影響合金中元素擴散的因素有哪些

⑴ 多晶材料中影響擴散的因素與什麼有關

影響擴散的因素

1.溫度升高，擴散原子獲得能量超越勢壘幾率增大，且空位濃度增大，有利擴散。
2. 原子結合鍵越弱，Q越小，D越大。
3.在間隙固溶體中，擴散激活能較小，原子擴散較快；在置換固溶體中擴散激活能比間隙擴散大得多。
4.晶體的緻密度越高，原子擴散時的路徑越窄，產生的晶格畸變越大，同時原子結合能也越大，使得擴散激活能越大，擴散系數減小。
5.晶粒尺寸越小，金屬的晶界面積越多，晶界擴散對擴散系數的貢獻就越大。
6.晶體中的位錯對擴散也有促進作用
7.化學成分影響：若增加濃度能使原子的Q減小，而D0增加，則D增大。

⑵ 溶液中的擴散系數與下述哪些因素有關

影響擴散的主要因素如下。
(1)溫度
溫度越高，原子的能量越大，越易發生遷移，擴散系數越大，擴散越快。
(2)固溶體類型
不同類型的固溶體，原子擴散機構不同，溶質原子的擴散激活能不同，間隙固溶體中溶質原子的擴散激活能一般都比置換固溶體中的小，所以擴散速度較大。
(3)晶體結構
總的來說，緻密度越小的晶體結構，原子的擴散激活能越小，原子越易遷移，擴散系數越大，擴散速度越快。某些晶體結構原子的擴散還具有各向異性。
(4)晶體缺陷
由於金屬外表面、晶界、亞晶界處晶格不同程度地產生畸變，能量比晶粒內部高，擴散激活能都較晶內小。並且由於以上所述各方面擴散激活能依次增高，因而表面擴散最快，晶界次之，亞晶界更次之，晶內最慢。位錯線是晶格畸變的「管道」，原子沿這些「管道」擴散較晶內容易，因而在位錯、空位等缺陷處的原子較完整晶格處的原子擴散速度快。晶體中點缺陷的數量越多，擴散越容易。
必須指出，對於間隙型原子的擴散，空位與位錯的作用尚無定論。近年來某些研究認為，間隙原子跳進位錯或空位中，相當於落入陷阱而使其擴散激活能增大，不利於進一步遷移。
(5)化學成分
在金屬或合金中加入第二或第三元素時，有的可以加速擴散，有的則會減慢擴散，情況比較復雜，目前尚缺乏完整普通的理論。經對部分合金系統的成分與擴散系數間關系的研究，總結出以下規律：
①當加入合金元素使合金的熔點或液相線溫度降低時，會使合金的擴散系數增加；反之則使擴散系數降低。
②形成碳化物的元素，如W、Mo、Cr能強烈阻止碳的擴散，降低碳的擴散系數；不形成碳化物而溶於固溶體中的元素，如Co、Ni等(Si例外)能提高碳的擴散系數。

⑶ 合金固溶強化基本原因

因為金屬與金屬、或者金屬與非金屬粒子的化學性質、物理性質都是有別，有別使它們間隙有別。間隙有別，就使它們萬有引力平衡產生變化，致使重新產生再平衡，而重新再平衡，是平衡向更平衡轉變，這樣更平衡就產生固溶強化。這就類似二米飯（大米和小米放一起做出來的飯），大米、小米互相鑲嵌在彼此的間隙里，使金屬的鍵之間接點距離變短，所以合金固溶強化。

