Podemos definir Difusión como el movimiento de los átomos. En otras palabras, la materia se transporta dentro de la materia.
Pero Difusión tiene reglas.
Los átomos solo se moverán de una región de mayor concentración a una región con menor concentración.
También es importante definir qué no es Difusión:
Difusión no es el flujo general de materia (como en un río). Es un movimiento gradual (de dispersión) de átomos individuales.
Además, no confunda Difusión con ósmosis.
Ambos procesos quieren igualar la concentración. También son pasivos y se producirán de forma natural.
Sin embargo...
La ósmosis es una transferencia de materia unidireccional, solo con disolvente. Difusión es un mecanismo de transferencia de todo, no solo limitado a la fase líquida.
Por tanto, puede considerar la ósmosis como un caso especial de Difusión.
¿Por qué es importante Difusión?
Difusión es clave para comprender la microestructura de un material. La nucleación y el crecimiento de granos se producen durante el estado sólido Difusión.
La recristalización es otro ejemplo. Los granos deformados son reemplazados por granos nuevos sin defectos que se nuclean y crecen hasta que los granos originales desaparecen.
¿Por qué ocurre Difusión?
En resumen, Difusión ocurre porque la materia no se distribuye uniformemente. Pero entendamos esto desde la perspectiva de un átomo.
Los átomos están en constante movimiento. Solo se detienen en el cero absoluto.
Mientras vibran, ocasionalmente pueden encontrar un lugar sin átomos. También pueden encontrar espacios vacíos que sean lo suficientemente grandes para acomodarlos.
Entonces, con el tiempo, llenarán los vacíos de manera más uniforme.
¿Qué afecta la tasa de Difusión?
Una concentración alta significa una tasa más alta de Difusión.
Entonces, naturalmente, Difusión continúa hasta que no hay más diferencia en la concentración.
Pero no es solo el gradiente de concentración que afecta la velocidad de Difusión.
Temperatura
La temperatura también es un factor importante.
La temperatura es una medida de la vibración de un átomo. Cuanto más vibra un átomo, más posibilidades tiene de encontrar al azar un nuevo lugar vacío.
Presión
Puede ser causado por tensiones (fuerzas) internas o externas.
La recristalización es un ejemplo de Difusión causado por tensiones internas.
La fluencia es un ejemplo de Difusión causado por tensiones externas.
Tamaño del átomo
Los átomos grandes tendrán dificultades para encontrar espacio entre los átomos más pequeños. Lo contrario no es verdad.
Los átomos pequeños encontrarán su camino hacia otro material y quedarán atrapados en él.
Un ejemplo es el carbono en el hierro. Queda atrapado entre los átomos de hierro. Lo llamamos acero.
Los átomos pequeños como el hidrógeno (H0) pueden quedar atrapados durante la soldadura. Durante el enfriamiento, pueden combinarse con gas hidrógeno (H2) y romper la soldadura.
Enlaces atómicos
Un átomo necesitará romper su enlace atómico actual primero, antes de poder deambular.
Por lo tanto, los enlaces atómicos fuertes requerirán mucha más energía (o temperatura) que los enlaces atómicos más débiles.
Ejemplo: un enlace iónico requerirá mucha más energía que un enlace metálico.
Cómo calcular la tarifa Difusión
Según la ley de Fick, la tasa Difusión es:
- J es la cantidad y la dirección de la transferencia.
- D es el coeficiente atómico Difusión. Consulte la tabla para ver algunos ejemplos.
- La relación representa la diferencia de concentración.
Nota 1: El coeficiente "D" depende de los átomos (como el carbono y el hierro) pero también de la temperatura.
Nota 2: La segunda ley de Fick tiene en cuenta que la concentración cambia todo el tiempo.
Cómo acelerar Difusión
Difusión depende del tiempo, pero se puede optimizar.
Puede cambiar la aleación en primer lugar y elegir una con una tasa de Difusión más alta. Eso es lo que puede hacer si está en la fase de proyecto.
Además, los materiales delgados se difundirán más rápido que los gruesos. Entonces, si su material base tiene mucho grosor, tomará más tiempo tratarlo con calor.
Si se encuentra en la etapa de producción, puede aumentar la temperatura cuando sea posible.
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