Dyfuzja metali

Proces dyfuzji w metalach, zachodzący przy spawaniu, wywiera zasad­niczy wpływ na własności złącza spawanego oraz na przebieg procesów spawania.
Dyfuzja składników stopowych w czasie krystalizacji określa stopień niejednorodności chemicznej metalu spoiny,” stopień nie jednorodności w obszarach makroskopowych spoiny i strefy wpływu ciepła. Wywiera tym samym duży wpływ na własności mechaniczne oraz korozyjne złącza. Takie zjawiska jak pękanie na zimno i pękanie opóźnione są również związane z procesami dyfuzji.
Analizując poszczególne metody łączenia za pomocą spawania, wi­dzimy, że w każdym z tych procesów występuje zjawisko dyfuzji.
Dyfuzją w metalach (nazywamy przemieszczanie się atomów w sieci przestrzennej metali i stopów.
Dyfuzję atomów metalu w jego własnej sieci nazywamy samodyfuzją, lub inaczej migracją atomów. Jeżeli w rozpatrywanym metalu wystę­puje gradient stężeń danego składnika, wówczas może powstać ukierun­kowany przepływ atomów.
Dyfuzja występuje wyraźnie dopiero powyżej temperatury T = — 0,3 Tm, gdzie Tm oznacza bezwzględną temperaturę topnienia metalu.
Samodyfuzja może jednak występować i w niższych temperaturach, np. pod wpływem zmiennych naprężeń, przemieszczanie się atmosfery Cottrella przy starzeniu itp.
Strumień dyfuzji zgodnie z prawem Ficka jest określony jako masa atomów migrującego pierwiastka, przechodząca w jednostce czasu przez prostopadły do kierunku dyfuzji przekrój jednostkowy. Wśród teorii tłumaczących mechanizm dyfuzji najważniejsze znacze­nie mają trzy: teoria wakansów, teoria zmiany węzłów, teoria mię­dzywęzłowa. Według teorii wakansów migrujący atom zajmuje miejsce pustego węzła w sieci przestrzennej, pozostawiając za sobą inne puste miejsce, tzn. dyfuzja polega na przemieszczeniu się wakansów.
Według teorii zmiany węzłów atomy sąsiednich węzłów zamieniają się miejscami. Zmiana taka jest możliwa ze względu na drgania cieplne atomów.
Teoria międzywęzłowa jest słuszna w przypadku, gdy migrujący atom ma małą średnicę, jak np. wodór, azot, węgiel i bor, w porównaniu do średnicy atomów ciała, w którym przebiega proces dyfuzji. Istnieje wówczas możliwość przemieszczenia się atomów między węzłami.
Dyfuzji sprzyja odkształcenie metalu, a ponadto przebiega ona łat­wiej na granicach ziarn.