⑷ 反應擴散的影響擴散的因素

1．溫度升高，擴散原子獲得能量超越勢壘幾率增大且空位濃度增大，有利擴散，對固體中擴散型相變、晶粒長大化學熱處理有重要影響。
工業滲碳：1027℃比927℃時，D增加三倍，即滲碳速度加快三倍。
2．晶體缺陷
短路擴散：原子沿點、線、面缺陷擴散速率比沿晶內體擴散速率大，沿面缺陷的擴散（界面、晶界）：原子規則
排列受破壞，產生畸變，能量高， 所需擴散激活能低
F10-18：單晶、多晶擴散。
低溫下明顯，高溫下空位濃度多，晶界擴散被晶內擴散掩蓋。
晶粒尺寸小，晶界多，D明顯增加，F10-19：不同晶粒大小的擴散系數。
沿線缺陷（位錯）的擴散
位錯象一根管道，沿位錯擴散激活能很低，D可以很高 ，但位錯截面積總分數很少，只在低溫時明顯，如低溫時
過飽和固溶體分解時沉澱相在位錯形核冷變形，增加界面及位錯，促進擴散。
3．晶體結構的影響
a.同素異晶轉變的金屬中，D隨晶體結構改變，910℃， Dα-Fe/Dγ-Fe=280， α-Fe緻密度低，且易形成空位。
b.晶體各向異性使D有各向異性
鉍擴散的各向異性
菱方系Bi沿C軸的自擴散為垂直C軸方向的1/106
六方系的Zn：
平行底面的自擴散系數大於垂直底面的， 因底面原子排
列緊密， 穿過底面困難。
4．固溶體類型：
間隙原子擴散激活能小於置換式原子擴散激活能，缺位式固溶體中缺位數多，擴散易進行。
5．擴散元素性質：
擴散原子與溶劑金屬差別越大，擴散系數越大，差別指原子半徑、熔點、固溶度等。
6． 擴散元素濃度
溶質擴散系數隨濃度增加而增大
相圖成分與擴散系數的關系，溶質元素使合金熔點降低，D增加，反之，D降低。
7． 第三元素（或雜質）影響復雜
圖：合金元素對碳在γ-Fe中的擴散影響
如碳在r-Fe中擴散系數跟碳與合金元素親和力有關 。
a.形成碳化物元素：
如W、Mo、Cr等，降低碳的擴散系數
b. 形成不穩定碳化物：
如Mn，對碳的擴散影響不大
c.不形成碳化物元素：
影響不一，如Co、Ni w可提高C的擴散，而Si則降低碳的擴散。

⑸ 合金元素在鋼中都有哪些作用

1、 碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、 硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。硅量增加，會降低鋼的焊接性能.
3、 錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳會有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。
4、 磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。
5、 硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，容易造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。硫可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。
6、 鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。
7、 鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。
8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力。
9、 鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。
10、 釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
11、 鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。
12、 鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。
13、 鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。
14、 銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆。
15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性。
16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。

⑹ 影響擴散系數的因素有哪些

擴散系數的大小主要取決於擴散物質和擴散介質的種類及其溫度和壓力。

物質的分子擴散系數表示它的擴散能力，是物質的物理性質之一。根據菲克定律，擴散系數是沿擴散方向，在單位時間每單位濃度梯度的條件下，垂直通過單位面積所擴散某物質的質量或摩爾數。

擴散系數D與氣體的濃度無直接關系，它隨氣體溫度的升高及總壓強的下降而加大。這可以用氣體的分子運動論來解釋。隨著氣體溫度升高，氣體分子的平均運動動能增大，故擴散加快，而隨著氣體壓強的升高，分子間的平均自由行程減小，故擴散就減弱。

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載流子擴散系數的原理：

大量粒子（原子、分子、載流子等）的熱運動是一種混亂的布朗運動，速度很大，但是動量（包括方向）不確定。而粒子在熱運動基礎之上的定向運動主要有兩種：

一是在濃度梯度驅動下的擴散運動

二是在外場作用下的漂移運動

這兩種定向運動的速度都遠小於熱運動速度。特別對於帶有電荷的載流子，如果既有電場的作用，又有濃度梯度的作用，則載流子就可能既有漂移運動，又有擴散運動。載流子漂移運動的快慢採用遷移率μ來表示，而擴散運動的快慢採用擴散系數D來表示。

