第四?/p>
例题
1.
设有一条内径为
30mm
的厚壁管道,
被厚度为
0.1mm
的铁膜隔开?/p>
通过向管子一端向?/p>
内输入氮气,以保持膜片一侧氮气浓度为
1200mol/m3
,而另一侧的氮气浓度?/p>
100mol/m3
。如
?/p>
700
℃下测得通过管道的氮气流量为
2.8
×
10
-4
mol/s
,求此时氮气在铁中的扩散系数?/p>
2.
课本
P124
,例?/p>
3. Cu-Al
组成的互扩散偶发生扩散时,标志面会向哪个方向移动?/p>
4.
设纯
Cr
和纯
Fe
组成的扩散偶,扩?/p>
1
小时?/p>
Matano
平面移动?/p>
1.52
×
10
-3
cm
。已?/p>
C
Cr
=0.478
时,
ə
C/
ə
x=126/cm
?/p>
互扩散系?/p>
D=1.43
×
10
-9
cm
2
/s
?/p>
试求
Matano
平面移动速度?/p>
Cr
?/p>
Fe
的本征扩散系?/p>
D
Cr
?/p>
D
Fe
?/p>
(实验测?/p>
Matano
平面移动距离的平方与扩散时间之比为常数?/p>
?/p>
5.
工业生产中经常采用渗碳的方法来提高钢铁零件的表面硬度。表面含碳量越高,钢的硬
度越高。例如将含碳?/p>
0.2%
的钢置于
Ws=1.3%
的气氛中渗碳
,
渗碳温度?/p>
927
?/p>
,
保温
10h,
已知
碳在
γ
?/p>
Fe
中的
Dc=2.21
×
10-7 cm²
·
s-1,
求:
(1)
距表?/p>
x=0.04
㎝处的碳浓度
(1.0265%)
?/p>
(2)
若已
知渗层某处的碳浓度为
0.65%
?/p>
,
?/p>
x
?/p>
(0.104
?/p>
)
?/p>
6.
对于同一扩散系统、扩散系?/p>
D
与扩散时?/p>
t
的乘积为常数。例如:已知
Cu
?/p>
Al
中扩
散系?/p>
D
,在
500
℃和
600º
C
分别?/p>
4.8
×
10-14m²
s-1
?/p>
5.3
×
10-13m²
s-1,
假如一个工件在
600º
C
需要处?/p>
10h,
若在
500º
C
处理?/p>
,
要达到同样的效果
,
需要多少小时?
7.
对于钢铁材料进行渗碳处理?/p>
,x
?/p>
t
的关系是
t
?/p>
x²
。例如:假设对-
Wc=0.25%
的钢?/p>
进行渗碳处理
,
要求渗层
0.5
㎜处的碳浓度?/p>
0.8%,
渗碳气体浓度?/p>
Wc=1.2%,
?/p>
950º
C
进行渗碳
,
需?/p>
7
小时
,
如果将层深厚度提高到
1.0
?/p>
,
需要多长时间?
8
钢在进行渗碳处理时,表面很快达到较高浓度,然后逐步向中间扩散,设在
1000
℃时?/p>
测得工件离表?/p>
1mm
?/p>
2mm
之间的碳浓度(原子浓度)?/p>
5at.%
降到
4at.%
,试计算碳原子在
该区域的流量?/p>
γ
-Fe
?/p>
1000
℃时密度?/p>
7.63g/cm
3
,扩散系?/p>
?
c
D
=
?/p>
2.0
×
10
-5
m
2
/s
)?
exp[(-142000J/mol)/RT]
?/p>
,
以原?/p>
/m
2
·
s
为单位?/p>
9.
一?/p>
0.1%C
钢在
930
℃渗碳,渗到
0.05cm
的地方碳的浓度达?/p>
0.45%
。在
t>0
的全部时
间,渗碳气氛保持表面成分?/p>
1%
,假?/p>
?
c
D
=2.0
×
10
-5
exp(-140000/ RT) (m
2
/s),
?/p>
1
)计算渗碳时
间;
?/p>
2
)若将渗层加深一倍,则需多长时间?(
3
)若规定
0.3%C
作为渗碳层厚工的量度,则?/p>
930
℃渗?/p>
10
小时的渗层厚度为
870
℃渗?/p>
10
小时的多少倍?
10.
?/p>
0.85%C
的普碳钢加热?/p>
900
℃在空气中保?/p>
1
小时后外层碳浓度降到零。假如要?/p>
零件外层的碳浓度?/p>
0.8%
,表面应车削去多少深度?
[
?/p>
c
D
=1.1
×
10
-7
cm
2
/s
,参考课?/p>
P124
,公式(
4.9
?/p>
]
11.
钢在较低温度渗碳有一定优越性,淬火变形小又可得到较细的晶粒,并能延长炉子的
寿命。某人设想将渗碳温度?/p>
1000
℃降低到
900
℃,而将渗碳时间延长
10%
,即获得同样结果?
试分析这种设想是否正确?/p>
(已?/p>
?
c
D
=140kJ/mol
?/p>
?/p>
12.
固态金属扩散的条件及影响扩散的因素有哪些?(固态金属中发生扩散需具备哪些?/p>
件?影响固态金属扩散的条件有那些??/p>
13.
为什么钢铁零件渗碳温度一般选择?/p>
γ
-Fe
相区中进行?若不?/p>
γ
-Fe
相区中进行会有什
么结果?
14.
说明扩散系数常数及扩散激活能的物理意义及其影响因素?/p>
15
.什么是科肯达尔效应,解释其产生原因,它对人们认识置换式扩散机制有什么作用?/p>
16.
试比较间隙扩散和空位扩散两?/p>
D
表达式的区别?/p>
17.
扩散第一定律跟扩散第二定律运用条件是什么?
18.
奥氏体中碳原子扩散与铁原子扩散系数有何区别?