Kinetics associated with the formation of chromium diffusion coated layer and chromium carbide onto pure irons and carbon steels was studied. Chromium diffusion process was carried out by dipping the specimen in molten lead bath containing dissolved chromium. The effect of dipping time, bath temperature, and carbon content in the specimen on the diffusion process was described.
The result indicated that for the pure iron, the rate controlling stpe was the chromium diffusion in the specimen which is performed by free energy differences of chromium alloy formation between in molten lead and specimen and the relationship between the diffusivity of chromium ($D_\alpha$) and absolute temperature (T) was
$D_\alpha = (1.505) \exp \Bigg[ -\frac{52.8$\pm$7.7(kcal/mole)}{RT} \Bigg]$
The concentration of chromium in surface of specimen was increased almost linearly with carbon content in the specimen. The result also showed that the hardness of diffusion coated layer in carbon steel was greatly increased due to the formation of carbide and $(CrFe)_7C_3$ carbide which was expected to be formed in ｒ-phase region was to be transformed into $(CrFe)_{23}C_6$ carbide which lay in α-phase.
$C_r$이 용해되어 있는 $P_b$ 용탕에서 순철과 탄소강에 $C_r$을 확산 피복시킬 때 형성되는 $C_r$ 확산 피복층과 Carbide 생성의 Kinetics를 연구하였다. 본 연구의 실험 변수는 침적 시간, 온도, 그리고 시편의 탄소함량이며 그 결과는 다음과 같다.
$P_b$ 용탕과 시편에서 $C_r$의 합금 형성 자유 에너지 차이 때문에 시편에 $C_r$을 확산 피복시킬 수 있음을 확인하였으며, 시편에 서 $C_r$의 확산이 전체 반응을 지배하는 반응 단계이다. 그때의 $C_r$ 확산 피복층에서 $C_r$의 확산 계수 $D_α$는
$D_α = (1.505) \exp \left[ \frac{52.8 ± 7.7 (Kcal/mole)}{RT} \right]$
이다. 순철의 경우에 $C_r$ 확산 피복층의 경도 증가는 $C_r$ 합금 형성에 기인하며 탄소강의 경우에는 $C_{r23} C_6$ Carbide 형성에 의한 것이다. 그리고 시편 표면의 $C_r$ 농도는 C 함량의 증가에 따라 직선적으로 증가하며, ｒ상에서 생성된 $(C_rFe)_7 C_3$ Carbide 는 $(C_rFe)_{23} C_6$ Carbide로 상 변태하면서 $C_r$ 확산 피복층에 섞이게 되리라 생각된다.
