材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題-課件

擴(kuò)散習(xí)題1ppt課件擴(kuò)散習(xí)題1ppt課件

計(jì)算各個(gè)濃度下的擴(kuò)散系數(shù)，畫(huà)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：2ppt課件計(jì)算各個(gè)濃度下的擴(kuò)散系數(shù)，畫(huà)出濃度-擴(kuò)散系數(shù)曲線。1

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?。?000℃保溫100h后（達(dá)到平穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散）表中所列3ppt課件空心的薄壁圓筒滲碳穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的實(shí)例條件：3.1.23、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4ppt課件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可測(cè)，C:kg/m3;r:mq:kg/m2.sD:m2/sl:mt:s故C需轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度，取鋼的密度ρ=7.85g/cm3=7.85X103kg/m3,得到5ppt課件C:kg/m3;r:mq:kg/m2.s作(C)~(lnr)曲線6ppt課件作(C)~(lnr)曲線6ppt課件求各點(diǎn)的斜率k,根據(jù)可以求得7ppt課件求各點(diǎn)的斜率k,根據(jù)可以求得7ppt課件作(C)~(D)曲線8ppt課件作(C)~(D)曲線8ppt課件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)器壁的擴(kuò)散方程；

2)提出減少氫擴(kuò)散逸失的措施。9ppt課件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。

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。10ppt課件達(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]（cm2?s-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。11ppt課件3.一塊厚鋼板，w(C)=0.1％，在930℃滲碳，表面碳濃利用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)12ppt課件利用fick第二定律誤差函數(shù)解，12ppt課件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)間所得厚度的百分之幾？13ppt課件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14ppt課件由上題，14ppt課件二元相圖習(xí)題15ppt課件二元相圖習(xí)題15ppt課件1.1）Cu-Sn二元相圖中的恒溫轉(zhuǎn)變？11個(gè)見(jiàn)P2382）20%Cu（不是20%Sn）平衡冷卻熱分析曲線LL-εL+ε-ηL-ηL-θ+ηθ+ηη-η‘θ+η’16ppt課件1.LL-εL+ε-ηL-ηL-θ+ηθ+ηη-η‘θ2.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)畫(huà)二元相圖畫(huà)出坐標(biāo)（C%---T）匯出三相平衡反應(yīng)，并給出反應(yīng)類(lèi)型連接相應(yīng)點(diǎn)17ppt課件2.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)畫(huà)二元相圖17ppt課件18ppt課件18ppt課件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(huà)出各合金在730℃和720℃顯微組織的示意圖。19ppt課件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730℃720℃0.2%C20ppt課件730℃720℃0.2%C20ppt課件730℃720℃1.5%C21ppt課件730℃720℃1.5%C21ppt課件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)。22ppt課件4.分析含碳2.5%的鐵碳合金按亞穩(wěn)系統(tǒng)從液態(tài)平衡冷卻到室溫組織組成物百分?jǐn)?shù)：23ppt課件組織組成物百分?jǐn)?shù)：23ppt課件組成相百分?jǐn)?shù)：有抄襲現(xiàn)象：eg：82.2%-18.6%=13.6%24ppt課件組成相百分?jǐn)?shù)：有抄襲現(xiàn)象：24ppt課件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。25ppt課件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。2雙重相圖：Fe-Fe3C亞穩(wěn)系C%=6.69%Fe–C穩(wěn)定系C%=100%26ppt課件雙重相圖：26ppt課件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。27ppt課件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？28ppt課件？28ppt課件三元相圖習(xí)題29ppt課件三元相圖習(xí)題29ppt課件1.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，畫(huà)出系統(tǒng)的綜合投影圖；說(shuō)明每個(gè)恒溫反應(yīng)的類(lèi)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%的合金凝固過(guò)程.30ppt課件1.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，30ppt課件建立坐標(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ABC31ppt課件建立坐標(biāo)系A(chǔ)BC31ppt課件恒溫反應(yīng)的類(lèi)型：四相：L+β—α+γ三相：L+β—αL+β—γL—α+γ怎么判斷？液相線所處位置ABC32ppt課件恒溫反應(yīng)的類(lèi)型：ABC32ppt課件LL—βL+β—αL+β—α+γ

β+α+(α+γ)+αII+β

II+γIIABCO1O2O133ppt課件LL—βL+β—αL+β—α+γβ+α+(α+γLL—βL+β—γγ+(α+γ)+αIIABCO1O2O2L—γL—α+γ34ppt課件LL—βL+β—γγ+(α+γ)+αIIABCO1O2O2.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(huà)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）1005~745℃；2）950~745℃；3）745~725℃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。35ppt課件2.根據(jù)Fe-Fe3C-Fe3P三元合金相圖的投影圖（教材圖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.L—g＋Fe3P36ppt課件1.三元系液相面的投影圖36ppt課件凝固習(xí)題37ppt課件凝固習(xí)題37ppt課件1.邊長(zhǎng)為a的臨界半徑和形核功38ppt課件1.邊長(zhǎng)為a的臨界半徑和形核功38ppt課件2.承上題，證明39ppt課件2.承上題，證明39ppt課件3.0.30.60.440ppt課件3.0.30.60.440ppt課件k0=ke=0.3/0.6=0.5共晶凝固之前顯然是固溶體凝固，液相完全混合時(shí)，有代入數(shù)據(jù)可算得Z/L=0.56，所以共晶體位1-Z/L=0.44

