第八章 扩散

第八章 扩散

(一）填空

1.扩散系数D的物理意义是_____________________________。

2.菲克第一定律的数学表达式为___________________________。

3.菲克第二定律的数学表达式为_______________。

4.扩散系数与温度之间关系的表达式是_______________。

5.上坡扩散是指_______________。下坡扩散是指

______________________________

。反应扩散是

____________________________ 原子扩散是

_____________________________

6.扩散通量为

____________________________________

（）判断题

(二)选择题

1．菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随( )变化

A 距离

B 时间

C 温度

2.原子扩散的驱动力是( )

A 组元的浓度梯度

B 组元的化学势梯度

C 温度梯度 （三）问答题

1 何谓扩散，固态扩散有哪些种类?

2 何谓上坡扩散和下坡扩散?试举几个实例说明之。

3 扩散系数的物理意义是什么?影响因素有哪些？

4 固态金属中要发生扩散必须满足哪些条件。

5 铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有何影响?是加速还是减缓? 为什么。

6 巳知铜在铝中的扩散常数D

＝0.84×10-5m2／s，Q＝136×103J／mol，试计算在477℃和497℃时铜在铝中的扩散系数。

7 有一铝—铜合金铸锭，内部存在枝晶偏析，二次枝晶轴间距为0．01cm，试计算该铸锭在477℃和497℃均匀化退火时使成分偏析振幅降低到1％所需的保温时间。

8 可否用铅代替铅锡合金作对铁进行钎焊的材料，试分析说明之。

9 铜的熔点为1083℃，银的熔点为962℃，若将质量相同的一块纯铜板和一块纯银板紧密地压合在一起，置于900℃炉中长期加热，问将出现什么样的变化，冷至室温后会得到什么样的组织(图8-37为Cu-Ag相图)。

10 渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面，然后以下坡扩散的方式使碳原子从表层向内部扩散的热处理方法。试问：

(1) 温度高低对渗碳速度有何影响?

(2) 渗碳应当在r-Fe中进行还是应当在α-Fe中进行?

(3) 空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响？

11.试说明公式D＝d2PΓ的物理意义；并比较间隙扩散和空位扩散两者D表达式的区别。

12.含碳量为0.8％的碳钢，在900℃的脱碳气氛中保温，此时与气氛相平衡的表面碳浓度为0.2％,

13.已知在保温3小时后，脱碳层厚度为0.3mm，若保温时间改为7小时，试问脱碳层厚度应是多少？

14.有一块含碳量0.1％的碳钢，在930℃渗碳，渗到0.05cm处时，碳浓度为0.45％，且t >0的全部时间内，渗碳气氛始终保持表面成分含碳量为1％，今设D＝1.4×10－7cm2／s

① 试计算渗碳所需的时间。

② 计算渗碳层增加一倍所需的时间。

15.工业渗碳温度常选择在奥氏体相区（920～930℃），而不在铁素体相区（700～

900℃），这说明D

c γ> D

c

α。这一结论是否正确？为什么? 试分析工业渗碳常选择

在奥氏体相区不在铁素体相区的原因。（工业渗碳是使含碳量0.1~0.2％的碳钢表面达到 0.8~1.0％C）

17.现对纯铁在540℃进行普通渗氮，炉内氮势足以形成ε相（Fe2~3N），试根据Fe －N相图，画出渗层的氮浓度分布曲线。并说明钢的渗N与钢的渗C在扩散类型上有何不同。