中南大学材基课后题答案

也就是说要将1mm厚的Ni层扩散掉，所需时间t为： t＝（1mm）/（1.8×10－10cm/s）＝556000秒＝154小时。

3 解答：1）渗碳情况符合菲克第二定律的特殊解的应用条件，可以利用菲克第二定律进行解决。

菲克第二定律特殊解公式：

其中依题意有Cs＝1.2，C0=0.1，Cx=0.45，x=0.2。

带入上式，则有，即：

从表10－1可以得出误差函数值，有，Dt＝(0.1/0.71)2=0.0198cm2。

任何满足Dt＝0.0198cm2关系的工艺均可，由于扩散与温度、时间有关， D=D0exp(-Q/RT)，带入C在Fe中的D0＝0.23，激活能Q＝32900cal/mol， D=0.23exp(-32900cal/mol/1.987（cal/mol.K）T)=0.23exp(-16558/T)， 因此由Dt＝(0.1/0.71)2=0.0198cm2，渗碳时间与渗碳温度的关系为：

故可以列出一些典型的渗碳温度与时间如下： T＝900℃=1173K，则t=116174s=32.3h； T＝1000℃=1273K，则t=36360s=10.7h； T＝1100℃=1373K，则t=14880s=4.13h； T＝1200℃=1473K，则t=6560s=1.82h。

可以根据上述温度与时间的关系，考虑合金相变和加热炉、生产效率进行合理选择，一般以1000℃左右较为合适。

2）在渗碳温度和其它条件不变的情况下，要求渗碳深度增加一倍，由1）可知有关系

4 简答：由于反应扩散的原因，试样中不能出现两相区，故试样从表面到心部的组织最外层为α相，靠里层为γ相，心部不受脱碳影响为α相和γ相。

5 简答：1）渗碳在?-Fe中进行而不在?-Fe中进行，渗碳温度要高于727e ，是因为?-Fe中最大碳溶解度（质量分数）为0.0218％，对于碳含量大于0.0218％的钢铁，渗碳时零件中碳浓度梯度为0，渗碳无法进行；而且由于温度低，扩散系数小，渗碳缓慢。在?-Fe中进行则可获得较高的表层碳浓度梯度，温度也高，可使渗碳顺利进行。

2）渗碳温度高于1100e 会使钢板的晶粒长大，降低其机械性能。

6 简答：1）在有限的时间内不可能使枝晶偏析完全消失，

2）冷加工可以促进均匀化过程；经过冷加工后枝晶被破碎，缩短了枝晶间距。

7 简答： 原子扩散在材料中的影响包括晶体凝固时形核、长大；合金的成分过冷；成分均匀化，包晶反应非平衡凝固时保留高温组织的特点，固态相变时的形核，晶界形核、晶界运动、晶界偏聚、高温蠕变，氧化，焊接，化学热处理（渗C、N等），粉末冶金，涂层等各方面。

8 解答：上坡扩散是扩散过程中扩散元素从低浓度向高浓度出扩散；如各种溶质原子气团的形成和共析反应产物的形成均为上坡扩散。

9 简答：间隙固溶体中溶质原子在间隙中发生间隙扩散，在置换式固溶体中发生原子与空位交换实现扩散的空位机制。

存在，可以解得t＝42.7h；