Диффузия железа

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

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.

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?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

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

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.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

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.

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.