Side 1 av 7 HØGSKOLEN I NARVIK 7HNQRORJLVN$YGHOLQJ 6WXGLHUHWQLQJ$OOPHQQ0DVNLQ (.6$0(1, 0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/, 7LG0DQGDJNO 7LOODWWHKMHOSHPLGOHU '%.DONXODWRUPHGWRPWPLQQH,QJHQWU\NWHHOOHU VNUHYQHKMHOSHPLGOHU (NVDPHQEHVWnUDYRSSJDYHURJQXPPHUHUWHVLGHULQNOGHQQH )DJO UHU5RDU$QGUHDVVHQ
Side 2 av 7 a) Konstruksjonsmaterialene kan deles inn i 4 eller 5 hovedgrupper. Nevn disse. b) Metaller og keramer kan begge være krystallinske stoffer. Beskriv vesentlige forskjeller i de kjemiske bindingene. Hvordan arter det seg i de mekaniske egenskapene? c) Forklar med skisser atomplasseringen i kubisk flatesentrert struktur (fcc). d) Skisser atomarrangementet i (110) planet i kubisk romsentrert struktur (bcc). e) Forklar fremgangsmåten for å kunne se i mikroskopet at glideplan oppstår i et metall. f) Forklar kort fenomenet glassomvandlingstemperatur for polymermaterialer. g) Hva menes med en kryssbundet polymer? Nevn et eksempel på et polymermateriale som er kryssbundet og et som ikke er det. h) En helikopterrotor som har havarert undersøkes ved at bruddflaten betraktes i et elektronmikroskop. Hvorfor benyttes det elektronmikroskop og ikke et optisk mikroskop? Man observerer striasjoner (rastlinjer). Hva er det? (forklar). Man betrakter mange av disse. Hvordan kan de fortelle om bruddretningen? a) En plaststav med sirkulært tverrsnitt belastes med en kraft i sin lengderetning (aksialkraft). Regn ut spenningen i materialet når staven har diameter G= 10 mm og kraften er ) = 1500 N. Hva er tøyningen og hvor mye utvider staven seg når E- modulen er 3 GPa og stavens lengde er 1,5 meter? b) Figur 1 viser resultater fra strekkprøving av en herdet aluminiumslegering. Finn E- modulen og spenning for 0,2% plastisk tøyning, 5 S0,2. Vis med en skisse hvordan du finner svarene. c) Et prøvestykke av legeringen på Figur 1 strekkes til 600 MPa. Så avlastes prøvestykket. Der etter belastes det samme prøvestykket på nytt. Hva blir den elastiske tøyningen før prøvestykket ved 2. gangs belastning viser tegn til plastisk tøyning? d) Under utprøving av herdemetoden av legeringen i Figur 1 ble det rapportert at det kunne oppstå VSU EUXGG. Hvilke spenningsnivåer kunne det da være tale om? Forklar.
Side 3 av 7 1. 10 9 1000. 10 6 8. 10 8 6. 10 8 σ( ε) 4. 10 8 2. 10 8 0 0 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0 ε 0.02 Figur 1. Strekkspenning [Pa] som funksjon av tøyning a) Nevn to hovedtyper av dislokasjoner. Hvilken type vises på Figur 2. b) Hvilken vei vil dislokasjonen vandre dersom materialet belastes med en skjærspenning som vist med piler? c) Nevn 3-4 forhold eller fenomener i metallers mikrostruktur som kan hindre eller bremse dislokasjonenes mobilitet. Figur 2. En dislokasjon
Side 4 av 7 Figur 3. Fasediagrammet Pb - Sn (bly - tinn) d) Fasediagrammet for Pb - Sn vises på Figur 3. Lag en skisse av fasediagrammet der fasebetegnelsene fremgår. Betegn Pb med α og Sn med β. Smelten betegnes L. Skriv på fase-betegnelser for alle områder i fasediagrammet. e) Hvor stor andel eutektikum finner man i legeringen Pb30%Sn (vekt%) ved 180 C?
Side 5 av 7 a) Et stålrør med diameter 2U = 500 mm og veggtykkelse W = 12 mm er satt under et trykk på S = 12 MPa. Røret undersøkes med NDT og man regner med å kunne oppdage sprekker ned til 7 mm (ekvivalentsprekk, regnet som gjennomgående sprekk vinkelrett på største spenning). Hvilket krav må man sette til bruddseigheten? (Husk enheten). Benytt at SU spenningsintensitetsfaktoren er. = σ π D og at spenningen er σ =. W b) Et plastrør transporterer varm væske under trykk. For det meste er det varmt vann, men fra tid til annen inneholder vannet syre. Temperaturen er konstant. Fra tabeller har man funnet at røret vil tåle det varme vannet i 50 000 timer. Forsøk viser at røret tåler syreholdig vann i 500 timer under de gitte betingelsene. Hvor lenge kan man regne med at røret holder dersom prosessen går kontinuerlig og det er syreholdig vann 15 min. pr døgn? Benytt prinsippet om kumulativ skade (delskadehypotesen). c) Hvordan foregår seigherding av karbonstål? Nevn både fremgangsmåte og de metallurgiske fenomenene og strukturendringene. d) Forklar hva som menes med normalisering av karbonstål. Hva oppnås med det? Hva skjer dersom avkjølingen går for hurtig? Hvilken temperatur må stål med 0,15 % karbon varmes til for å kunne bli normalisert? e) Figur 4 viser et CT diagram for et stål med god herdbarhet. Hva menes med god herdbarhet? Hva er den største akseldiameter som kan gjennomherdes til martensitt i olje, når vi benytter dette stålet?
Side 6 av 7 Figur 4. CT diagram for et legert stål Figur 5. Avkjølingskurver for runde stålemner i hhv. vann og olje
Side 7 av 7 Figur 6. Sammenhengen mellom jominy-avstand og avkjølingshastighet Figur 7. Fasediagrammet for ståldelen av Fe-C