有一时效硬铝合金，在高温固溶处理后淬火，然后在150℃时效强化。在时效过程中，形成了许多很细小的析出物。通常发现：时效析出物的形成具有一定的速度，而且这速度常常快于合金元素的扩散系数（D₀=0.2m²/s，Q=125×10³J/mol）所决定的速度。其原因是由于淬火使合金在低温下保存了过量的空位。在较低的温度，空位的平衡数量要下降，并且可用空位形成能E来描述，在铝中E≈75×10³J/mol。
冷却到低温后，过剩的空位有消失的趋势。如可以通过在晶界上的沉淀来实现。这样，靠近晶界的空位将要快速下降，而且在那里的扩散系数将很快接近它的正常值。所以，在晶界附近的合金元素的扩散将减慢，其结果是沿着晶界会造成无沉淀区（简称PFZ）。试验表明，这种材料加热到150℃时效保温10分钟，才观察到有沉淀析出。试计算：在150℃时效时，在材料中这些无沉淀区的宽度。

考虑铜合金固溶体的均匀化问题.
（1）设某铜-锌合金的最高含锌（Zn）量与平均含Zn量之差为5%Zn，最高含Zn量区与最小含Zn量区之间的距离为0.1mm。请使用公式C=C₀exp（-4π²Dt/l²）·sin（2πy/l）计算使上述含Zn量之差降低到1%Zn所需的时间。已知：均匀化温度为815℃，D₀=2.1×10^-5m²/s，Q=171×10³J/mol。
（2）如果是铜-镍合金，情况同上，则需要多少时间？已知：在815℃时，镍（Ni）在Cu中的扩散系数为D=7×10^-11cm²/s。为加快Cu-Ni合金的均匀化速度，缩短均匀化时间，可采用什么有效措施？

一奥氏体不锈钢试样在1000℃进行热处理，不幸在开始1.5分钟内，保护气氛失效，以致在表面发生了渗碳。设气氛为恒定碳势，渗碳时不锈钢表面的碳含量可达到1.0%C。但在不锈钢中允许的碳含量应≤0.04%，设碳在1000℃时的扩散系数为D=3×10^-7cm²/s。
1）由于碳的有害作用是由表向里扩展的，设原不锈钢试样中含碳量为0，试求渗碳1.5分钟后，使试样表面层的性能受到损害的深度是多少？
2）在1.5分钟后，保护气氛恢复了作用。保护气氛与不锈钢之间没有碳的交换。在1000℃长期保温后，开始1.5分钟所吸收的碳会扩散到钢的内部，在保温期间，使钢表层内含碳量达到的最大有害深度是多少？
3）如果使碳在表层中的有害作用完全消除，问至少要保温多长时间才可消除碳的有害影响？

有一块含30%Zn的黄铜，其成分分布不均匀，在宽度为0.03mm的平行带中的Zn含量为40%。设平行带是等距离分布的，在平行带中间的Zn含量为29%，如图所示。为了使其成分均匀，加热到815℃退火，退火后允许Zn含量的最大偏差为±0.01%，问需要退火多长时间？已知：在815℃时，Zn的扩散系数为D_Zn= 6.86×10^-10cm²/s 。

18-8型奥氏体不锈钢如果被加热到一临界温度范围内，则对晶界腐蚀很敏感。在热处理过程中，碳化铬（主要是Cr₂₃C₆型）会在晶界上沉淀析出，沿着晶界产生一层贫铬的奥氏体，从而失去了耐蚀性。
1）假设：在≤12%Cr时，不锈钢的耐蚀性就消失；热处理过程为在600℃保温10分钟；在600℃时立即形成碳化铬核心，而且吸收铬是非常有效，以致在碳化铬和奥氏体界面上的铬全部消失；碳化铬的厚度可忽略。已知：
铬在600℃时在奥氏体中的扩散系数为D_Cr^γ=5×10^-17cm²/s，试计算贫铬层的厚度？
2）假设该不锈钢经600℃保温10分钟的处理后，碳化铬析出已经稳定，即以后不再析出碳化铬了。如果要消除这已经产生的晶界贫铬层，需要在这温度下保温多长时间？

用一层薄的奥氏体不锈钢和一层厚的结构钢轧制在一起，制造复合钢板。在热轧时结构钢中的碳将会向不锈钢中扩散，因而有可能在不锈钢晶界上发生碳化铬的沉淀，从而影响复合板的性能。如果热轧本身是很快的，而后的冷却过程却很慢，假设相当于在850℃等温处理30分钟，试计算一下这种危害有多大？
假定轧制后的不锈钢厚度为0.1mm，原来的碳量为0.03%，结构钢的碳量为0.4%。假定在不锈钢外表面层中的碳量达到0.1%时将会发生危险。同时还假定在两种钢的奥氏体中的碳活度系数相同（当然不是很好的近似）。已知：D^γ=D₀exp（–Q/RT），其中D₀=0.372cm²/s，Q=148×10³J/mol。如果要使不锈钢的含C量控制在0.1以下，工艺措施上如何改进？