⑺ 誰知道碳，硅，錳，磷，硫還有礬等對鋼鐵的影響和作用是

碳（C）：

是對鋼的性能影響最大的基本元素。不同的碳含量依據鋼中雜質元素含量和軋後冷卻條件的不同對於鋼的性能影響是不同的，隨著鋼中碳含量的增加，碳鋼在熱軋狀態下的硬度直線上升，塑性和韌性降低。在亞共析范圍內，碳對抗拉強度的影響是，隨著碳含量增加，抗拉強度不斷提高，超過共析范圍後，抗拉強度隨碳含量的增加減緩，最後發展到隨碳含量的增加抗拉強度降低。另外，含碳量增加時碳鋼的耐蝕性降低，同時碳也使碳鋼的焊接性能和冷加工（沖壓、垃拔）性能變壞。
硅（Si）：
硅在碳鋼的含量≤0.50％。硅也是鋼中的有益元素。在沸騰鋼中，含硅量很低，硅是作為脫氧元素加入到鋼中。在鎮靜鋼中硅的含量一般為0.12～0.37％。硅增大了鋼液的流動性，除了形成非金屬夾雜外，硅溶於鐵素體中。隨著硅含量的提高，鋼的抗拉強度提高，屈服點提高，伸長率下降，鋼的面縮率和沖擊韌性顯著降低。
錳（Mn）：
在碳鋼中，錳是有益元素。錳是作為脫氧除硫的元素加入到鋼中的。對於鎮靜鋼來說，錳可以提高硅和鋁的脫氧效果，可以同硫形成硫化錳，相當程度上降低硫在鋼中的危害。錳對碳鋼的力學性能有良好的影響，它能提高鋼熱軋後的硬度和強度，原因是錳溶入鐵素體中引起固溶強化。因此，精煉過程中要按照技術要求嚴格穩定控制各爐次的錳含量。
磷（P）：
一般來說，磷是鋼中的有害元素。它來源於礦石和生鐵等煉鋼原料。磷能提高鋼的強度，但使塑性和韌性降低，特別是使鋼的脆性轉折溫度急劇上升，即提高鋼的冷脆性（低溫變脆）。由於磷的有害影響，同時考慮到磷有較大的偏析，因而對其含量要嚴格的控制。但是在含碳量比較低的鋼種中，磷的冷脆危害比較小。在這種情況下，可以用磷來提高鋼的強度，如鞍鋼生產的高強度IF鋼就需要加入磷。另外，在適當的情況下，還利用磷的其他一些有益作用，如增加鋼的抗大氣腐蝕能力，如集裝箱用鋼；提高磁性，如電工硅鋼；改善鋼材的易切削加工性，減少熱軋薄板的粘結等。
硫（S）:
一般來說，硫是有害元素，他主要來自於煉鐵、煉鋼時加入的原材料和燃燒產物，二氧化硫。硫最大的為危害是引起鋼在熱加工時開裂，即產生所謂的熱脆。硫能提高鋼材的切削加工性，這是硫的有益作用。
氮（N）：
鋼中的氮來自爐料，同時，在冶煉、澆鑄時鋼液也會從爐氣和大氣中吸收氮。氮引起碳鋼的淬火時效和形變時效，從而對碳鋼的性能發生顯著的影響。由於氮的時效作用，鋼的硬度、強度固然提高，但是塑性和韌性降低，特別是在形變時效的情況下，塑性和韌性的降低比較顯著。因此，對於普通低合金鋼來說，時效現象是有害的，因而氮是有害元素。但對於一些細晶粒鋼以及含釩、鈮鋼，由於氮化物的強化細化晶粒作用，氮成為有益元素。另外，作為合金元素，氮在不銹耐酸鋼中得到應用，此外，氮化處理方法能使機器零件獲得極好的綜合力學性能，從而使零件的使用壽命延長。
氫（H）：
鋼中的氫是由銹蝕含水的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸收的。氫對鋼的危害是很大的。一是引起氫脆，即在低於鋼材極限應力的作用下，經一定的時間後，在無任何預兆的情況下突然斷裂，往往造成災難性的後果。二是導致鋼材內部產生大量細微裂紋缺陷——白點，在鋼材縱端面上呈光滑的銀白的斑點，在酸洗後的端面上呈較多的發絲狀裂紋，白點使鋼材的延伸率顯著下降，尤其是端面收縮率和沖擊韌性降低得更多，有時可能接近於零值。因此具有白點的鋼是不能用的，這類缺陷主要發生在合金鋼中。
氧（O）及其他非金屬夾雜物：
氧在鋼中的溶解度很低，幾乎全部以氧化物夾雜形式存在於鋼中，如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外，鋼中還存在FeS、MnS、硅酸鹽、氮化物及磷化物等。這些夾雜物破壞了鋼的基體的連續性，在靜載荷和動載荷的情況下往往成為裂紋的起點。這些非金屬夾雜物的各種狀態不同程度的影響到鋼的各種性能，尤其是對於鋼的塑性、韌性、疲勞強度和抗腐蝕性等危害很大。因此，對於非金屬夾雜物應嚴格控制。

⑻ 合金的性能主要取決於什麼因素

合金的性能主要是：流動性和收縮性。這些性能對於是否獲得健全的鑄件是非常重要的。影響這些性能的因素如下。

影響流動性的因素很多，其中主要是合金的化學成分、澆注溫度和鑄型的填充條件等。合金的化學成分、澆注溫度、鑄型條件及鑄件結構是影響合金收縮的主要因素。鑄件的形狀、尺寸和工藝條件不同，實際收縮量也有所不同。

(8)影響合金中元素擴散的因素有哪些擴展閱讀：

合金是宏觀均勻，含有金屬元素的多元化學物質，一般具有金屬特性．任何元素均可採用作合金元素，但大量加入的仍是金屬。組成合金的最基本的、獨立的物質稱組元。

固態下，合金可能呈單相亦可能呈復相的混合物；可能呈晶態、亦可能呈現准晶狀態或非晶狀態．晶態合金中依其組成元素的原子半徑、負電性以及電子濃度等等差異情況不同，可能出現的相有保持與基底純元素相同結構的固溶體（solidsolution）以及不和任何組成元素結構相同的中間相中間相包括正常價化合物、電子化合物、laves相、σ相、間隙相和復雜結構的間隙式化合物等等。

