Диффузионный массоперенос

В данном процессе участвуют вакансии. В растянутых участках решетки вакансии образуются легче, чем в неискаженной решетке (принцип Ле Шателье; появление вакансии приводит к сближению атомов, окружающих незанятый узел, т.е. снимается локальное напряжение в растянутой решетке). Таким образом, в областях растяжения концентрация вакансий будет выше нормы, а в сжатых участках – ниже. Возникающий поток вакансий, направленный на выравнивание их концентрации, соответствует встречному потоку атомов: в местах, откуда уходят вакансии, увеличивается число атомов и наоборот. Данный механизм может обеспечить (самостоятельно или вместе с дислокационным скольжением) ликвидацию зазоров у границ.

Так как и скольжение дислокаций и образование вакансий облегчаются с ростом температуры, становится понятным смысл второго условия (Т_деф ≥ 0,5Т_пл).

Если деформация развивается с постоянной скоростью при низком и практически постоянном напряжении, то это результат равновесия процессов упрочнения и разупрочнения. Упрочнение увеличивает напряжение, необходимое для продолжения течения, а разупрочнение снижает его. Упрочнение связано с необходимостью обеспечить взаимные повороты и перемещения зерен, действия дислокационных источников, образования вакансий и т.д. Разупрочнение – с исчезновением дислокаций на границах зерен, с движением диффузионных потоков, выравнивающих концентрацию вакансий и тем самым снимающих перенапряжение в различных объемах материала. Для реализации всех этих процессов требуется время тем меньшее, чем меньше расстояние между границами зерен. При малых скоростях деформации для протекания разупрочняющих процессов времени всегда достаточно, а при высоких – наоборот. Именно в этом интервале скоростей материал обнаруживает высокую чувствительность течения. Значение m становится выше 0,3 (иногда достигает 0,8 – 0,85).

Сплавы, способные к сверхпластичному деформированию: Pb с Sn, Bi с Sn (С. Пирсон); Zn с Al (А.А. Бочвар) и т. д.

(Лист из бочваровского сплава толщиной 0,03 мм выдувается под действием газа в полную сферу диаметром чуть более 100 мм)

После того как в лабораториях были получены относительные удлинения до 5000% (50-кратное увеличение длины), погоня за рекордами прекратилась. Ограничения носят чисто технический характер (длина печи и т.д.).

Классификация методов упрочнения металлов

Методы упрочнения условно можно разделить на 6 основных классов упрочнения: 1 класс – с образованием пленки на поверхности; 2 – с изменением химического состава поверхностного слоя; 3 – с изменением структуры поверхностного слоя; 4 – с изменением энергетического запаса поверхностного слоя; 5 – с изменением шероховатости поверхностного слоя; 6 – с изменением структур по всему объему металла.

Классификация методов упрочнения металла
Класс и метод	Процесс
Упрочнение с созданием пленки на поверхности Осаждение химической реакцией Электролитическое осаждение Осаждение твердых осадков из паров Напыление износостойких соединений	Оксидирование, сульфидирование, фосфатирование, нанесение упрочняющего смазочного материала, осаждение из газовой фазы; Хромирование, никелирование, электрофорез, никельфосфатирование, борирование, хромофосфатирование; Электроискровое легирование, термическое испарение, катодно-ионная бомбардировка, прямое электронно-лучевое испарение, реактивное электронно-лучевое испарение, электрохимическое испарение; Плазменное напыление порошковых материалов, детонационное напыление, электронно-дуговое напыление, лазерное напыление;
Упрочнение изменением химического состава поверхностного слоя металла Диффузионное насыщение	Нитрооксидирование, нитроцементация, карбонитрация, карбохромирование, азотирование, хромоазотирование, хромотитанирование, хромосилицирование, хромоалитирование, борохромирование, борирование, цианирование, сульфоцианирование, диффузионное хромирование, диффузионное никелирование, циркосилицирование, бороциркование, легирование маломощными пучками ионов;
Упрочнение изменением структуры поверхностного слоя Физико-термическая обработка Электрофизическая обработка Механическая обработка Наплавка легированным металлом	Лазерная закалка, плазменная закалка; Электроимпульсная обработка, электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка; Упрочнение вибрацией, фрикционно-упрочняющая обработка, дробеструйная обработка, обработка взрывом, термомеханическая обработка, поперечно-клиноваяпрокатка, прокатывание, волочение, редуцирование; Газовым пламенем, электрической дугой, плазмой, лазерным лучом, пучком ионов;
Упрочнение изменением энергетического запаса поверхностного слоя Обработка в магнитном поле	Электроферромагнитная обработка, обработка в импульсном магнитном поле;
Упрочнение изменением шероховатости поверхности Электрохимическое полирование Обработка резанием Пластическое деформирование	Окунанием в ванну в строе электролита; Шлифование, супершлифование, хонингование; Накатка, раскатка;
Упрочнение изменением структуры всего объема металла Термическая обработка при положительных температурах Криогенная обработка	Закалка светлая, обычная, несквозная, сквозная, изотермическая, с самоотпуском, с подстуживанием, с непрерывным охлаждением, ступенчатая. Отпуск высокий, низкий; Закалка с обработкой холодом с температуры закалки или охлаждение с нормальной температуры, термоциклирование: