ТЕОРИЯ сварочных процессов

Скорость концентрационной диффузии

Процессы переноса вещества путем диффузии связаны с нали­чием градиента концентраций диффундирующего вещества в сре­де, заполненной другим веществом. Процессы диффузии описы­ваются уравнениями, выражающими законы Фика:

dm = - D—Sdt; dx

Коэффициенты диффузии в жидкостях могут быть рассчитаны по уравнению Стокса:

кТ

D = ---- ,-------------------------------------- (8.99)

бпцг

где к - постоянная Больцмана; Г| - коэффициент вязкости среды; г - радиус частицы. Порядок величины D для жидкостей при стан­дартных условиях составляет 1СГ9 м2/с.

Для твердых кристаллических тел коэффициент диффузии имеет еще меньшие значения, например алюминий, диффунди­рующий в твердую медь, при температуре 1123 К имеет коэффи­циент диффузии/) =2,19- 10~13 м2/с.

Помимо изотермической диффузии, описываемой законами Фика (см. (8.97)), перенос атомов может возникнуть под действием разности температур и напряжений, т. е. в неоднородном темпера­турном поле. Такая изотермическая диффузия, называемая термо­диффузией, может вызвать перераспределение или сегрегацию компонентов сплава в температурном поле, созданном сварочным термическим циклом. Это будет особенно заметно для элементов, обладающих высокой подвижностью, например для водорода, ко­торый будет диффундировать из основного металла к оси шва, где выше температура и больше растворимость.