⑼ 合金元素在鋼中都有哪些作用

合金元素在鋼中的作用
Mn
1、在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性
2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性
3、稍稍改善鋼的低溫韌性
4、在高含量范圍內，作為主要的奧氏體化元素
Si
1、強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度
2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性
3、提高鋼的氧化性腐蝕介質中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性
4、磁鋼中的主要合金元素（含量在0.40%范圍內時，改善熱裂傾向，含量高時，易形成柱狀晶，增加熱裂傾向。）
Cr
1、在低合金範圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性
2、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性
3、提高鋼的耐熱性
4、在高合金範圍內，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質的耐腐蝕能力
Mo
1、
強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度
2、
降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性
3、
提高鋼的耐熱性和高溫強度
Ni
1、
提高鋼的強度，而不降低其塑性，改善鋼的低溫韌性
2、
降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性
3、
擴大奧氏體區，是奧氏體化的有效元素
4、
本身具有一定耐蝕性，對一些還原性酸類有良好的耐蝕能力
Al
1、
煉鋼中起良好的脫氧作用
2、
細化鋼的晶粒，提高鋼的強度
3、提高鋼的抗氧化性能，提高不銹鋼對強氧化性酸類的耐蝕能力
RE
1、煉鋼中起脫硫、去氣、凈化鋼液作用
2、細化鋼的晶粒，改善鑄態組織
S:
1、
硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在於鋼的晶粒周界，降低鋼的力學性能，優制鋼含硫量一般應限制在0.04%以下。
2、
在機械製造中，有時為了改善某些鋼的切削加工性能，人為將含硫量提高，以形成硫化物，起中斷基體連續性的作用。
3、
硫含量的提高，增加鑄件熱裂傾向。
H:
煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫
鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高，在緩慢凝固條件下，氫以針孔形態析出。快速凝固時，析出氫在鐵的晶格內造成高應力狀態，導致脆性。
N:
煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氮
1、
鋼液中溶解的氮在凝固過程中因溶解度降低而析出，並與鋼中的Si、Al、Zr等元素化合，生成SiN、AlN
、ZrN等氮化物。少量氮化物能細化鋼的晶粒。氮休物多時，會使鋼的塑性和韌性降低。
2、
氮屬於擴大奧氏體區元素，在鋼中可部分代替鎳的作用，是鉻錳氮不銹鋼中的合金元素，，在超低碳不銹鋼中，可代替碳的作用，提高鋼的強度。
O:
1、
鋼液中溶解的FeO
在凝固前溫度降低過程中與鋼液中的碳起反應，生成一氧化碳氣泡，在鑄件中造成氣孔。
2、
鋼液凝固過程中，FeO因溶解度下降而析出在鋼的晶粒周界處，降低鋼的性能。

⑽ 准備升初三，我在家預習物理的時候，看到了影響擴散現像的因素其一是溫度，不明白為什麼

式中，J表示擴散通量；dC/dX為濃度梯度；D為擴散系數。

影響擴散的主要因素如下。

(1)溫度

溫度越高，原子的能量越大，越易發生遷移，擴散系數越大，擴散越快。

(2)固溶體類型

不同類型的固溶體，原子擴散機構不同，溶質原子的擴散激活能不同，間隙固溶體中溶質原子的擴散激活能一般都比置換固溶體中的小，所以擴散速度較大。

(3)晶體結構

總的來說，緻密度越小的晶體結構，原子的擴散激活能越小，原子越易遷移，擴散系數越大，擴散速度越快。某些晶體結構原子的擴散還具有各向異性。

(4)晶體缺陷

由於金屬外表面、晶界、亞晶界處晶格不同程度地產生畸變，能量比晶粒內部高，擴散激活能都較晶內小。並且由於以上所述各方面擴散激活能依次增高，因而表面擴散最快，晶界次之，亞晶界更次之，晶內最慢。位錯線是晶格畸變的「管道」，原子沿這些「管道」擴散較晶內容易，因而在位錯、空位等缺陷處的原子較完整晶格處的原子擴散速度快。晶體中點缺陷的數量越多，擴散越容易。

必須指出，對於間隙型原子的擴散，空位與位錯的作用尚無定論。近年來某些研究認為，間隙原子跳進位錯或空位中，相當於落入陷阱而使其擴散激活能增大，不利於進一步遷移。

(5)化學成分

在金屬或合金中加入第二或第三元素時，有的可以加速擴散，有的則會減慢擴散，情況比較復雜，目前尚缺乏完整普通的理論。經對部分合金系統的成分與擴散系數間關系的研究，總結出以下規律：

①當加入合金元素使合金的熔點或液相線溫度降低時，會使合金的擴散系數增加；反之則使擴散系數降低。

②形成碳化物的元素，如W、Mo、Cr能強烈阻止碳的擴散，降低碳的擴散系數；不形成碳化物而溶於固溶體中的元素，如Co、Ni等(Si例外)能提高碳的擴散系數。