擴散機制（diffusion mechanisms）

如果固體中的原子靠跳躍移動，自然會問：究竟跳到哪裡去？答案主要有兩個，即兩種不同的機制，而適用哪一種，完全取決於移動的原子與母原子尺寸相近、還是小得多。把這個區別弄清楚，就能解釋為什麼在相同溫度下，某些元素穿過金屬的擴散速度比別的快上數千倍。

空位機制負責坐在規則晶格位置上的原子——母體自身的原子（自擴散）以及任何尺寸相近的置換型溶質。一個原子只有在它旁邊恰好有個空位時才能移動；於是它跳進去，而空位實際上往反方向移動了。由於原子必須等待空位到來、又必須具備跳躍所需的能量，這個機制相對較慢，其速率直接與空位的多寡掛鉤——回想一下，空位數目隨溫度呈指數上升。間隙機制負責小原子——碳、氮、氫——它們住在母原子之間的縫隙裡。這樣的原子只是從一個間隙縫跳到相鄰的空縫。它根本不需要等待空位，因為間隙位置很多且大多是空的，所以這個機制快得多。

實務上的結果是一道很大的速度差距。在給定溫度下，碳（間隙型）穿過鐵的擴散速度比鎳（置換型）快上好幾個數量級，正是因為碳從不需要等待空位、且越過的能量障礙較小。這就是為什麼滲碳（間隙過程）能在數小時內硬化鋼材表面，而使置換型合金均質化卻可能耗時長得多。當你看到某個擴散活化能的數值時，它反映的正是哪一種機制在運作：間隙擴散的活化能較低，置換型（空位）擴散的則較高。