影响合金中元素扩散的因素有哪些

⑴ 多晶材料中影响扩散的因素与什么有关

影响扩散的因素

1.温度升高，扩散原子获得能量超越势垒几率增大，且空位浓度增大，有利扩散。
2. 原子结合键越弱，Q越小，D越大。
3.在间隙固溶体中，扩散激活能较小，原子扩散较快；在置换固溶体中扩散激活能比间隙扩散大得多。
4.晶体的致密度越高，原子扩散时的路径越窄，产生的晶格畸变越大，同时原子结合能也越大，使得扩散激活能越大，扩散系数减小。
5.晶粒尺寸越小，金属的晶界面积越多，晶界扩散对扩散系数的贡献就越大。
6.晶体中的位错对扩散也有促进作用
7.化学成分影响：若增加浓度能使原子的Q减小，而D0增加，则D增大。

⑵ 溶液中的扩散系数与下述哪些因素有关

影响扩散的主要因素如下。
(1)温度
温度越高，原子的能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大，扩散越快。
(2)固溶体类型
不同类型的固溶体，原子扩散机构不同，溶质原子的扩散激活能不同，间隙固溶体中溶质原子的扩散激活能一般都比置换固溶体中的小，所以扩散速度较大。
(3)晶体结构
总的来说，致密度越小的晶体结构，原子的扩散激活能越小，原子越易迁移，扩散系数越大，扩散速度越快。某些晶体结构原子的扩散还具有各向异性。
(4)晶体缺陷
由于金属外表面、晶界、亚晶界处晶格不同程度地产生畸变，能量比晶粒内部高，扩散激活能都较晶内小。并且由于以上所述各方面扩散激活能依次增高，因而表面扩散最快，晶界次之，亚晶界更次之，晶内最慢。位错线是晶格畸变的“管道”，原子沿这些“管道”扩散较晶内容易，因而在位错、空位等缺陷处的原子较完整晶格处的原子扩散速度快。晶体中点缺陷的数量越多，扩散越容易。
必须指出，对于间隙型原子的扩散，空位与位错的作用尚无定论。近年来某些研究认为，间隙原子跳进位错或空位中，相当于落入陷阱而使其扩散激活能增大，不利于进一步迁移。
(5)化学成分
在金属或合金中加入第二或第三元素时，有的可以加速扩散，有的则会减慢扩散，情况比较复杂，目前尚缺乏完整普通的理论。经对部分合金系统的成分与扩散系数间关系的研究，总结出以下规律：
①当加入合金元素使合金的熔点或液相线温度降低时，会使合金的扩散系数增加；反之则使扩散系数降低。
②形成碳化物的元素，如W、Mo、Cr能强烈阻止碳的扩散，降低碳的扩散系数；不形成碳化物而溶于固溶体中的元素，如Co、Ni等(Si例外)能提高碳的扩散系数。

⑶ 合金固溶强化基本原因

因为金属与金属、或者金属与非金属粒子的化学性质、物理性质都是有别，有别使它们间隙有别。间隙有别，就使它们万有引力平衡产生变化，致使重新产生再平衡，而重新再平衡，是平衡向更平衡转变，这样更平衡就产生固溶强化。这就类似二米饭（大米和小米放一起做出来的饭），大米、小米互相镶嵌在彼此的间隙里，使金属的键之间接点距离变短，所以合金固溶强化。

⑷ 反应扩散的影响扩散的因素

1．温度升高，扩散原子获得能量超越势垒几率增大且空位浓度增大，有利扩散，对固体中扩散型相变、晶粒长大化学热处理有重要影响。
工业渗碳：1027℃比927℃时，D增加三倍，即渗碳速度加快三倍。
2．晶体缺陷
短路扩散：原子沿点、线、面缺陷扩散速率比沿晶内体扩散速率大，沿面缺陷的扩散（界面、晶界）：原子规则
排列受破坏，产生畸变，能量高， 所需扩散激活能低
F10-18：单晶、多晶扩散。
低温下明显，高温下空位浓度多，晶界扩散被晶内扩散掩盖。
晶粒尺寸小，晶界多，D明显增加，F10-19：不同晶粒大小的扩散系数。
沿线缺陷（位错）的扩散
位错象一根管道，沿位错扩散激活能很低，D可以很高 ，但位错截面积总分数很少，只在低温时明显，如低温时
过饱和固溶体分解时沉淀相在位错形核冷变形，增加界面及位错，促进扩散。
3．晶体结构的影响
a.同素异晶转变的金属中，D随晶体结构改变，910℃， Dα-Fe/Dγ-Fe=280， α-Fe致密度低，且易形成空位。
b.晶体各向异性使D有各向异性
铋扩散的各向异性
菱方系Bi沿C轴的自扩散为垂直C轴方向的1/106
六方系的Zn：
平行底面的自扩散系数大于垂直底面的， 因底面原子排
列紧密， 穿过底面困难。
4．固溶体类型：
间隙原子扩散激活能小于置换式原子扩散激活能，缺位式固溶体中缺位数多，扩散易进行。
5．扩散元素性质：
扩散原子与溶剂金属差别越大，扩散系数越大，差别指原子半径、熔点、固溶度等。
6． 扩散元素浓度
溶质扩散系数随浓度增加而增大
相图成分与扩散系数的关系，溶质元素使合金熔点降低，D增加，反之，D降低。
7． 第三元素（或杂质）影响复杂
图：合金元素对碳在γ-Fe中的扩散影响
如碳在r-Fe中扩散系数跟碳与合金元素亲和力有关 。
a.形成碳化物元素：
如W、Mo、Cr等，降低碳的扩散系数
b. 形成不稳定碳化物：
如Mn，对碳的扩散影响不大
c.不形成碳化物元素：
影响不一，如Co、Ni w可提高C的扩散，而Si则降低碳的扩散。

