内容发布更新时间 : 2025/7/7 16:14:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第4章
4. 一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t>0
的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设 D=2.0×10-5exp(-140000/RT) (m2/s)。 (a) 计算渗碳时间（已知erf(0.61)=0.61）； (b) 若将渗层加深一倍，则需多长时间？
(c) 若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？ 解：
(a) 由Fick第二定律得：
t 1.0×104(s) （ 5分）
(b) 由关系式x?ADt，得：x1?AD1t1，x2?AD2t2
两式相比，得：
当温度相同时，D1=D2,于是得：
（ 5分）
（c）
因为： t930=t870, D930=1.67×10-7(cm2/s) D870=0.2×exp(-140000/8.314×1143) =8.0×10-8(cm2/s)
所以： （倍）（ 5分）
5. 在950℃下对纯铁渗碳，希望在0.1mm的深度得到w1(c)=0.9%的碳含量。假设表面碳
浓度保持在w2(c)=1.20%，扩散系数D?Fe=10-10m2/s。计算为达到次要求至少要渗碳多少时间？
6. 一块含0.1%C的碳钢在930℃、1%碳浓度的气氛中进行渗碳处理，经过11个小时后在
0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%，若要在0.08cm的深度达到同样的渗碳浓度，则需
多长时间？ 已知???s?(?s??0)erf(x) 2Dtx) 2Dt解：由Fick第二定律得： ???s?(?s??0)erf(即
?s??x?erf()
?s??02Dtx1x22Dt22由题意可知，两种情况下渗碳前后浓度相同且渗碳温度相同，即
2Dt1? （5分）
2?x2故 t2?t1???x?1??0.08???11????28.16(小时) （10分，不准确扣1分） ?0.05???要在0.08cm深度达到同样的渗碳深度，需28.16小时。
7. 根据实际测定lgD与1/T的关系图，计算单晶体银和多晶体银在低于700℃温度范围的
扩散激活能，并说明两者扩散激活能差异的原因。
解：由 D=D0exp(-Q/RT)，lgD?lgD0?lgD?lgD0?QlgeRTQ11?lgD??(?)lgeRT1T2Q1?,(因为lnD?2.3lgD) 2.3RT700?C时，多晶体银扩散激能:Q?10.72?(?12)??1(1.10?10?3?1.30?10?3)lgeRQ1?122.4kJ(注：图中的扩散激活单位是“卡”）单晶体银的扩散激活能:Q?8?（?14）??2lge(0.8?10?3?1.39?10?3)RQ2?194.5kJ
由于单晶体的扩散是体扩散，而多晶体存在晶界，晶界的“短路”扩散作用，使扩散速率增大，从而扩散激活能较小。
8. 有两种激活能分别为E1=83.7KJ/mol和E2=251KJ/mol的扩散反应。温度从25℃升高到
600℃时，这两种扩散的扩散系数有何变化，并对结果作出评述。已知R=8.31 J/K。 解： 由
得：
对于温度从298K提高到873K，扩散速率D分别提高4.6×109和9.5×1028倍，显示出温度对扩散速率的重要影响。激活能越大时，扩散速率对温度的敏感性越大。
第5章
9. 已知H70黄铜（30%Zn）在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时，