Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Transkript

1 Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag Eksamen i: Materialteknologi Målform: Bokmål Dato: juli 2015 Tid: 3 timer / kl Antall sider (inkl. forside): 5 Antall oppgaver: 4 Tillatte hjelpemidler: Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst 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. Besvarelsen skal merkes med kandidatnummer, ikke navn. Bruk blå eller sort kulepenn på innføringsarket. Faglig veileder: Øivind Husø Utarbeidet av (faglærer): Øivind Husø Kontrollert av (en av disse): Annen lærer Sensor Instituttleder/ Fagkoordinator Sidsel Bech Instituttleders/ Fagkoordinators underskrift: Emnekode: MATS1500 Side 1av 5

2 Oppgave 1 Figur 1 viser fasediagrammet for jern-jernkarbid, Fe 3 C, en forstørrelse av den karbonfattige delen og TTT-diagrammet for et eutektoid stål. Et karbonstål med 0,3 % karbon blir varmet opp til 750 C og holdt ved denne temperaturen i flere timer. Deretter blir stålet bråkjølt i vann. a. Hvilke faser finnes i stålet før bråkjølingen (t = 750 C) og hva er den kjemiske sammensettingen til fasene? b. Hvor mye er det av hver fase? c. Hvilke faser finnes i stålet ved romtemperatur og hva er den kjemiske sammensettingen til fasene? d. Hvor mye er det av hver fase ved romtemperatur? e. Karakteriser egenskapene til stålet etter varmebehandlingen. Side 2av 5

3 Oppgave 2 Figur 2 viser et utsnitt av fasediagrammet for aluminium-magnesium. I systemet er det inkludert en liten mengde silisium, slik at det er mulig å danne Mg 2 Si- partikler. Figur 2a fasediagrammet for AlMg. Figur 2b Utherdingskurver for AlMgSi1 a. Sammenlign 3 legeringer og avgjør hvilken som egner seg best til partikkelherding. Legering 1: 0,5 % Mg, legering 2: 1,5 % Mg, legering 3: 2,5 % Mg. Begrunn valget. b. Foreslå en egnet innherdings- og avkjølingsprosedyre for legeringen du valgte i oppgave a. Angi egnet innherdingstemperatur. c. Figur 2b viser utherdingskurver for AlMgSi1. Foreslå en egnet utherdingsprosedyre for legeringen du valgte i oppgave a dersom målet er høyest mulig strekkfasthet. Hvilken strekkfasthet tror du legeringen oppnår? d. Figur 3 viser fasediagrammet for aluminium - silisium. Lag en skisse av mikrostrukturen til en legering med eutektisk sammensetting. Hva vil du bruke en slik legering til? Figur 3 Fasediagram for Al-Si Side 3av 5

4 Oppgave 3 En prøvestav av polyvinylklorid (PVC) med diameter 1 cm og målelengde 5 cm ble strukket til brudd i en strekkprøvemaskin. Et ekstensiometer var påmontert prøven under hele strekkforsøket, og last (Load) og ekstensiometerets målelengde (Gage Length) ble registrert. Tabell 1 viser resultatene. Tabell 1 Etter brudd ble forlengelsen målt til 0,23 cm og diameteren ved bruddstedet var 0,983 cm a. Regn ut nominelle spenninger og nominelle tøyninger og tegn den teknologiske spenningtøyningskurven. b. Regn ut R p02, c. Regn ut E-modulen d. Regn ut bruddforlengelsen i prosent e. Regn ut kontraksjonen i % f. Finn nominell spenning ved brudd g. Finn sann spenning ved brudd Side 4av 5

5 OPPGAVE 4 Figur 3 viser strekkprøvediagrammet for to prøvestaver av metall. Kulepunktet i enden av hver kurve markerer bruddpunktene. Svar på hvert spørsmål under. Se på hvert spørsmål som uavhengig av foregående spørsmål. Figur 3 Strekkprøvediagram for to prøvestaver a. Hvilket av det to metallene kan kaldvalses til størst utvidelse? Hvordan vet du det? b. Materiale 1 og materiale 2 har samme kjemiske sammensetting og de er kaldbearbeidet ved samme temperatur, men ett av dem er kaldbearbeidet mer enn det andre. Hvilket materiale har lavest rekrystallisasjonstemperatur? Hvordan vet du det? c. Materiale 1 og 2 er identiske. Begge er glødet like lenge, men det ene er glødet ved høyere temperatur enn det andre. Hvilket materiale er glødet ved høyest temperatur? Hvordan vet du det? d. Materiale 1 og 2 er identiske. Begge er glødet ved samme temperatur, men det ene er glødet i lengre tid enn det andre. Hvilket materiale er glødet kortest? Hvordan vet du det? Side 5av 5