Изменения зерен защитного слоя при электронагреве

Зерна слоя на некоторых сталях при электронагреве становятся одинаковыми (в исследованном диапазоне выдержек). Увеличение скорости нагрева от 100 до 3000° С/с по-разному воздействует на структуру покрытия в зависимости от содержания углерода в насыщаемом материале. Наибольшее влияние такое изменений скорости нагрева при 1000° С оказывает на структуру слоя армко-железа. Зерна измельчаются в 1,6 раза (выдержка 90 с). Зерна слоя на стали 45 измельчаются в 1,6, а на стали У8 — в 1,1 раза. Совместное рассмотрение кинетики изменения пористости, глубины слоя, размеров пор и зерен покрытия, перемещения его границ и зоны с максимальной пористости позволяет более наглядно показать взаимосвязь») всех этих характеристик слоя в процессе его формирования. Для примера рассмотрим силицирование стали 45 при нагреве в печи до 1000° С со скоростью 0,1° С/с.

В течение 150 с силицированный слой растет монотонно. Прямолинейный характер временной зависимости свидетельствует о химической кинетике роста. За указанный период пористость, изменяющаяся во времени циклически, успевает вырасти до 21% и затем уменьшиться до 10%. Границы слоя не сохраняют строго фиксированного положения относительно сердцевины образца и не имеют определенного направления перемещения. Кривые перемещения границ в зависимости от времени выдержки имеют такой же вид, как кривая пористости. Перемещение внешней границы слоя в направлении к сердцевине происходит вследствие уменьшения размеров образца из-за протекания реакции Fe + SiCl4 и удаления пор, образующихся в слое. Перемещение внутренней границы в том же направлении обусловлено действием той же химической реакции, а также диффузией кремния. Обратное перемещение внутренней границы свидетельствует о восходящей диффузии кремния в направлении от сердцевины к слою. Чередование процессов роста слоя и его спекания приводит к циклическим изменениям размеров как слоя, так и всего образца. Толщина образца со слоем по сравнению с исходной толщиной как увеличивается, так и уменьшается (150 с). Кривые перемещения границ слоя дают наглядное представление о механизме формирования силицированного слоя на стали 45 (расстояние по оси ординат между траекториями их перемещения равно толщине слоя).