Leyes Fundamentales de la difusión

Formalización del Tratamiento Termoquímico:

Descripción de los procesos que transcurren en un ambiente activo.

Formalización del enlace entra la actividad del ambiente y la transferencia de masa del elemento difundidor.

Descripción de la cinética de saturación por difusión

Ley de FickLas ecuaciones principales de difusión, consideran:

Penetración de la sustancia difundidora.

Primera Ley de FickDifusión estacionaria, la concentración del elemento difundidor no depende del tiempo.

I = -D(∂c/∂x)

Siendo D: coeficiente de proporcionalidad constante de difusión

Coeficiente de proporcionalidad Se denomina también constante de

difusión. Caracteriza la velocidad de velocidad. Depende de: la temperatura la

naturaleza de la sustancia difundidora y de la matriz.

[D] = = [m2 /s]

Segunda Ley de Fick Cuando la concentración con el tiempo

=

-Cuando la constate de difusión depende de un grado insignificante de concentración.-D es independiente de la concentración.

=

Condición de frontera de primer género

c (0, ) = c°( )

En un proceso dado, la concentración del elemento difundidor en la superficie de la pieza, en un tiempo despreciablemente pequeño, se hace igual a la concentración equilibrada del medio ambiente.

Si en la superficie se mantiene una concentración constante del elemento difundidor:

DondeCx: concentración a una distancia x en un tiempo t.

Cs: concentración superficial cte para x=0

Erf: función de error gaussiana.

Condición de frontera de segundo género

-D = I(Ʈ)

DondeI(Ʈ) : flujo del elemento difundidor a través de la frontera. Además; determina el valor del flujo que pasa del medio activo hacia dentro del metal.

Condición de frontera de tercer géneroDetermina el flujo del elemento difundidor, proporcional a la diferencia de la concentración superficial c(0, ) y equilibrado con el medio circundante c°().

-D = β [c°() – c(0, )][β] = [m/s]

Siendo el coeficiente cinético β: el que determina la velocidad de la transferencia de masa. Llamado también, coeficiente de transferencia de masa

Depende de: la temperatura, composición del material, el ambiente saturante y la velocidad de flujo del medio activo.

Relaciona la concentración del elemento difundidor en la superficie de la pieza durante el TQT con su concentración equilibrada en el medio saturante.

Generalidades Si β >> D se deduce la formula anterior

y ademas que c(0,t) ≈ c°(t)

Si β << D entonces, |X=0 ≈ 0, lo que implica la formación de la zona difusiva sumamente lenta.