Спекание, протекающее по диффузионному механизму

Спекание, протекающее по диффузионному механизму, происходит в период исчезновения в слое сквозных пор, по которым хлорид кремния поступал к поверхности металла. Ускорить наступление такого периода, а возможно и быть его главной причиной, может скопившийся в приповерхностной зоне углерод (в виде графита), который в больших количествах делает реакционную поверхность химически инертной. При интенсивных способах ведения процесса много графита может накапливаться по мере того, как атомы железа связываются в силицид и уносятся с газообразным FeCl2. Углерод не успевает рассасываться в насыщаемом материале, так как скорость диффузии значительно уступает скорости химической реакции. Стоит отметить, что по схожему принципу работают инфракрасные обогреватели, подробнее о которых можно узнать на сайте klv-teplo.com

Следующий цикл увеличения пористости может быть обусловлен уменьшением концентрации углерода в приповерхностной зоне в результате диффузионного перераспределения, освобождением путей направленной диффузии кремния при уменьшении размеров пор, повторным возникновением сквозных каналов для доступа SiCl4 к реакционной поверхности под действием напряжений, возникающих из-за разных удельных объемов силицида и металла или под действием давления газообразных продуктов реакции.

Предположения о влиянии углерода на процесс формирования слоя, образование и залечивание в нем пор подтверждаются металлографически. Черная (по-видимому, графитовая) 140 область под слоем исчезает в тот период, когда слой спекается (после выдержки 60 с). Статистический анализ линейных размеров пор в направлении, перпендикулярном диффузионному потоку, показал, что размеры пор в растущем слое изменяются так же, как их объемная доля. С увеличением объемной доли растет и средний диаметр пор; при спекании уменьшается как количество, так и размеры пор. По-видимому, при силицировании на стадии порообразования имеет место как возникновение новых пор, так и рост уже образовавшихся, причем получает значительное развитие коалесценция пор в слое. Суммарная пористость и размеры отдельных пор резко уменьшаются с повышением температуры. Однако если пористость в слое на стали 45 с ростом температуры от 1000 до 1100° С уменьшается в 3 раза, то средний размер пор — только в 1,5 раза.