第四章作业：
（本章知识点多，计算题计算量较大，希望同学们认真复习本章讲的知识点并独
立完成作业。

）
1、试从自由能角度，结合图例，解释为什么会发生上坡扩散？
2、为研究稳态条件下间隙原子在面心立方金属中的扩散情况，在厚0.3mm的金属薄膜的一个端面（面积1000mm2）保持对应温度下的饱和间隙原子，另一端面
3、设有一条内径为40mm的厚壁管道，被厚度为0.2mm的铁膜隔开。

通过管
子的一端向管内输入氮气，以保持膜片一侧氮气浓度为1400mol/m3, 而另一
侧的氮气浓度为100mol/m3。

如在700℃下测得通过管道的氮气流量为2.9
×10－8mol/s，求此时氮气在铁中的扩散系数。

4、一块w(C)=0.1%的碳钢在930℃渗碳，渗到0.06cm的地方，碳的浓度达到
0.45%。

在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设
r
D=2.6×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，
C
①计算渗碳时间。

②若将渗层加深2倍，则需多长时间？
③若规定w(C)=0.35%作为渗碳层厚度的量度，则在930℃时渗碳10h的渗层厚
度为870℃时渗碳10h的多少倍？
5、碳在α-Ti中的扩散系数在以下温度被确定。

①试确定公式
0exp()
D D
RT
=-是否适用；若适用，则计算出扩散常数D0和激活能Q。

②试求出500℃下的扩散系数。