В случае повышения концентрации диффузионного элемента на поверхности толщина слоя растет, при соответствующей температуре и продолжительности процесса насыщения. Скорость роста толщины диффузионного слоя при образовании твердых растворов внедрения, значительно выше, чем при образовании твердого раствора замещения. Поэтому при насыщении поверхности металлами (А1, Сг, Si и др.), которые образуют твердые растворы замещения, требуются более высокие температуры и времена насыщения. Скорость диффузии возрастает с повышением температуры и с увеличением градиента концентрации: чем выше температура химикотермической обработки, тем толще получается слой измененного химического состава. а) В, % Расстояние от поверхности б) Рисунок 1.2 Распределение диффундирующего компонента в слое при значительной растворимости в твердом состоянии: а) диаграмма металла А и диффундирующего компонента В (Г/ температура химико-термического обработки); б) распределение компонента В в слое При заданной температуре толщина слоя возрастает с увеличением длительности процесса по параболическому закону. На скорость диффузии сильно влияет тип образующегося твердого раствора. Атомы насыщаемого компонента, образующие с обрабатываемым 16 |
8 в насыщающей среде и на поверхности изделий, образование химических соединений на поверхности и глубине металла. При малой активности атомов скорость роста толщины слоя приближается к линейному закону: у = к2 .т (1.1) и определяется скоростью химической реакции в окружающей среде, на поверхности металла и его структуре (рис. 1.15, прямая 1). При большой активности атомов скорость роста толщины слоя описывается уравнением квадратичной параболы: у = к2. т 0,5 (1.2), где к2коэффициент, зависящий от вида диффундирующих атомов и других факторов. В этих условиях скорость насыщения и роста толщины слоя в наибольшей степени зависят от скорости диффузии атомов (рис. 1.16, кривая 2). Если показатели активности атомов и скорости их диффузии соизмеримы, процесс роста толщины описывается уравнением степенной параболы, такой как: у = к2. т 0,75 (1.3) и зависит от скорости реакционной диффузии атомов (рис. 1.16, кривая 3). В случае повышения концентрации диффузионного элемента на поверхности толщина слоя растет, при соответствующей температуре и продолжительности процесса насыщения. Скорость роста толщины диффузионного слоя при образовании твердых растворов внедрения, значительно выше, чем при образовании твердого раствора замещения. Поэтому при насыщении поверхности металлами (А1, Cr, S1 и др.), которые образуют твердые растворы замещения, требуются более высокие температуры и времена насыщения. В зависимости от вида насыщающих атомов ХТО делится на несколько видов: цементацию (насыщением углеродом) при нагреве в соответствующей среде карбюризаторе. При цементации изделий, работающих в условиях абразивного изнашивания, необходимо стремиться к получению возможно большего содержания карбидной фазы на рабочих поверхностях, чтобы обеспечить высокую износостойкость и самозатачиваемость лезвий. Содержание углерода в цементованных слоях при этом должно быть не менее, 2,5...3,0% [12]. |