固態(tài)相變習(xí)題與參考解答-文庫吧資料
2025-03-30 23:52本頁面
【正文】 由幾何關(guān)系，先需要計算出波長：因?yàn)長（3029）= (4029) ，所以L=，實(shí)際擴(kuò)散距離為=L/2=。%，問需要退火多長時間 ?已知：在815℃時，Zn的擴(kuò)散系數(shù)為DZn = 1010 cm2/s 。設(shè)平行帶是等距離分布的，在平行帶中間的Zn含量為29%。%C。擴(kuò)散系數(shù)D采用D=exp(148000 / RT) (cm2/s)，計算得D = 107 cm2 / s 。可應(yīng)用正弦解方法估算。為了使奧氏體中碳含量的變化范圍控制在177。2%C的碳素鋼，其中C主要存在于寬度為10微米（）的帶狀珠光體組織中。.代入數(shù)據(jù)：所以在600℃保溫10分鐘后，；為消除這貧化區(qū)，需要在600℃保溫繼續(xù)保溫1小時左右即可消除。當(dāng)y=l時，C=12, ∴∴ 因?yàn)橹挥嬎懔司Ы绲陌脒叄?2) 近似地簡化晶界處貧化區(qū)的濃度分布，如圖。如果要消除這已經(jīng)產(chǎn)生的晶界貧鉻層，需要在這溫度下保溫多長時間 ?[簡要解答] (1) 根據(jù)題意，類似于表面脫碳情況，可用誤差解。1）假設(shè)：在≤12%Cr時，不銹鋼的耐蝕性就消失；熱處理過程為在600℃保溫10分鐘；在600℃時立即形成碳化鉻核心，而且吸收鉻是非常有效，以致在碳化鉻和奧氏體界面上的鉻全部消失；碳化鉻的厚度可忽略。 2188型奧氏體不銹鋼如果被加熱到一臨界溫度范圍內(nèi)，則對晶界腐蝕很敏感。這里，C0 % ， ，t = 3600s , 經(jīng)計算D=107 cm2/ s 。試計算熱處理后模具的最小切削余量。%C?！? （該式也可以直接引用）現(xiàn)在要求y=0處，當(dāng)C=%時，所需要的時間t = ? .代入數(shù)據(jù)： ，∴ 查表得：∴ 該題也可用正弦解方法來求解，但計算結(jié)果有差別。初始條件和邊界條件為：t = 0, yh , =ABC； t = 0, hyh , 0=A+BC ； t = 0, yh , =A+B+C∴ A = ，B = ，C = 。根據(jù)題意，應(yīng)該用兩個誤差解。如將此材料在保護(hù)氣氛中加熱到1000℃進(jìn)行熱處理，碳將會由內(nèi)向外表面擴(kuò)散。在y=d時，其濃度為：根據(jù)題意，要求得A層中心獲得最高C含量的時間t ，及最高C含量的值。設(shè)C物質(zhì)在A和B板中有相同的溶解度與擴(kuò)散系數(shù)。t=1560=900 s高斯解：濃度單位需要換算：將數(shù)據(jù)代入公式：∴ y = = 1通過把一塊相當(dāng)薄的A板夾在兩塊厚的B板中熱軋，制成一種復(fù)合板。已知：, 硼在γFe中的擴(kuò)散系數(shù)尚未測定，假設(shè)硼是碳在γFe中擴(kuò)散系數(shù)的1/10，設(shè)碳在γFe中擴(kuò)散系數(shù)為Dγ = D0exp(–Q/RT)，其中D0 = cm2/s，Q=148000 J/mol。假定在鋼的表面涂了一層硼，其量為1mg/cm2。為了使深度為L的地方得到最高的放射性元素，必須中止退火工藝。達(dá)到同樣的效果，則：∴ s ,假設(shè)Q=20000R，則：t = 215 s僅需要處理215秒時間就能得到與前面同樣的效果。如果把這種鋼板進(jìn)一步軋制成5mm厚的鋼板，并在1200℃進(jìn)行擴(kuò)散，問：需要處理多長時間才能得到與前面同樣的效果 ? 假設(shè)Q=20000R?！? ，氮化層大約有1mm厚1在緩慢冷卻過程中，亞共析鋼中已產(chǎn)生了鐵素體和珠光體交替隔開的帶狀組織，為消除這種帶狀組織，需要進(jìn)行擴(kuò)散退火?