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读书：《金属材料及热处理》 陆大纮 许晋堃 合编
人民铁道出版社
《材料工程基础》 王昆林 编著
清华大学出版社
杂谈二十 先继续上次没有完结的关于扩散理论的部分。 关于反应扩散 通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶度极限而不断形成新相的过程称为反应扩散。由反应扩散所产生的新相，既可以是新的固溶体，也可以是各种化合物。化学热处理中，渗碳，氮化都是利用了反应扩散的理论。 反应扩散包括两个过程：一个是扩散过程，另一个是界面上达到一定浓度即发生相变的反应过程。因此，反应扩散在相图中有两个重要的特点，一是存在突变区，另一个则是在二元系的扩散区中不存在双相区，每一层都为单相区。 以两个与表面化学处理息息相关的实例来理解反应扩散。 1.纯铁的表面氮化 纯铁在520℃氮化，会发生反应扩散。在整个过程中，当氮浓度超过8%左右时，即可形成ε相。ε相是一种含氮量变化范围相当宽的铁氮化合物，一般氮化温度下大致在8.25% ～ 11.0%之间变化，氮原子有序地处于铁原子组成的密排六方结构中的间隙位置。越往理，氮的浓度越低。与之相邻的是γ’相，它是一种可变成分的间隙化合物，存在于氮含量为5.7% ～ 6.1%的狭窄区域内，氮原子有序地处于铁原子组成的面心立方体点阵中的间隙位置。再往里是含氮的α固溶体。 下图为氮化扩散的相图、相分布及浓度分布。 2.纯铁渗碳
若一纯铁棒在880℃渗碳，随着扩散时间的延长，铁棒表层的含碳量将不断增加，随之发生反应扩散。 纯铁的渗碳扩散相图、浓度分布等如下图。
于是，我们回到化学热处理上面。 通过上面对于扩散机制的了解，很显然要进行化学热处理使碳、氮等原子渗入工件表层必须具备一定的条件。 A. 钢必须具有吸收这些渗入元素的能力，或者说必须对于这些元素有一定的溶解度，或能与之化合，生成化合物，或者二者兼备。因此，比如α铁在低温段（727℃）最大碳溶解度只有0.02%，而γ铁却能溶解高达2.06%的碳，因此，要进行渗碳处理，应当使钢处于高温奥氏体状态。 B. 作为渗入的原子必须是具有化学活性的原子，即它是从某种化合物中分解出来的、或由离子转变而成的新生态原子，同时这些原子还应具有较大的扩散能力。这点，前面讲的固溶体类型的影响就是很好的例证。 同样的，从扩散理论，也能得出化学热处理的基本过程。 A. 将工件加热到一定温度，既保证溶解能力，又提供足够的扩散激活能，以此保证渗入原子的扩散和反应过程。 B. 活性原子从化合物中分解出来，如气体渗碳时的2COκ→CO2+ [C]; C. 活性原子扩散到基体中，并随着浓度升高发生可能的反应扩散。 D. 渗入原子在高温下由表层向内扩散，形成一定的扩散层。 今天少说一点，把渗碳和氮化集中到明天一起说。感谢。
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发表于 2016-8-6 11:59:35
发表于 2016-8-6 17:14:56
要是在多几位0虾这样的大侠给讲类似的课题就好啦
发表于 2016-8-6 18:04:50
