418 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
418
Рис. 2
. Зависимость толщины диффузионного слоя от времени насыщения.
Результаты и обсуждение
Кинетику роста диффузионного покрытия оценивали, пользуясь уравнением
Аррениуса [7], согласно которому рост толщины боридного покрытия подчиняется
параболическому закону:
ℎ = ∙
,
(1)
где
ℎ
–
толщина диффузионного покрытия, м;
– коэффициент диффузии, м
2
/с;
– продолжительность процесса, с.
Из выражения (1) можно вывести зависимость для определения толщины
диффузионного покрытия:
ℎ = √ ∙
.
(2)
Коэффициент диффузии зависит от постоянной диффузии, температуры и энергии
активации по выражению Аррениуса:
= ∙
,
(3)
где:
– константа диффузии, м
2
/с;
–
основание натурального логарифма;
– энергия активации, Дж/моль;
– универсальная газовая постоянная, Дж/(моль
∙
К).
Извлекая натуральный логарифм из выражения (3), получаем:
= −
(4)
Выражение (4) линеаризует зависимость коэффициента диффузии от температуры. Из
выражения (4) следует, что линейно зависит от обратной температуры , тогда значение
можно найти графическим путем по графику зависимости от и далее из выражения:
= − ∙
(5)
где:
– тангенс угла наклона графика температурной зависимости (рис. 3);