⑸ 合金元素在钢中都有哪些作用

1、 碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、 硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。硅量增加，会降低钢的焊接性能.
3、 锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰会有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、 磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
5、 硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，容易造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。硫可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、 铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
7、 镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
8、 钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。
9、 钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。
10、 钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、 钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
12、 铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。
13、 钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、 铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆。
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

⑹ 影响扩散系数的因素有哪些

扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。

物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数。

扩散系数D与气体的浓度无直接关系，它随气体温度的升高及总压强的下降而加大。这可以用气体的分子运动论来解释。随着气体温度升高，气体分子的平均运动动能增大，故扩散加快，而随着气体压强的升高，分子间的平均自由行程减小，故扩散就减弱。

(6)影响合金中元素扩散的因素有哪些扩展阅读

载流子扩散系数的原理：

大量粒子（原子、分子、载流子等）的热运动是一种混乱的布朗运动，速度很大，但是动量（包括方向）不确定。而粒子在热运动基础之上的定向运动主要有两种：

一是在浓度梯度驱动下的扩散运动

二是在外场作用下的漂移运动

这两种定向运动的速度都远小于热运动速度。特别对于带有电荷的载流子，如果既有电场的作用，又有浓度梯度的作用，则载流子就可能既有漂移运动，又有扩散运动。载流子漂移运动的快慢采用迁移率μ来表示，而扩散运动的快慢采用扩散系数D来表示。

⑺ 谁知道碳，硅，锰，磷，硫还有矾等对钢铁的影响和作用是

碳（C）：

是对钢的性能影响最大的基本元素。不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的，随着钢中碳含量的增加，碳钢在热轧状态下的硬度直线上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内，碳对抗拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提高，超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。
硅（Si）：
硅在碳钢的含量≤0.50％。硅也是钢中的有益元素。在沸腾钢中，含硅量很低，硅是作为脱氧元素加入到钢中。在镇静钢中硅的含量一般为0.12～0.37％。硅增大了钢液的流动性，除了形成非金属夹杂外，硅溶于铁素体中。随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。
锰（Mn）：
在碳钢中，锰是有益元素。锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中的。对于镇静钢来说，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，可以同硫形成硫化锰，相当程度上降低硫在钢中的危害。锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。因此，精炼过程中要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。
磷（P）：
一般来说，磷是钢中的有害元素。它来源于矿石和生铁等炼钢原料。磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度IF钢就需要加入磷。另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。
硫（S）:
一般来说，硫是有害元素，他主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物，二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓的热脆。硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。
氮（N）：
钢中的氮来自炉料，同时，在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸收氮。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。因此，对于普通低合金钢来说，时效现象是有害的，因而氮是有害元素。但对于一些细晶粒钢以及含钒、铌钢，由于氮化物的强化细化晶粒作用，氮成为有益元素。另外，作为合金元素，氮在不锈耐酸钢中得到应用，此外，氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合力学性能，从而使零件的使用寿命延长。
氢（H）：
钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸收的。氢对钢的危害是很大的。一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，在无任何预兆的情况下突然断裂，往往造成灾难性的后果。二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点，在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。
氧（O）及其他非金属夹杂物：
氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂形式存在于钢中，如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外，钢中还存在FeS、MnS、硅酸盐、氮化物及磷化物等。这些夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。这些非金属夹杂物的各种状态不同程度的影响到钢的各种性能，尤其是对于钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性等危害很大。因此，对于非金属夹杂物应严格控制。

⑻ 合金的性能主要取决于什么因素

合金的性能主要是：流动性和收缩性。这些性能对于是否获得健全的铸件是非常重要的。影响这些性能的因素如下。

影响流动性的因素很多，其中主要是合金的化学成分、浇注温度和铸型的填充条件等。合金的化学成分、浇注温度、铸型条件及铸件结构是影响合金收缩的主要因素。铸件的形状、尺寸和工艺条件不同，实际收缩量也有所不同。

