419 / 460
Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
419
– универсальная газовая постоянная, Дж/(моль
∙
К).
Для построения графика зависимости коэффициента диффузии от температуры,
воспользовавшись выражением (1), можно записать:
=
(6)
Таким образом, прологарифмировав обе части выражения (6), получим:
=
(7)
Рис. 3
. Натуральный логарифм константы скорости роста диффузионного слоя в зависимости
от обратной температуры
Как видно из рисунков 2 и 3, параметры роста диффузионного покрытия подчиняются
закону Аррениуса. Значение энергии активации , рассчитанное графически (33369
Дж/моль) и по уравнению (8) – 33691,13 Дж/моль, полученному из выражения (4) при
условии, что известны значения скорости диффузии при двух температурах:
=
(8)
Значение переменной , полученное графическим путем по рисунку 3 при помощи
метода наименьших квадратов, равно
1,61 ∙ 10
м
2
/с.
Тогда «инженерная» формула для расчета толщины слоя:
ℎ = 1,61 ∙ 10 ∙ ∙
(9)
Выводы
В ходе работы по исследованию скорости диффузии бора и сопутствующих атомов
получены следующие результаты:
1. Расчетным и экспериментальным (графическим) путем получено значение энергии
активации образования боридного покрытия на стали 45 при ее одновременном
диффузионном насыщении бором, хромом и титаном.
2. Полуэмпирическим путем получено значение константы диффузии в условиях
одновременного диффузионного насыщения бором, хромом и титаном стали 45.