Difúze, fáze a fázové přeměny Difúze je jedním ze způsobů přenosu hmoty, při kterém se její částice (atomy, ionty, molekuly), i vakance pohybují vzhledem k sousedním částicím. Protože podstatou difúze je tepelný pohyb částic hmoty, je intenzita difúze výrazně závislá na teplotě. D0 – frekvenční faktor ΔHd – aktivační entalpie difúze R – plynová konstanta T – absolutní teplota
Difúzní charakteristiky prvků ve slitinách železa Difundující prvek Difúzní prostředí D0 (m2 . s-1) ΔHd (kJ.mol-1) Rozmezí teplot T (K) H Fe 2.10-7 12,1 293-1173 C 2.10-6 84,1 293-1123 Fe 4.10-5 140 773-1373 Mn 7,6.10-5 225 1063-1173 1,8.10-5 264 1173-1573 Intenzita difúze uhlíku v železe alfa při teplotě 1000 K je 353 x větší než vodíku Intenzita difúze uhlíku v železe alfa při teplotě 1000 K je 1,2 x větší než manganu
D pro uhlík v železe alfa
D pro uhlík v železe gama
K difúzi dochází v každém skupenství, v tuhé fázi je však jediným způsobem přenosu hmoty. Difúzí se zpravidla zmenšují koncentrační rozdíly, v opačném případě jde o obrácenou difúzi. Technický význam difúze spočívá jak v prospěšných tak i ve škodlivých změnách koncentrace a ve fázových či strukturních přeměnách buď jen v povrchových vrstvách výrobků nebo v celém jejich objemu. c1 c2
Proces samodifúze koncentrace Vzdálenost x
Difúze Příkladem prospěšných koncentračních změn je povrchové zvýšení obsahu vybraných prvků při chemicko-tepelném zpracování konstrukčních ocelí. (cementování, nitridování, boridování aj.) Oduhličení nástrojových ocelí při jejich zpracování za vysokých teplot je škodlivé. Prospěšné fázové přeměny, ke kterým dochází difúzí v celém objemu výrobku, jsou přeměny při některých druzích žíhání slitin. (homogenizační) Naproti tomu k škodlivým strukturním změnám patří difúze vakancí, které se při tečení (creepu) spojují na hranicích zrn v polykrystalickém materiálu v kavity, čímž začíná mezikrystalový lom. (viz. Deformační a lomové chování materiálu)