金屬學(xué)與熱處理崔忠圻課后答案-第八章

1、金屬學(xué)與熱處理第二版（崔忠圻）答案第八章擴(kuò)散8-1何為擴(kuò)散？固態(tài)擴(kuò)散有哪些種類?答：擴(kuò)散是物質(zhì)中原子（或）分子的遷移現(xiàn)象，是位置傳輸?shù)囊环N方式。根據(jù)擴(kuò)散過程是否發(fā)生濃度變化可分為: 自擴(kuò)散、互擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散方向是否與濃度梯度的方向相同可分為:下坡擴(kuò)散、上坡擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散過程是否出現(xiàn)新相可分為：原子擴(kuò) 散、反應(yīng)擴(kuò)散8-2何為上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散？舉例說明。答：下坡擴(kuò)散：原子或分子沿濃度降低的方向進(jìn)行擴(kuò)散使?jié)舛融呌诰鶆蚧?。比如鑄件的均勻化退火、工件的表面 滲碳過程均屬于下坡擴(kuò)散。上坡擴(kuò)散：原子或分子沿濃度升高的方向進(jìn)行擴(kuò)散即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散，使?jié)舛融呌趦蓸O分化。例如奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變過程中,碳原

2、子從濃度較低的奧氏體中向濃度較高的滲碳體中擴(kuò)散。8-3擴(kuò)散系數(shù)的物理意義是什么？影響因素有哪些?答:擴(kuò)散系數(shù)的物理意義：濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量。D越大，擴(kuò)散速度越快。影響因素:1、溫度：擴(kuò)散系數(shù)與溫度呈指數(shù)尖系，隨溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增大。2、鍵能和晶體結(jié)構(gòu)：鍵能高，擴(kuò)散激活能大，擴(kuò)散系數(shù)減小:不同的晶體結(jié)構(gòu)具有不同的擴(kuò)散系數(shù)：例如從晶體結(jié)構(gòu)來考慮，碳3、固溶體類型：不同類型的固溶體，擴(kuò)散激活能不同，間隙原子的擴(kuò)散激活能比置換原子的小，擴(kuò)散系數(shù)大。4、晶體缺陷：晶體缺陷處，自由能較高，擴(kuò)散激活能變小，擴(kuò)散易于進(jìn)行。5、化學(xué)成分：當(dāng)合金元素提高合金熔點(diǎn)，擴(kuò)散系數(shù)減??；若降低合金熔點(diǎn)，擴(kuò)散系數(shù)

3、增加8-4固態(tài)合金中要發(fā)生擴(kuò)散必須滿足那些條件？為什么？答：1'擴(kuò)散需有馬區(qū)動(dòng)力 。擴(kuò)散過程都是在擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)行的，如沒有擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力，也就不能發(fā)生 擴(kuò)散。2、擴(kuò)散原子要固溶 。擴(kuò)散原子在基體中必須由一定的固溶度，形成固溶體，才能進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散。3、 溫度要足夠高 。固態(tài)擴(kuò)散是依靠原子熱激活而進(jìn)行的， 溫度越高，原子的熱振動(dòng)越激烈，原子 被激活發(fā)生遷移的可能性就越大。4、 時(shí)1 可要足夠長(zhǎng)。原子在晶體中每躍遷一次最多只能移動(dòng)O3O5nm的距離，只有經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng) 的時(shí)間才能形成物質(zhì)的宏觀定向遷移。8-5鑄造合金均勻化退火前的冷塑性變形對(duì)均勻化過程有和影響？是加 速還是減緩？為什么？答:

4、加速°原因：鑄造合金經(jīng)非平衡結(jié)晶后，會(huì)出現(xiàn)不同程度的枝晶偏析。根據(jù)擴(kuò)散第二定律可得知,鑄錠均勻化退火所需時(shí)間與枝晶間距的平方成正比，與擴(kuò)散系數(shù)成反比。所以在退火前對(duì)合金進(jìn)行冷塑性變形可破碎枝晶，減小枝晶間距，縮短均勻化的時(shí)間。86略（擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算）87略（消除枝晶偏析時(shí)間計(jì)算）8-8可否用鉛代替鉛錫合金做對(duì)鐵進(jìn)行釬焊的材料，試分析說明之？答:不能。原因：因?yàn)殁F焊過程只是釬料熔化，母材仍處?kù)豆腆w狀態(tài)。因此要求釬料與母材不但液態(tài)時(shí)能互溶，固態(tài) 時(shí)也必須互 溶，依靠他們之間的互擴(kuò)散形成牢固的金屬結(jié)合。而鉛是不固溶于鐵的,因此如果以鉛 來做釬料，鐵做母材，則鉛 是無法擴(kuò)散到母材中的，無法起到釬焊的效果。89略8-10 W是將零件置于滲碳介質(zhì)中使碳原子進(jìn)入工件表面，然 后以下坡擴(kuò)散的方式使碳原子從表層向內(nèi)部擴(kuò)散的熱處理方法。試問：1）溫度高低對(duì)滲碳速度有何影響？2）滲碳應(yīng)在奧氏體中還是鐵素體中進(jìn)行？3 ）空位密度、位錯(cuò)密度和晶粒大小對(duì)滲碳速度有何影響？答：1）溫度越高，滲碳速度越快。因?yàn)閿U(kuò)散系數(shù)隨溫度升高，急劇增大。2）在奧氏體中進(jìn)行 。雖然碳在鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)比在奧氏體中大，但是當(dāng)把鋼加熱至奧氏體時(shí)，一 方面溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增加；另一方面，奧氏體的溶碳能力急劇增大，可增加滲層深度。3）空位密度和位錯(cuò)