки — сегрегация.

Отпуск. Малая диффузионная подвижность атомов легирующих элементов влияет на процессы, протекающие в закаленных сталях при отпуске За счет образования легированных карбидов стали имеют повышенную твердость и прочность, чем углеродистые стали.

При малых степенях переохлаждения (возрастающий участок кривой VKp) диффузионная подвижность атомов большая и на скорость кристаллизации влияет в основном разность свободных энергий. При больших степенях переохлаждения (ниспадающая часть кривой 7кр) преобладающее уменьшение диффузионной подвижности атомов определяет уменьшение скорости кристаллизации.

Для достижения высокого уровня прочности деформирование стали в надмартенситной области температур следует производить до значительно более высоких степеней обжатия (75—95%), чем при обработке методом ВТМО. Это объясняется тем, что в надмартенситной области температур диффузионная подвижность атомов существенно меньше, чем при нагреве выше точки Ас3, поэтому для прохождения процессов, приводящих к необходимым структурным изменениям в стали, требуются более высокие степени обжатия. \ По сравнению с ВТМО данный способ термомеханической обработки имеет тот недостаток, что требует режимов деформирования с большой интенсивностью, что практически можно осуществить в большинстве случаев лишь «теплой» прокаткой.

Рассмотрим подробнее особенности температурной зависимости некоторых механизмов упрочнения, приведенных на схеме. Так, при твер-дорастворном упрочнении элементами замещения (олэ и ОбП) в интервале 0,45—0,65rra обычно происходит диффузионное разупрочнение <(рис. 2.38, б), которое зависит от подвижности легирующих элементов в матрице [120—213]. В случае же элементов внедрения, которые также обеспечивают сильное твердорастворное упрочнение — алэ (С, N, О) [197, 211], но диффузионная подвижность которых примерно на