1、擴(kuò)散習(xí)題,計(jì)算各個(gè)濃度下的擴(kuò)散系數(shù)，畫出濃度-擴(kuò)散系數(shù)曲線。,1. 一個(gè)封閉鋼管，外徑為1.16cm，內(nèi)徑為0.86cm，長(zhǎng)度為10cm。管內(nèi)為滲碳?xì)夥眨芡鉃槊撎細(xì)夥?。?000保溫100h 后（達(dá)到平穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散），共有3.60g 碳逸出鋼管。鋼管的碳濃度分布如下所示：,空心的薄壁圓筒滲碳,穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的實(shí)例,條件： 圓筒內(nèi)外碳濃度保持恒定 經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài) 此時(shí)圓筒內(nèi)各點(diǎn)的碳濃度恒定 則有：,3.1.2穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程,3.1唯象理論,管內(nèi)為滲碳?xì)夥?，管外為脫碳?xì)夥铡?） 1000保溫100h 后（達(dá)到平穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散） 表中所列,3、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的實(shí)例,對(duì)于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，q/t是常數(shù)，C 與r可

2、測(cè)，l為已知值，故作C與lnr的關(guān)系曲線，求斜率則得D.,3.1.2穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程,3.1唯象理論,C:kg/m3; r:m q:kg/m2.s D:m2/s l:m t:s 故C需轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度，取鋼的密度=7.85g/cm3=7.85X103kg/m3,得到,作(C)(lnr)曲線,求各點(diǎn)的斜率k,根據(jù),可以求得,作(C)(D)曲線,2. 氫在金屬中擴(kuò)散較快，因此用金屬容器貯存氫氣會(huì)存在滲漏。假設(shè)鋼瓶?jī)?nèi)氫壓力為p0，鋼瓶放置于真空中，其壁厚為h，并且已知?dú)湓谠摻饘僦械臄U(kuò)散系數(shù)為D，而氫在鋼中的溶解度服從，其中k為常數(shù)，p為鋼瓶與氫氣接觸處的氫壓力。 1) 列出穩(wěn)定狀態(tài)下金屬容器中的高壓氫通過(guò)

3、器壁的擴(kuò)散方程； 2) 提出減少氫擴(kuò)散逸失的措施。,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，可以認(rèn)為鋼瓶?jī)?nèi)部的氫濃度分布不隨時(shí)間發(fā)生變化，采用擴(kuò)散第一定律。 (1) 而鋼瓶?jī)?nèi)壁： ，鋼瓶外壁C=0， 因此： (2) 依據(jù)上式，減少氫擴(kuò)散逸失即需要減小J，因此可以采取的措施有： 選擇合適的容器材料，以減小D和k； 降低容器內(nèi)氫氣壓力p0； 增加容器壁厚h。,3.一塊厚鋼板，w(C)=0.1，在930滲碳，表面碳濃度保持w(C)=1，設(shè)擴(kuò)散系數(shù)為常數(shù)，D=0.738exp-158.98(kJ/mol)/RT（cm2s-1）。 問(wèn): 距表面0.05cm 處碳濃度w(C)升至0.45所需要的時(shí)間。 若在距表面0.1cm 處獲

4、得同樣的濃度（0.45%）所需時(shí)間又是多少? 導(dǎo)出在擴(kuò)散系數(shù)為常數(shù)時(shí)，在同一溫度下滲入距離和時(shí)間關(guān)系的一般表達(dá)式。,利用fick第二定律誤差函數(shù)解， Cs=1%，C0=0.1%，Cx=0.45%，x=0.05帶入后可以得到 查表求得 t=5.2h 同樣可以求得（2） （3）課堂上已講過(guò),4.870滲碳與927滲碳相比，優(yōu)點(diǎn)是熱處理產(chǎn)品晶粒細(xì)小，淬火變形小， 問(wèn)： 870滲碳需要多少時(shí)間才能獲得與927滲碳10小時(shí)相同的滲層厚度？（已知D0、Q，忽略不同溫度下碳在奧氏體鐵中的溶解度差別）； 若滲層厚度測(cè)至碳含量0.3%處，試問(wèn)870滲碳10小時(shí)后所達(dá)到的滲層厚度為927滲碳同樣時(shí)間所得厚度的百分

