常用渗碳温度时为什么渗碳初期提高钢表面的含碳量能增加渗碳速度？

最近学习了碳传递系数β与扩散系数D的知识，有必要摘录在日志里。

以下从书里摘录部分。

碳传递系数β

碳传递系数β基本上表明每分钟内由碳介质传入1cm 2刚表面的碳量（g）,并以渗碳剂和钢表面的碳活度之差为1作基准。在时间Δt(s)内通过表面F（cm2）传递的碳量M（g）与渗碳剂碳活度ac(M) 和钢表面碳活度ac(o) 之差成正比，以碳传递系数β作为比例系数，则

 

M / F·Δt  = β(ac(M) －ac(o))    g / cm2·s

由此得出：

      β =  M / F·Δt (ac(M) －ac(o))    g / cm2·s· ac

如果用相应的活度系数和以g/cm3计的碳浓度表达活度ac，则得出β的因次为cm /s (一种速度)，

     β= g（碳）/ cm2·s·g/cm3·fa

cm2－－－－表面

s  －－－－时间间隔

g/cm3－－－－碳位和表层含碳量之间的浓度差

fa  －－－－活性系数（无量纲）

浓度差也可用重量百分比表示，则β的因次为：

     g（碳）/ cm2·s·%C

 

扩散系数D

  由于碳从渗碳介质传入钢的表面，表层含碳量CR逐渐高于初始含碳量CK，从而由表面向着内部形成浓度降

              ΔC /ΔX

浓度降愈陡，则在一定的时间间隔Δt内经过与表面平行的面积F的碳量M也愈大：

             M = D·ΔC /ΔX ·F ·Δt  (g)

比例系数D就是扩散系数，它等于单位时间内在给定的温度下及浓度降为1时经过1 cm2截面扩散的碳量：

          D =  M /  ΔC /ΔX ·F ·Δt    cm2/ s

 当浓度C以 g/cm3计时，得出其因次为cm2/ s 。

扩散系数随着温度的上升和含碳量的增加而增加。渗碳钢中一般的合金含量对它似乎没有影响。