材料科学基础之金属学原理扩散习题及答案

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1、《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=2.1×10-5m2/s，Q=171×103J/mol。试求815℃时Zn在Cu中的扩散系数。2.已知C在γ铁中扩散时D0=2.0×10-5m2/s，Q=140×103J/mol;γ铁中Fe自扩散时D0=1.8×10-5m2/s，Q=270×103J/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1％Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143×103J/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

2、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（t1

3、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1％Cr可使碳在奥氏体铁中的扩散激活能增加为Q=143×103J/mol，所以，由此可见，1％Cr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α相，而C在α－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

4、程解为所以，渗层厚度，要达到相同渗层厚度，则所以，。（3）根据低碳钢渗碳的扩散方程解得，解得，x＝5.86×10-3m＝5.86mm。由渗层厚度得，