Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 110 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ диффузии для железа показаны на рисунке пун- ктирными линиями [14, 15, 18]. Из графика видно, что размер зерен суще- ственно влияет на эффективный коэффициент диффузии в электролитическом железе, кото- рый становится на порядок больше объемного коэффициента при размере зерна около 100 нм, что часто встречается в ультрадисперсных по- крытиях, осажденных на жестких режимах (рис. 2), и на два порядка выше при ячеистой структуре с размермами бездислакционных об- ластей порядка 10 нм. Вместе с тем эффективный коэффици- ент диффузии при размере зерна более 1 мкм по порядку величины равен объемному. От- сюда следует, что зернограничная диффу- зия не играет существенной роли при старе- нии железа, осажденного на мягких режимах ( Е < 0,33 Е lim ). Режимы стабилизирующего отжига Пользуясь найденными значениями эффек- тивного коэффициента диффузии, с помощью программы Comsol Multiphysics были найдены временные параметры стабилизирующего от- жига для железных покрытий толщиной 1 мм. Рис. 3. Зависимость эффективного коэффициента диффузии электролитического железа от размера зерна при температуре 0,5 Т пл Fig. 3. Dependence of the effective diffusion coeffi- cient of electrolytic iron on the size of the grain at a temperature of 0,5 Т melt Начальная концентрация вакансий в покрытии принималась равной 5∙10 –3 . Согласно работам [18, 25] это соответствует жестким режимам электроосаждения ( Е > 0,66 Е lim ). Температурно-временные режимы стабили- зирующего отжига для трех температур при- ведены на рис. 4. В каждом случае добивались падения концентрации вакансий до значений, когда они перестают существенно влиять на изменения свойств покрытий [13, 26]. Там же отражены теоретические расчеты, полученные ранее (рис. 4, поз. 1 ), не учитывающие особен- ностей мелкокристаллического строения, а так- же данные, полученные в работе [27] (рис. 4, поз. 2 ). Из графика видно, что полученные темпера- туры отжига (рис. 4, поз. 3 ) в среднем на 50  С ниже найденных ранее [8]. Это подтверждает значительное влияние межзеренных границ на процессы, происходящие при отжиге. Что касается сравнения с данными из работы [27], то к ним следует относиться с осторожно- Рис 4. Режимы термической обработки электроосаж- денного железа, имеющего ячеистую структуру: 1 – расчетные значения, не учитывающие межзеренного влияния; 2 – результаты исследования авторов [27]; 3 – режимы отжига, учитывающие межзеренное влияние Fig. 4. Conditions of heat treatment of electrodeposited iron having a cellular structure: 1 – calculated values that do not take into account the inter- grain influence; 2 – the results of the study [27]; 3 – anneal- ing conditions, taking into account the intergrain influence