；旧鲜菍儆诜€(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題，經(jīng)質(zhì)量平衡原理可得到： , 或 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）式中，和分別為Al和N在鋼中的含量，Al原子量27，N原子量14。反應(yīng)過程如圖所示。N在αFe中的溶解度取決于氣體中N的活度，近似用表示。問氮化層有多厚 ?[簡要解答] 氮化后鋼的表層組織是含有許多AlN顆粒的鐵素體。1%C和1%Al的鋼，淬火后進(jìn)行回火，然后在550℃氮化處理25小時。試分別用穩(wěn)態(tài)近似法和Wagner方法計算，表面鐵素體層長到1mm厚需要多長時間 ?[簡要解答] (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，A1=723℃。該鐵素體層將以一定速率增厚，增厚的速度由通過表面鐵素體層的碳擴(kuò)散速率來控制的。s）]氫原子的擴(kuò)散系數(shù)D：所以， (最大的厚度)因此， ~ 。s)]N原子在700℃在體心立方晶體中的擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)計算為：D=107 cm2/s∴ [N原子/cm3 ] (最小的厚度)允許90%的氫通過的最大厚度，用同樣的方法可得到。試設(shè)計該膜片的厚度。整個系統(tǒng)都是在700℃下進(jìn)行。s）]Ni原子在每秒通過2cm2cm界面的總量為： （Ni原子/ s）Ni原子從Ni/MgO界面上每秒離開的量：或Ni層厚度的每秒減少的量：如104 cm的Ni層要擴(kuò)散消失，需時間為：1直徑3cm、長10cm管子，1020atoms/cm3的氮（N）1020atoms/cm3的氫（H），1018atoms/1018atoms/cm3的氫，中間用一體心立方結(jié)構(gòu)的鐵膜片隔開。已知Ni離子在MgO中的擴(kuò)散系數(shù)為91012 cm2 / s，在1400℃時，108 cm。（圖的倍數(shù)已不正確了） ，t = ∴ V = ΔT / t = 13 / = K / s = K / min 如采用原題片狀鐵素體的條件，采用球狀長大相公式，求平均擴(kuò)散距離R2 ：R2 = (邊界條件并不很吻合，因?yàn)镃原子同時向石墨和奧氏體中擴(kuò)散) 根據(jù)照片設(shè)球形石墨的平均半徑與牛眼狀鐵素體環(huán)形厚度相當(dāng)，牛眼狀鐵素體環(huán)形厚度=R2 – r(部分球形石墨)= = 1為避免鎳和鉭直接反應(yīng)，如圖所示。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式得： ，∴對于如圖所示的牛眼狀鐵素體，,放大500倍。這里分子、分母都有濃度，所以可直接用質(zhì)量分?jǐn)?shù)代入就可。題11圖 鑄態(tài)球鐵珠光體+鐵素體+球狀石墨（500X）[簡要解答] 用新相在原兩舊相間形成長大（），根據(jù)題目改變符號有： ∴ ， 等溫溫度T取（723+710）/2 = 717；因?yàn)樗俣萔為1K / min，所以等溫時間t = ΔT/V = (723710) / 1 = 13min。作為近似計算，可認(rèn)為是在中間溫度區(qū)間的一個等溫反應(yīng)過程。取C的擴(kuò)散系數(shù)為：Dα=(–Q / RT)， Q=20000 cal / mol。發(fā)現(xiàn)其組織特點(diǎn)為：金屬基體相主要是珠光體
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