Wiki - Diffusion

Die Diffusion beschreibt atomare Wanderungen in Festkörpern. Auf Grundlagen der Diffusion beruhen Fügeverfahren wie das Löten oder das Diffusionsschweissen, wo Fügeteile unter hohem Druck und erhöhter Temperatur über eine längere Zeitdauer gefügt werden. Die Diffusion ist für Vorgänge wie das Aufkohlen oder das Entkohlen von Werkstoffen verantwortlich (Randschichthärten). Durch Diffusion bilden sich erwünschte oder unerwünschte Ausscheidungen in Werkstoffen. Erwünschte Ausscheidungen werden z.B. beim Ausscheidungshärten genutzt. Unerwünschte Ausscheidungen sind beim Schweissen beispielsweise die Bildung von Chromcarbiden bei korrosionsbeständigen Stählen in der WEZ.
Alterungsprozesse kommen durch diffusionsbasierte Mechanismen zustande. Die Bildung intermetallischer Sprödphasen basiert auf der Diffusion. Bei der Umwandlungshärtung von Stahl wird eine Diffusion des Kohlenstoffs durch eine schnelle Abkühlung gezielt verhindert; der Kohlenstoff bleibt im Gitter und verspannt dieses (=Martensit).

Die Diffusion dient in den meisten Fällen einem Konzentrationsausgleich im Festkörper. Bei erhöhter Temperatur schwingen die atomaren Gitter im Metall verstärkt. Die Atome brauchen durch die verstärkte Schwingung mehr Platz, das drückt sich letztlich in der Wärmedehnung des Werkstoffs aus.
Das Gitter lockert sich bei erhöhter Schwingung und die Atome können leichter wandern. Je länger die Zeit, umso mehr Atome können wandern. Die Diffusion ist daher wesentlich von dem Konzentrationsunterschied im Festkörper, von der Temperatur und der Zeit abhängig.