Влияние высокоугловых границ на диффузию углерода

В настоящее время не существует методов определения параметров граничной диффузии атомов внедрения, так как для них соотношение по-видимому, не выполняется. По мнению В. М. Голикова, следует ожидать замедления диффузии атомов внедрения в межзеренной прослойке, поскольку действие границ, являющихся местами скопления несовершенств, идентично влиянию дислокаций и вакансий. Однако экспериментальные данные, полученные в других работах, противоречат этому выводу. Цвиккер установил, что диффузия углерода в мелкозернистом вольф» раме протекает много быстрее, чем в поликристалле. С. 3. Бокштейн изучал методом авторадиографии на косых срезах влияние границ зерен на диффузию углерода в феррите и в аустените. Коэффициенты диффузии углерода по границам зерен феррита оказались на 3—4 порядка больше, чем внутри зерна. На авторадиограммах четко обнаруживались скопления углерода по границам зерен аустенита. Те же результаты получены для железа, легированного различными элементами. Стоит отметить, что подобные материалы не редко используются не только в промышленных целях, но и для производства дизайнерских элементов, например для того, чтобы обставить ванную.

В работе с помощью авторадиографии было показано, что в а-железе при 500—700° С углерод ускоренно перемещается по границам зерен. По данным работы, диффузия углерода в ниобии при 950° С протекает крайне неоднородно, преимущественно по границам зерен. В упомянутых работах не были учтены процессы адсорбции атомов углерода по границам зерен, в результате которых могли возникнуть скопления углерода на этих границах. Однако уменьшение влияния границ с ростом температуры можно рассматривать как косвенное доказательство диффузионной природы этого эффекта. Высказывалось предположение о том, что размер зерен не влияет на диффузию элементов внедрения. Мейль сделал вывод об отсутствии влияния размера зерен на скорость диффузии азота в армко-железе.

Авторы работы, анализируя данный эксперимент, показали, что принятая методика позволила бы обнаружить эффект граничной диффузии, если бы разница в размере зерен была не в 15, а в 300 раз. Выводы о замедлении диффузии углерода при измельчении зерен аустенита и о тормозящем влиянии высокоугловых границ сделаны в работах. Цементации подвергали предварительно деформированные (е — 3-ь65%) образцы армко-железа и стали 12ХНЗА. С увеличением степени деформации наблюдалось уменьшение глубины слоя. Сделан вывод, что уменьшение глубины диффузионного слоя обусловлено увеличивающимся вкладом граничной диффузии углерода, которая протекает с меньшей скоростью, чем объемная. Заметим, однако, что на результаты данного опыта влияла не только протяженность высокоугловых границ, но и различия в адсорбционной способности поверхности, протяженности малоугловых границ и количестве несовершенств в структуре аустенита после деформации с различной степенью обжатия.