Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag Eksamen i: Materialteknologi Målform: Bokmål Dato: 2.juni 2016 Tid: 3 timer / kl. 9.00 12.00 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 Arne Henriksen Instituttleders/ Fagkoordinators underskrift: Emnekode: MATS1500 Side 1av 5
Oppgave 1 Figur 1 viser fasediagrammet for jern-jernkarbid, Fe3C og en forstørrelse av den eutektoide delen av fasediagrammet. Figur 1 Et karbonstål med 1,15 % karbon blir varmet opp til 900 C og holdt ved denne temperaturen i flere timer. Deretter blir stålet kjølt langsomt ned til romtemperatur. a. Ved hvilken temperatur starter omdanningen av austenitt og hva blir dannet? b. Hvilke faser er det i stålet ved 728 C, hva er fasenes kjemiske sammensetting og hvor mye er det av hver fase? c. Hvilke faser finnes i stålet ved romtemperatur, hva er den kjemiske sammensettingen til fasene og hvor mye er det av hver fase? d. Hvilke delstrukturer inneholder stålet ved romtemperatur og hvor mye er det av hver delstruktur? Lag en skisse av mikrostrukturen til stålet. Sett på navn på faser og delstrukturer. e. Ved mikroskopundersøkelse av stålet viser det seg at kornstørrelsen har blitt for stor. Beskriv hvordan du vil redusere kornstørrelsen. Side 2av 5
Oppgave 2 Figur 2 viser TTT diagrammet for et stål med 0,5 % C og 0,8 % Mn. Figur 2 Det blir laget 7 prøver av dette stålet. Prøvene blir merket a,b,c,d,e,f og g. Alle prøvene blir varmet opp til 810 ºC og holdt der en time. Deretter blir prøvene avkjølt på forskjellig måte. Beskriv hva som skjer og hvordan mikrostrukturen i hver prøve blir etter avkjølingen. Angi hardheten til hver prøve. a. Prøve a blir bråkjølt til 600 ºC og holdt der i 10 s. Deretter blir prøven bråkjølt til 25 ºC. b. Prøve b blir bråkjølt til 400 ºC og holdt ved denne temperaturen i 100 s. Deretter blir den bråkjølt til romtemperatur. c. Prøve c blir bråkjølt til 25 ºC d. Prøve d blir bråkjølt til 700 ºC og holdt der i 100 s. Deretter blir prøven bråkjølt til 200 ºC og til slutt luftkjølt til romtemperatur. e. Prøve e blir bråkjølt til 700 ºC og holdt der i 100 s, bråkjølt til 400 ºC og holdt der i 3 timer og luftkjølt til romtemperatur. f. Prøve f blir bråkjølt til 700 ºC og holdt der i 100 s, bråkjølt til 400 ºC og holdt der i 10 s og deretter bråkjølt til romtemperatur g. Prøve g blir bråkjølt til romtemperatur og deretter varmet opp til 500 ºC og holdt ved denne temperaturen i ½ time Side 3av 5
Oppgave 3 Figur 3a viser et utsnitt av fasediagrammet for aluminium-magnesium. Figur 3b viser utherdingskurver for AlMg. Figur 3a fasediagrammet for AlMg. Figur 3b Utherdingskurver for AlMg 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 herdeprosedyre for maksimal styrke for legeringen du valgte i oppgave a. Angi alle aktuelle temperaturer og tider. Hvilke styrkeverdier oppnår legeringen? c. Hva er et keram og hvilke egenskaper ved keramene gjør dem interessante for maskiningeniører? d. Nevn de viktigste forskjellene mellom herdeplaster og termoplaster. Side 4av 5
Oppgave 4 En prøvestav av en Cu-Ni-legering med diameter 12,83 mm og målelengde 50,800 mm ble strukket til brudd i en strekkprøvemaskin. Et ekstensiometer var påmontert prøven under hele strekkforsøket, og lasten og ekstensiometerets målelengde ble registrert. Tabell 1 viser resultatene. Tabell 1 Last (N) Målelengde (mm) 0 50,800 4480 50,810 8900 50,823 13340 50,835 17860 50,851 26680 51,308 35600 52,121 44480 53,645 48930 (maks last) 57,912 40030 69,850 Etter brudd var målelengden 69,85 mm og diameteren ved bruddstedet var 9,83 mm a. Regn ut nominelle spenninger (MPa) og nominelle tøyninger (%) og tegn den teknologiske spenning-tøyningskurven. La 1 cm på y-aksen tilsvare 50 MPa og 1 cm på x-aksen tilsvare 0,1%. b. Finn Rp02 og strekkfastheten. c. Regn ut E-modulen. Hvilken praktisk nytte har du av E-modulen? Kan E-modulen endres ved å endre legeringssammensettingen? d. Regn ut forlengelsen og kontraksjonen ved brudd i prosent. Hva forteller disse størrelsene oss? e. Hva ville hendt med prøven dersom du avlastet den til 0 og strekker på nytt etter at den var belastet med 35 600 N? Side 5av 5