(8)影响合金中元素扩散的因素有哪些扩展阅读：

合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性．任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属。组成合金的最基本的、独立的物质称组元。

固态下，合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物；可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态．晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体（solidsolution）以及不和任何组成元素结构相同的中间相中间相包括正常价化合物、电子化合物、laves相、σ相、间隙相和复杂结构的间隙式化合物等等。

⑼ 合金元素在钢中都有哪些作用

合金元素在钢中的作用
Mn
1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
3、稍稍改善钢的低温韧性
4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素
Si
1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性
4、磁钢中的主要合金元素（含量在0.40%范围内时，改善热裂倾向，含量高时，易形成柱状晶，增加热裂倾向。）
Cr
1、在低合金范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性
2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
3、提高钢的耐热性
4、在高合金范围内，使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力
Mo
1、
强化铁素体，提高钢的强度和硬度
2、
降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
3、
提高钢的耐热性和高温强度
Ni
1、
提高钢的强度，而不降低其塑性，改善钢的低温韧性
2、
降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性
3、
扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素
4、
本身具有一定耐蚀性，对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力
Al
1、
炼钢中起良好的脱氧作用
2、
细化钢的晶粒，提高钢的强度
3、提高钢的抗氧化性能，提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀能力
RE
1、炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用
2、细化钢的晶粒，改善铸态组织
S:
1、
硫在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周界，降低钢的力学性能，优制钢含硫量一般应限制在0.04%以下。
2、
在机械制造中，有时为了改善某些钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用。
3、
硫含量的提高，增加铸件热裂倾向。
H:
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氢
钢液中氢的溶解度随温度升高而提高，在缓慢凝固条件下，氢以针孔形态析出。快速凝固时，析出氢在铁的晶格内造成高应力状态，导致脆性。
N:
炼钢过程中钢液从炉气中吸收氮
1、
钢液中溶解的氮在凝固过程中因溶解度降低而析出，并与钢中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN
、ZrN等氮化物。少量氮化物能细化钢的晶粒。氮休物多时，会使钢的塑性和韧性降低。
2、
氮属于扩大奥氏体区元素，在钢中可部分代替镍的作用，是铬锰氮不锈钢中的合金元素，，在超低碳不锈钢中，可代替碳的作用，提高钢的强度。
O:
1、
钢液中溶解的FeO
在凝固前温度降低过程中与钢液中的碳起反应，生成一氧化碳气泡，在铸件中造成气孔。
2、
钢液凝固过程中，FeO因溶解度下降而析出在钢的晶粒周界处，降低钢的性能。

⑽ 准备升初三，我在家预习物理的时候，看到了影响扩散现像的因素其一是温度，不明白为什么

式中，J表示扩散通量；dC/dX为浓度梯度；D为扩散系数。

影响扩散的主要因素如下。

(1)温度

温度越高，原子的能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大，扩散越快。

(2)固溶体类型

不同类型的固溶体，原子扩散机构不同，溶质原子的扩散激活能不同，间隙固溶体中溶质原子的扩散激活能一般都比置换固溶体中的小，所以扩散速度较大。

(3)晶体结构

总的来说，致密度越小的晶体结构，原子的扩散激活能越小，原子越易迁移，扩散系数越大，扩散速度越快。某些晶体结构原子的扩散还具有各向异性。

(4)晶体缺陷

由于金属外表面、晶界、亚晶界处晶格不同程度地产生畸变，能量比晶粒内部高，扩散激活能都较晶内小。并且由于以上所述各方面扩散激活能依次增高，因而表面扩散最快，晶界次之，亚晶界更次之，晶内最慢。位错线是晶格畸变的“管道”，原子沿这些“管道”扩散较晶内容易，因而在位错、空位等缺陷处的原子较完整晶格处的原子扩散速度快。晶体中点缺陷的数量越多，扩散越容易。

必须指出，对于间隙型原子的扩散，空位与位错的作用尚无定论。近年来某些研究认为，间隙原子跳进位错或空位中，相当于落入陷阱而使其扩散激活能增大，不利于进一步迁移。

(5)化学成分

在金属或合金中加入第二或第三元素时，有的可以加速扩散，有的则会减慢扩散，情况比较复杂，目前尚缺乏完整普通的理论。经对部分合金系统的成分与扩散系数间关系的研究，总结出以下规律：

①当加入合金元素使合金的熔点或液相线温度降低时，会使合金的扩散系数增加；反之则使扩散系数降低。

②形成碳化物的元素，如W、Mo、Cr能强烈阻止碳的扩散，降低碳的扩散系数；不形成碳化物而溶于固溶体中的元素，如Co、Ni等(Si例外)能提高碳的扩散系数。