作业一(固体中的扩散)

一、名词解释

1、扩散 2、短路扩散 3、上坡扩散 4、自扩散

二、计算题

1、一含碳量为0.10%低碳钢零件，在930℃下渗碳3h后，距离表面0.05cm处的碳浓度达到0.45%。若在相同渗碳气氛中，在T温度下渗相同时间，能使距表面0.10cm处的碳浓度为0.45%，求T为多少（已知碳的扩散激活能Q=145000J/mol。R=8.314J/mol·K，并假定D0不变）。

2、Cu-Zn合金的构件在900℃加热10min后表面因Zn蒸发而脱Zn，导致距表面1mm深处的性能有一定程度的变化。问该合金构件在800℃放置多少时间，在距表面0.5mm处将发生上述同样程度的性能变化？（设Zn的扩散激活能Q=20000R，R为气体常数，假定D0不变）。

3、870℃渗碳与927℃渗碳相比较，优点是热处理后产品晶粒细小。

（1）计算上述两个温度下碳在γ-铁中的扩散系数。已知D0=2.0×10-5m2·s-1，Q=140×103J·mol-1，R=8.314J/mol·K。

（2）870℃渗碳需要用多长时间才能获得与927℃渗碳10h相同的渗层厚度（不同温度下碳在γ-铁中的溶解度差别可忽略不计）。

4、碳质量分数为0.1%的低碳钢工件，置于碳质量分数为1.2%的渗碳气氛中，在920℃下进行渗碳。若要求在离工件表面0.8mm处含碳的质量分数为0.45%，问需要多少渗碳时间？并画出：渗碳结束前、渗碳结束后缓慢冷却至室温这两种情况下工件表层至心部平衡组织示意图。已知：碳在γ-铁中920℃时的扩散激活能为134000J·mol-1，

D0=0.23cm/s,erf(0.71)=0.68,erf(0.72)=0.69,erf(0.73)=0.70。

5、碳原子在800℃时扩散进入纯铁材料表面0.1cm处需要10h，求900℃时要获得同样的碳深度需要多少时间？(碳在γ-铁中的扩散激活能为137520J·mol-1)

6、