Диффузия в управлении внутренним трением материала

Если состав в твердых сплавах не однороден, то тепловое движение молекул рано или поздно приводит к выравниванию концентрации каждой компоненты во всём объёме. Для ускорения диффузии применяется длительный нагрев сплава (отжиг), уничтожение внутренних напряжений при отжиге металла также есть следствие процессов диффузии и их ускорения при повышении температуры. Создание больших концентраций газа на границе с металлом при создании условий, обеспечивающих некоторое разрыхление поверхностного слоя металла, приводит к диффузии газа внутрь металла, диффузия азота в металлы лежит в основе процесса азотирования. Диффузионное насыщение поверхностных слоев металла различными элементами позволяет получать самые различные свойства поверхностей, необходимые в практике. Фактически процессы цементации, алитирования, фосфатирования есть процессы диффузии углерода, алюминия, фосфора внутрь структуры металла. Способ производства изделий из низкоуглеродистых сталей путем отжига заготовки и холодного выдавливания отличается тем, что с целью улучшения условий выдавливания, перед отжигом заготовку подвергают термодиффузионной обработке, преимущественно цементации.

Внутреннее трение в твёрдых телах, свойство твёрдых тел необратимо превращать в теплоту механическую энергию, сообщенную телу в процессе его деформирования. В. т. связано с двумя различными группами явлений — неупругостью и пластической деформацией.

  Неупругость представляет собой отклонение от свойств упругости при деформировании тела в условиях, когда остаточные деформации практически отсутствуют. При деформировании с конечной скоростью в теле возникает отклонение от теплового равновесия. Например, при изгибе равномерно нагретой тонкой пластинки, материал которой расширяется при нагревании, растянутые волокна охладятся, сжатые — нагреются, вследствие чего возникнет поперечный перепад температуры, т. е. упругое деформирование вызовет нарушение теплового равновесия. Последующее выравнивание температуры путём теплопроводности представляет собой процесс, сопровождаемый необратимым переходом части упругой энергии в тепловую. Этим объясняется наблюдаемое на опыте затухание свободных изгибных колебаний пластинки —так называемый термоупругий эффект. Такой процесс восстановления нарушенного равновесия называется релаксацией.

  При упругом деформировании сплава с равномерным распределением атомов различных компонентов может произойти перераспределение атомов в веществе, связанное с различием их размеров. Восстановление равновесного распределения атомов путём диффузии также представляет собой релаксационный процесс. Проявлениями неупругих, или релаксационных, свойств, кроме упомянутых, являются упругое последействие в чистых металлах и сплавах, упругий гистерезис и др.

  Деформация, возникающая в упругом теле, зависит не только от приложенных к нему внешних механических сил, но и от температуры тела, его химического состава, внешних магнитных и электрических полей (магнито- и электрострикция), величины зерна и т.д. Это приводит к многообразию релаксаций