不锈钢活性原子的吸收过程

吸收过程可以描绘为:分解析出的活性原子为不锈钢厚壁管的表面所吸附,然后溶入基体金属——铁的晶格中,从而形成金属表面的吸收过程.吸附作用与表面张力有关,吸附对于离解生成溶质元素的活性原子有催化作用,表面具有吸附的活性区域都是表面锈较大的区域,如晶界和微观的缺陷处。吸收的关键仍在于要渗入的元素在基体金属——铁中有较大的可溶性,不然吸收过程很快就会中止,钢表面不可能形成扩散层。

表面吸收反应的机理,如渗碳目前存在两种不同解释:一种是先形成化合物-Fe3C的薄层,又瞬息分解使碳溶解到奥氏体中。另一种解释是析出的活性碳原子直接溶解入奥氏体中,达到饱和时才形成化合物。后一解释为多数人接受,因为形成化合物-Fe3C是以改变铁的品格方式进行的,因此形成固溶体应在形成化合物之先,在渗碳过程中碳原予首先进入y-Fe中,呈固溶状态存在,当浓度超过溶解度极限时,铗的晶格便发生改变形成Fe3C,这点也可由铁一碳状态图的规律所表明.但这并不排除钢中有强碳化物形成元素时,碳与合金元素直接形成碳化物的可能,一般来说,金属元素渗入不锈钢厚壁管中,大多数形成置换式固溶体,碳、氮等原子半径较小的非金属元素溶入铁中则形成间隙式固溶体.X射线研究指出:碳进入y-Fe中占据面心立方晶格的八面体中心,而溶入a-Fe中占据的是体心立方晶格的四面体中心。前者间隙半径是o.s2A,后者的间隙半径是0.36 A。所以碳在奥氏体中的溶解度要比在a-Fe中高十倍.

由电解法确定:碳在铁的晶格内是处于电离状态,当碳溶入y-Fe中,碳原子把自己的一部分价电子交给铁原子,并使其尺寸减小。碳原子这种电离状态指明碳在奥氏体中不仅是简单的溶解,而且存在着化学的相互作用.因此碳离子在填入铁的晶格内时,受到铁原子化学结合力的作用.吸收的强弱取决于这种化学结合力的大小.

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