應(yīng)用杠桿定理？41ppt課件k0=ke=0.3/0.6=0.541ppt課件Z/Lαα+βB%42ppt課件Z/Lαα+βB%42ppt課件擴(kuò)散習(xí)題43ppt課件擴(kuò)散習(xí)題1ppt課件

計(jì)算各個(gè)濃度下的擴(kuò)散系數(shù)，畫(huà)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?，管外為脫碳?xì)夥铡Ｔ?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：44ppt課件計(jì)算各個(gè)濃度下的擴(kuò)散系數(shù)，畫(huà)出濃度-擴(kuò)散系數(shù)曲線。1

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?。?000℃保溫100h后（達(dá)到平穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散）表中所列45ppt課件空心的薄壁圓筒滲碳穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的實(shí)例條件：3.1.23、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46ppt課件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可測(cè)，C:kg/m3;r:mq:kg/m2.sD:m2/sl:mt:s故C需轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度，取鋼的密度ρ=7.85g/cm3=7.85X103kg/m3,得到47ppt課件C:kg/m3;r:mq:kg/m2.s作(C)~(lnr)曲線48ppt課件作(C)~(lnr)曲線6ppt課件求各點(diǎn)的斜率k,根據(jù)可以求得49ppt課件求各點(diǎn)的斜率k,根據(jù)可以求得7ppt課件作(C)~(D)曲線50ppt課件作(C)~(D)曲線8ppt課件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)器壁的擴(kuò)散方程；

2)提出減少氫擴(kuò)散逸失的措施。51ppt課件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。

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。52ppt課件達(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]（cm2?s-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。53ppt課件3.一塊厚鋼板，w(C)=0.1％，在930℃滲碳，表面碳濃利用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)54ppt課件利用fick第二定律誤差函數(shù)解，12ppt課件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)間所得厚度的百分之幾？55ppt課件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56ppt課件由上題，14ppt課件二元相圖習(xí)題57ppt課件二元相圖習(xí)題15ppt課件1.1）Cu-Sn二元相圖中的恒溫轉(zhuǎn)變？11個(gè)見(jiàn)P2382）20%Cu（不是20%Sn）平衡冷卻熱分析曲線LL-εL+ε-ηL-ηL-θ+ηθ+ηη-η‘θ+η’58ppt課件1.LL-εL+ε-ηL-ηL-θ+ηθ+ηη-η‘θ2.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)畫(huà)二元相圖畫(huà)出坐標(biāo)（C%---T）匯出三相平衡反應(yīng)，并給出反應(yīng)類(lèi)型連接相應(yīng)點(diǎn)59ppt課件2.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)畫(huà)二元相圖17ppt課件60ppt課件18ppt課件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(huà)出各合金在730℃和720℃顯微組織的示意圖。61ppt課件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730℃720℃0.2%C62ppt課件730℃720℃0.2%C20ppt課件730℃720℃1.5%C63ppt課件730℃720℃1.5%C21ppt課件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)。64ppt課件4.分析含碳2.5%的鐵碳合金按亞穩(wěn)系統(tǒng)從液態(tài)平衡冷卻到室溫組織組成物百分?jǐn)?shù)：65ppt課件組織組成物百分?jǐn)?shù)：23ppt課件組成相百分?jǐn)?shù)：有抄襲現(xiàn)象：eg：82.2%-18.6%=13.6%66ppt課件組成相百分?jǐn)?shù)：有抄襲現(xiàn)象：24ppt課件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。67ppt課件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。2雙重相圖：Fe-Fe3C亞穩(wěn)系C%=6.69%Fe–C穩(wěn)定系C%=100%68ppt課件雙重相圖：26ppt課件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。69ppt課件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？70ppt課件？28ppt課件三元相圖習(xí)題71ppt課件三元相圖習(xí)題29ppt課件1.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，畫(huà)出系統(tǒng)的綜合投影圖；說(shuō)明每個(gè)恒溫反應(yīng)的類(lèi)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%的合金凝固過(guò)程.72ppt課件1.根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，30ppt課件建立坐標(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ABC73ppt課件建立坐標(biāo)系A(chǔ)BC31ppt課件恒溫反應(yīng)的類(lèi)型：四相：L+β—α+γ三相：L+β—αL+β—γL—α+γ怎么判斷？液相線所處位置ABC74ppt課件恒溫反應(yīng)的類(lèi)型：ABC32ppt課件LL—βL+β—αL+β—α+γ

β+α+(α+γ)+αII+β

II+γIIABCO1O2O175ppt課件LL—βL+β—αL+β—α+γβ+α+(α+γLL—β