材料科学基础之金属学原理扩散习题及答案_第1页
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材料结构习题：固体中原子及分子的运动1. 已知Zn在Cu中扩散时D0=2.110-5m2/s，Q=171103J/mol。试求815时Zn在Cu中的扩散系数。2. 已知C在铁中扩散时D0=2.010-5m2/s，Q=140103J/mol; 铁中Fe自扩散时D0=1.810-5m2/s，Q=270103J/mol。试分别求出927时奥氏体铁中Fe的自扩散系数 和碳的扩散系数 。若已知1Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143103J/mol，试求其扩散系数 的变化和对比分析以上计算结果。3. 若将铁棒置于一端渗碳的介质中，其表面碳浓度达到相应温度下奥氏体的平衡浓度CS。试求（1）结合铁碳相图，试分别示意绘出930和800经不同保温时间（t1t2t3）碳浓度沿试棒纵向的分布曲线；（2）若渗碳温度低于727，试分析能否达到渗碳目的。4. 含碳0.2的低碳钢进行870渗碳较930渗碳具有晶粒细小的优点，则（1）试计算以上两种温度下碳在-Fe中的扩散系数；（2）试计算870渗碳需多少时间可达到930渗碳10小时的渗层厚度（忽略C在-Fe 中的溶解度差异）；（3）若渗层厚度测至含碳量0.4处，计算870渗碳10小时后的渗层厚度及其与930同样时间渗层厚度的比值。（表面碳浓度取1.2）习题4答案：1 解：根据扩散激活能公式得 2 解：根据扩散激活能公式得 已知1Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143103J/mol，所以，由此可见，1Cr使碳在奥氏体铁中的扩散系数下降，因为Cr是形成碳化物的元素，与碳的亲和力较大，具有降低碳原子的活度和阻碍碳原子的扩散的作用。3 （1）参见204页。（2）若渗碳温度低于727，不能达到渗碳目的。因为在727以下，铁为相，而C在Fe中的溶解度非常小（最高为在727时为0.0218）。4 解：（1）在870下，在930下，（2）低碳钢渗碳的扩散方程解为所以，渗层厚度，要达到相同渗层厚度，则所以，。 （3
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