Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Учебные материалы
для студентов и школьников

Диффузия железа

  1. Явление диффузии
  2. Базовые законы диффузии металла
  3. Характеристика диффузии при сварке плавлением

Замечание 1
Диффузией называется явление самостоятельного движения вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях среды. Процесс диффузии спровоцирован перемещением массы, что происходит вследствие хаотичного движения молекул.

Явление диффузии

Диффузия отличается от конвекции, что характеризуется видом теплопередачи с внутренней энергией, передаваемой с помощью струй и потоков. Конвекция бывает природного типа, она возникает в середине вещества самостоятельно в процессе его хаотичного нагрева в поле действия силы тяготения. Во время такой конвекции вещество нагревается в нижних слоях, они становятся легче и продвигаются вверх, а верхние в это время становятся тяжелее и, соответственно, движутся вниз. В последующем это явление постоянно повторяется.

Во время конвекции явление перемешивания можно считать организованным атомным и молекулярным перемещением. Причем этот процесс будет достаточно легко происходить в жидкостях и газах, так как в них частично либо полностью нарушена связь между мельчайшими частичками.

Замечание 2
В твердых телах атомы жестко зафиксированы в кристаллических решетках, поэтому перемещение отдельных атомов очень затруднено, но не исключается. Такие атомы в твердых телах называют блуждающими.

Часто диффузия направлена в сторону пониженных концентраций вещества, но в некоторых случаях может направляться в сторону их повышения. В первом варианте это нисходящая диффузия, а во втором – восходящая. Вследствие нисходящей диффузии вещество равномерно распространяется в объеме растворителя. Во время восходящей диффузии компоненты разделяются.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

banner

Базовые законы диффузии металла

Диффузия в металлах происходит по законам Фика. Первый закон Фика гласит о том, что объем вещества, что продиффундировало за конкретный промежуток времени сквозь поверхность, будет пропорционален градиенту концентрации.

\(dM=-DdSdT{dC \over dx},\)

где \(D\) – коэффициент диффузии.

Закон Фика подходит также и для небольшой концентрации вещества, что продиффундировало. Диффузию часто сравнивают с теплопроводностью, то есть распространением тепла. Объем вещества соответствует объему теплоты, а концентрация сравнима с температурой. Поэтому второй закон диффузии в металлах выглядит эквивалентно с уравнением теплопроводности:

\({dC \over dt}=D({d^2 C \over dx^2}+{d^2 C \over dy^2}+{d^2 C \over dz^2}). \)

Это уравнение указывает на большую зависимость коэффициента диффузии от концентраций вещества и анизотропию в различных направлениях.

Характеристика диффузии при сварке плавлением

Замечание 3
Во время диффузии изменяется концентрация. Диффузия возможна лишь в сплавах и металлах с увеличенным содержанием примесных элементов. Эта диффузия именуется гетеродиффузия. Еще выделяют самодиффузию, когда происходит перемещение атомов, что не связано со сменой концентраций.

При сварке плавлением три фазы вступают во взаимодействие: твердая, жидкая и газообразная. Соответственно, диффузионные процессы происходят в соответствии нижеперечисленных схем:

  • между газом и жидкостью;
  • в жидкости;
  • на границе несмешивающихся жидкостей;
  • на границе твердого вещества и жидкости;
  • в твердом теле.

Самое большой значение газонасыщения металла во время сварки плавлением зачастую происходит в каплях, но при этом лишние газы в сварочной ванне хотят отделиться от металлов.

banner

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Коэффициентом диффузии \(D\) показывается объем вещества, продиффундировавшего при перепаде в единицу времени, что равна единице концентрации. Коэффициент диффузии зависит от происхождения сплава, размеров зерен и от его температуры. Зависимость коэффициента диффузии от температуры описывается экспонциональным уравнением:

\(D=D_0 e- {Q \over RT} ,\)

где \(D_0\) - множитель, зависящий от строения кристаллической решетки;

       \(R\) - газовая постоянная;

       \(T\) - температура;

       \(Q\) - энергия активации диффузии, что характеризует внутреннюю энергию атомов кристаллической структуры, от нее очень значительно зависит диффузия.

Замечание 4
На явлении диффузии основаны многие процессы, что происходят в металлах и их сплавах. Это процессы кристаллизации, деформации, термообработки и прочие.

Для прохождения кристаллизации должны быть соблюдены условия, в которых процесс будет термодинамически выгодным с падением свободной энергии системы. Это может случиться в условиях понижения температуры жидкости ниже температуры \(TS\).

Кристаллизация начнется при достижении температуры, именуемой фактической температурой кристаллизации. При охлаждении жидкости меньше уровня равновесной температуры кристаллизации, такое явление именуется переохлаждением, и описывается степенью переохлаждения \(δT\):

\(δT=T_{теор.}- T_{пр}.\)

Степень переохлаждения находится в зависимости от природной структуры металла, степени загрязнения (степень переохлаждения выше для чистых металлов), скорости охлаждения (степень переохлаждения выше при большей скорости).

При нагревании кристаллических тел видна конкретная граница преобразования их в жидкости. Такая же грань имеет место и при обратном процессе. Значительное влияние при этом на свойства зерен будут иметь температура жидкого металла, скорость его охлаждения и направление отвода тепла.

Кристаллизация металла зачастую происходит при высокой скорости охлаждения, как например, в металлургических процессах форменного литья, разлива металла по изложницам и прочих.

В момент снижения температуры в жидком металле зарождаются ячейки кристаллизации. Обязательным условием их увеличения есть явление падения свободной энергии металла, если энергия не уменьшается, то такая зародившаяся ячейка растворяется.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

1 000 +
Новых заказов каждый день
computer

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

guarantees

Безопасная сделка

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

guarantees_shield

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

315 972 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
РГАЗУ
Работа выполнена досрочно. Замечаний никаких нет. Преподаватель всё зачел. Всем рекомендую...
star star star star star
Мами
Работа выполнена отлично , очень качественно. Я очень довольна. Большое спасибо исполнителю.
star star star star star
СПбГТИ
Работу оценили на 24 балла из 25, были выполнены доработки, так же объяснили почему первый...
star star star star star
Вы студент и хотите заказать работу, прямо сейчас без наценки и посредников?
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами


Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно