扩散与相变计算题

金属中的扩散与相变

2010硕士10班

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3.扩散习题课和复习

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例一：有一20钢齿轮气体渗碳，炉温为927℃，炉气氛使工件表面含碳量维持在0.9％C,这时碳在铁中的扩散系数为D＝1.28x10－11m2s-1,试计算为使距表面0.5mm处含碳量达到0.4%C所需要的时间?

解：可以用半无限长棒的扩散来解：

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例二：上例中处理条件不变，把碳含量达到0.4％C处到表面的距离作为渗层深度，推出渗层深度与处理时间之间的关系，层深达到1.0mm则需多少时间?

解：因为处理条件不变

在温度相同时，扩散系数也相同，因此渗层深度与

处理时间之间的关系：

因为x

2/x

1

= 2，所以t

2

/t

1

= 4，这时的时间为

34268s = 9.52hr

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20例1：含0.20%碳的碳钢在927 ℃进行气体渗碳。假定表面C 含量增加到0.9%，试求距表面0.5mm 处的C 含量达0.4%所需的时间。已知D 972=1.28 ×10-11m 2/s 解：已知c s ，x ，c 0，D ，c x 代入式得

erf （）=0.7143

查表得erf （0.8）=0.7421，erf （0.75）=0.7112，用内差法可得β=0.755

因此，t=8567s=2.38h

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例2：渗碳用钢及渗碳温度同上，求渗碳5h 后距表面0.5mm 处的c 含量。

解：已知c s ，x ，c 0，D ，t 代入式得

（0.9% -c x ）/0.7%=erf （0.521）=0.538

c x =0.52%

与例1比较可以看出，渗碳时间由2.38h 增加到

5h ，含0.2%c 的碳钢表面0.5mm 处的c 含量仅由

0.4%增加到0.52%。

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考题

一．名词解释

二．简答题

三．计算题

四．叙述题

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谢谢大家！

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