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反应相变特点
二元系中扩散区域不存在双相区,只能形成不同的单相区。
影响因素
1.温度升高,扩散原子获得能量超越势垒几率增大且空位浓度增大,有利扩散,对固体中扩散型相变、晶粒长大
化学热处理有重要影响。
工业渗碳:1027℃比927℃时,D增加三倍,即渗碳速度加快三倍。
2.晶体缺陷
短路扩散:原子沿点、线、面缺陷扩散速率比沿晶内体扩散速率大,沿面缺陷的扩散(界面、晶界):原子规则
排列受破坏,产生畸变,能量高, 所需扩散激活能低
F10-18:单晶、多晶扩散。
低温下明显,高温下空位浓度多,晶界扩散被晶内扩散掩盖。
晶粒尺寸小,晶界多,D明显增加,F10-19:不同晶粒大小的扩散系数。
沿线缺陷(位错)的扩散
位错象一根管道,沿位错扩散激活能很低,D可以很高 ,但位错截面积总分数很少,只在低温时明显,如低温时
过饱和固溶体分解时沉淀相在位错形核冷变形,增加界面及位错,促进扩散。
3.晶体结构的影响
a.同素异晶转变的金属中,D随晶体结构改变,910℃, Dα-Fe/Dγ-Fe=280, α-Fe致密度低,且易形成空位。
铋扩散的各向异性
菱方系Bi沿C轴的自扩散为垂直C轴方向的1/106
六方系的Zn:
平行底面的
自扩散系数大于垂直底面的, 因底面原子排
列紧密, 穿过底面困难。
4.固溶体类型:
间隙原子扩散激活能小于置换式原子扩散激活能,缺位式固溶体中缺位数多,扩散易进行。
5.扩散元素性质:
扩散原子与溶剂金属差别越大,扩散系数越大,差别指原子半径、熔点、固溶度等。
6. 扩散元素浓度
溶质扩散系数随浓度增加而增大
相图成分与扩散系数的关系,溶质元素使合金熔点降低,D增加,反之,D降低。
7. 第三元素(或杂质)影响复杂
图:合金元素对碳在γ-Fe中的扩散影响
如碳在r-Fe中扩散系数跟碳与合金元素亲和力有关 。
a.形成碳化物元素:
如W、Mo、Cr等,降低碳的扩散系数
b. 形成不稳定碳化物:
如Mn,对碳的扩散影响不大
c.不形成碳化物元素:
影响不一,如Co、Ni w可提高C的扩散,而Si则降低碳的扩散。