在γ铁中的扩散系数 D=1 .61 ×10 -12m 2 /s, 在这一温度下对含碳 0.1%C 的碳钢渗碳,若表面碳浓度为 1.0%C ,规定含碳 0.3% 处的深度为渗层深度,( 1)求渗层深度 x与渗碳时间的关系式;( 2)计算 930 ℃渗10小时、 20小时后的渗层深度 x 10,x 20;(3)x 20/x 10说明了什么问题? 10. 已知碳在γ铁中的扩散常数 D 0 =2.0 ×10 -5m 2 /s, 扩散激活能 Q=140 ×10 3 J/mol , (1)求870 ℃,930 ℃碳在γ铁中的扩散系数;(2) 在其他条件相同的情况下于870 ℃和930 ℃各渗碳 10小时,求 x 930/x 870,这个结果说明了什么问题? 答案 1.答: 扩散通量: 表示单位时间内通过垂直于扩散方向单位面积的扩散物质质量, 其单位为 kg/(m 2 .s)。稳态扩散:质量浓度不随时间而变化的扩散。非稳态扩散:质量浓度随时间而变化的扩散。化学扩散:由于浓度梯度所引起的扩散。自扩散:不依赖浓度梯度,仅由热振动而产生的扩散。上坡扩散:物质可能从低浓度区向高浓度区扩散,扩散的结果提高了浓度梯度,这种扩散称为上坡扩散。反应扩散:原子在扩散过程中由于固溶体过饱和而生成新相的扩散称为反应扩散。 2.答: 扩散系数是衡量原子扩散能力的非常重要的参数, 扩散系数 D 一般是浓度的函数,当它随浓度变化不大或浓度很低时,可以视为常数。一般认为扩散常数 D 0和 Q 值的大小与温度无关,只与扩散机制和材料相关。不同的扩散机制, 扩散激活能不同。) exp( 0 RT QDD?? Q:扩散激活能对间隙型扩散, Q= ΔU (间隙原子的迁移能) ;对置换型扩散, Q= ΔU V+ΔU (增加一项空位形成能ΔU V)。 3.答: 1)温度:温度越高,原子热激活能量越大,越易发生迁移,扩散系数越大。
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