5、之幾？,由上題， 獲得相同滲碳層深度，則 相同的滲碳時(shí)間， 帶入D0和Q即可,二元相圖習(xí)題,1. 1）Cu-Sn二元相圖中的恒溫轉(zhuǎn)變？ 11個(gè) 見(jiàn)P238 2）20%Cu（不是20%Sn）平衡冷卻熱分析曲線,2.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)畫二元相圖 畫出坐標(biāo)（C%-T） 匯出三相平衡反應(yīng)，并給出反應(yīng)類型 連接相應(yīng)點(diǎn),3.分析含碳量0.2%和1.5%的鐵碳合金按亞穩(wěn)系統(tǒng)從液態(tài)平衡冷卻到室溫的轉(zhuǎn)變過(guò)程。用冷卻曲線說(shuō)明各階段的組織，并畫出各合金在730和720顯微組織的示意圖。,730,720,0.2%C,730,720,1.5%C,4.分析含碳2.5%的鐵碳合金按亞穩(wěn)系統(tǒng)從液態(tài)平衡冷卻到室溫的轉(zhuǎn)變過(guò)程，并計(jì)算各

6、組織組成物在室溫下的重量分?jǐn)?shù)及各組成相的重量分?jǐn)?shù)。,組織組成物百分?jǐn)?shù)：,組成相百分?jǐn)?shù)：,有抄襲現(xiàn)象： eg：82.2%-18.6%=13.6%,5.分別計(jì)算鐵碳合金中二次滲碳體與二次石墨的最大可能含量。,雙重相圖： Fe - Fe3C 亞穩(wěn)系 C%=6.69% Fe C 穩(wěn)定系 C%=100%,6.計(jì)算變態(tài)萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體和共析滲碳體的含量。,三元相圖習(xí)題,1.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)， 畫出系統(tǒng)的綜合投影圖； 說(shuō)明每個(gè)恒溫反應(yīng)的類型； 描述成分為A-30%、B-55%、C-15%的合金凝固過(guò)程，并計(jì)算這合金在945各相的相對(duì)百分比； 描述成分為A-20%、 B-35%、C-45%的合金凝固

7、過(guò)程.,建立坐標(biāo)系 描繪四相平衡反應(yīng)的點(diǎn)和線 匯出三相區(qū)的點(diǎn)和線,恒溫反應(yīng)的類型： 四相：L+ 三相：L+ L+ L+ 怎么判斷？ 液相線所處位置,O1,L,L,L+,+ (+)+ II,O2,L,L+,2.根據(jù)Fe-Fe3C-Fe3P三元合金相圖的投影圖（教材圖5-122） 單獨(dú)畫出該三元系液相面的投影圖，并列式說(shuō)明這個(gè)三元系中可能出現(xiàn)哪些有液相參與的三相平衡反應(yīng)； 指出該三元系中由液相直接結(jié)晶出的單一固體； 列式說(shuō)明Fe-Fe3C-Fe3P三元系中的合金在下列溫度范圍內(nèi)發(fā)生哪些無(wú)液相參與的三相平衡轉(zhuǎn)變： 1）1005745；2）950745；3）745725 請(qǐng)說(shuō)明發(fā)生相圖所示的包共晶轉(zhuǎn)變后，哪個(gè)成分范圍內(nèi)的合金仍有液相？并說(shuō)明這些合金繼續(xù)冷卻時(shí)還會(huì)發(fā)生哪些轉(zhuǎn)變。,1.三元系液相面的投影圖 2.由液相直接結(jié)晶出的單一固體 液相線劃分的區(qū)域 3.課上講過(guò)，注意題目的本意應(yīng)該是兩四相平衡反應(yīng)之間的三相平衡轉(zhuǎn)變 4. LgFe3P,凝固習(xí)題,1.邊長(zhǎng)為a的臨界半徑和形核功,