Диффузионные процессы при сварке.

Рассмотренные закономерности относились к случаю перемещения растворенных атомов в однородном твердом растворе при наличии градиента их концентрации, т. е в твердом состоянии металлы А и Б неограниченно растворимы друг в друге. (диаграмма неограниченной растворимости).

В какой-то начальный момент времени пребывания при определенной температуре диффузия атомов А и Б произойдет на небольшое расстояние, а распределение А в Б будет характеризоваться кривой 1., а Б в А - кривой 2.(см. рис.). По мере увеличения времени нахождения металла при данной температуре произойдет увеличение глубины взаимодиффузии, распределение концентраций А в Б и Б в А будет соответствоватькривым 1’ и 2’. Обе кривые симметричны, если скорость диффузии А в Б и Б в А примерно одинаковы. Реально, такие скорости могут быть разными и симметричность кривых будет нарушена.

Диффузию, сопровождающуюся фазовыми изменениями (в случае ограниченной растворимости , образования химических соединений, эвтектик или эвтектоидов) называют реактивной. Для этой диффузии характерно образование зон неизменной концентрации – зон химических соединений. В сварном соединении эти зоны не обязательно должны располагаться в плоскости контактирования свариваемых материалов. Последующий нагрев при термообработке, приводящей к дальнейшему развитию диффузионных процессов, сместит положение этих зон.

Для сварных соединений характерен еще один вид диффузии, когда процесс перемещения в растворе какого-либо элемента происходит не в связи с разностью концентраций в растворе, а в связи с разницей его термодинамической активности: например, диффузия углерода на границе сварки легированной и нелегированной стали или разнолегированных сталей.

При исследовании такой диффузии и вызываемой ею неоднородности состава и строения сварного соединения было замечено, что независимо от содержания в свариваемых сталях углерода направление его перемещения определяется степенью легированности сталей. Перемещение углерода при этом может происходить даже из стали с меньшей его концентрацией. Было также замечено, что кремний является элементом, «выталкивающим» углерод, а хром молибден и ванадий, -«притягивающими» его.

Оценивая влияние диффузионных процессов на строение и свойства сварных соединений, следует иметь в виду их влияние на процессы рекристаллизации металла. Ускорить процесс рекристаллизации способны не только повышение температуры, но и степень деформации. Сама рекристаллизация в момент ее протекания ускоряет диффузионную подвижность атомов. Кроме этого на закономерности протекания диффузии влияет деформация, которая также ускоряет движение атомов, следовательно, диффузию. Это происходит за счет увеличения плотности дефектов кристаллического строения.