Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Transkript

1 Avdeling for ingeniørutdanning Eksamen i materialteknologi og tilvirkning Dato:? februar 2012 Tid: 3 timer Antall sider inklusive forside: 5 Antall oppgaver: 3 Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, tegne- og skrivesaker Merknad: Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Ved eventuelle uklarheter i oppgaveteksten skal du redegjøre for de forutsetninger du legger til grunn for løsningen. Faglig veileder: Øivind husø Utarbeidet av (faglærer): Øivind Husø Kontrollert av (en av disse): Annen lærer Sensor Studieleder/ Fagkoordinator Sidsel Bech Studieleders/ Fagkoordinators underskrift: Emnekode: LO537M

2 2 Oppgave 1 Figur 1 viser fasediagrammet for jern - jernkarbid. Figur (a) viser det komplette Fe-Fe3Cdiagrammet, mens figur (b) er en forstørrelse av den karbonfattige delen. Figur 1. Fasediagrammet for jern-jernkarbid. 1. Svar presist på disse spørsmålene: a. Hvor mye karbon kan feritt maksimalt løse? b. Hva er karboninnholdet i perlitt? c. Hva er den maksimale løseligheten av karbon i austenitt? d. Ved hvilken temperatur (grader celsius)er løseligheten av karbon i austenitt størst? e. Hvor mye karbon inneholder sementitt dersom temperaturen er 910 grader celsius?

3 3 2. Et karbonstål som inneholder 0,5 % C blir varmet opp til en høy temperatur og avkjølt langsomt til romtemperatur. Bruk fasediagrammene i figur 1 til å bestemme følgende: a. Hvilken fase/hvilke faser finnes i stålet når temperaturen er 1400 C? b. Hva er fasens/fasenes kjemiske sammensetting? c. Hvilken fase/hvilke faser finnes i stålet når temperaturen er 750 C? d. Hva er fasens/fasenes kjemiske sammensetting? e. Hvilken fase/hvilke faser finnes i stålet ved romtemperatur? 3. a. Mikrostrukturen til stålet bestå av delstrukturene proeutektoid ferritt og perlitt. Regn ut hvor mange prosent det er av hver av delstrukturene ved romtemperatur. Lag deretter en skisse av mikrostrukturen til stålet. b. Regn ut hvor mye sementitt og hvor mye ferritt det er i perlitt. c. Av stålet som ble avkjølt i oppgavene ovenfor blir det laget to staver. Den ene staven blir normalisert, mens den andre blir glødet. Bruk figur 2 til å lage en beskrivelse av de to prosessene og angi hvordan egenskapene til stålet i de to stavene er nå i forhold til utgangspunktet. d. Staven som ble glødet blir etter glødingen varmet opp til 930 C, temperaturen blir holdt konstant i 1 time og deretter blir stålet bråkjølt i vann. Forklar hva som dannes i dette tilfellet og lag en skisse av mikrostrukturen i denne staven. Har du forslag til videre varmebehandling? E. FIGUR 2 SKJEMATISK FRAMSTILLING AV ENKEL VARMEBEHANDLING FOR HYPOEUTEKTOID OG HYPEREUTEKTOID STÅL

4 4 OPPGAVE 2 1. Figur 3 viser fasediagrammet for aluminium - silisium. Lag en skisse av mikrostrukturen til en aluminiumlegering med 13 % Si som er avkjølt langsomt fra 900 C til romtemperatur. Hva vil du bruke et slikt materiale til? Figur 3 Fasediagram for Al-Si 2. Figur 4 viser fasediagrammet for aluminium-magnesium. a. Hvorfor kan ingen legeringer i dette systemet martensittherdes? b. Foreslå en egnet legeringssammensetting for en legering som skal partikkelherdes. c. Foreslå en egnet temperatur for innherdingen. d. Forerslå en avkjølingsmetode og en utherdingstemperatur. e. Forklar hvorfor partilkler er en effektiv herdemetode for aluminium. Figur 4 fasediagrammet for aluminium-magnesium.

5 5 3. Figur 5 viser skjematisk en gjennomskåret sveis i et partikkelherdet aluminiummateriale. Den delen av materialet som er varmepåvirket på grunn av sveisingen er delt i 5 soner. Rangér sonene med hensyn til styrke etter at sveisen er avkjølt langsomt. Skriv en setning om hver av sonene om hva som er årsaken til at styrken ble slik den ble. Figur 5 Soner i sveist aluminium OPPGAVE 3 Figur 6 viser diagrammet fra 3 strekkprøver som er gjort etter hverandre på samme strekkprøvestav av metall. Forklar hva som skjer Figur 6