LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMT4185 DES. 2011. Oppgave 1 i) Tilnærmet 100% Si ii) Flytende L og fast β med sammensetning på hhv: 12,6wt% Si og 99,83wt%Si. Andeler flytende L og fast primær (proeutektisk) β på hhv: (99,83-25)/(99,83-12,6) = 85,8% og 100% - 85,8% = 14,2 % iii) Sammensetning og mengde av primær β er hhv 99,83wt%Si og (25-12,6)/(99,83-12,6) = 14,2%. Det som ikke er primær β størkner som eutektikum som utgjør (100% - 14,2%) = 85,8% og inneholder 12,6wt%Si. Primær β ser ut som øyer omgitt av eutektikum bestående av lameller av α og β, jfr. Fig. 9.16 i Callister utg.7 (bytt om α og β siden legeringen er overeutektisk). Sammensetningen til lamellene av α og β i eutektikumet er hhv 1,65wt%Si og 99,83wt%Si. Totalmende α og β er hhv (99,83-25)/(99,83-1,65) = 76,2% og (100-76,2)% = 23,8%. Mengde β i eutektikumet er (23,8-14,2)% = 9,6% i) Plan A, velger origo i (0,1,0): skjæringer med hhv x,y og z-aksene: 1-1 1 som gir resiproke verdier 1-1 1 og planets (hkl) blir dermed ii) 11 1 Plan B, skjæringer 3 1 som gir 0 3 0 og plan B får indeksene (0 3 0). 1 Plan C, velger origo (0 0 1) som gir skjæringer i 1 som gir de 2 resiproke verdiene 1 0-2 og indeksene til plan C blir. (1 0 2) I oppgavteksten står det at enhetscellen er kubisk, dermed er krystallstrukturen enten FCC eller BCC. I formelarket ser man at diffraksjon gir topper i diffraksjonsmønsteret når: BCC: h+k+l = 2,4,6,8 og FCC: h 2 +k 2 +l 2 = 3,4,8, A-planene har indeksene av type 1 1 1 som gir 1+1+1 = 3 og diffraksjonsbetingelsene er dermed ikke innfridd for BCC, mens 1 2 +1 2 +1 2 = 3 innfrir betingelsene for FCC. Konklusjon: Siden toppen for A-planene er synlig i diffraksjonsmønsteret, må enhetscellen være FCC.
c) iii) Retningene er diagonaler i sideflatene til FCC cellen. Diagonalene er retninger av type (familie) 110 iv) I FCC er 111-plan og 110-retninger hhv tettpakkete plan og - retninger, denne kombinasjonen kalles slipsystem. Dislokasjoner beveger seg langs tettpakkete retninger i tettpakkete plan under deformasjon. I FCC er det 4 111 -plan med 3 110-retninger i hvert av disse, totalt 12 slipsystem. i) Varmebehandlingen skjer ved innherding i enfaseområdet, temperatur T 0 i figuren over, inntil legeringselementene er gått i fast løsning, hvorpå legeringen bråkjøles til romtemperatur. Deretter varmes legeringen opp til en temperatur i tofaseområdet, T 2 hvor herdende partikler skilles ut - utherding,
ii) Det dannes koherente/semikoherente partikler under utherdingen. Disse presipitatene omgir seg med et spenningsfelt som hindrer dislokasjonsbevegelse og dermed virker herdende, se fig. ( under. iii) Et viktig krav er at løseligheten avtar med avtakende temperatur. Dessuten må presipitatene omgi seg med et spenningsfelt, dvs. partiklene må være koherente eller semikoherente med matriks. i) Fig. 3, og c) viser hhv duktilt brudd (med dimpler ( krusninger )), interkrystallinsk (intergranulært) sprøbrudd hvor kornenes topografi er tydelig synlig og utmattingsbrudd (de parallelle linjene er striasjoner). ii) Makroskopisk har duktile brudd ofte innsnøring ved bruddoverflaten som ofte er grå og fibrig. Interkrystallinske sprøbrudd er ofte blanke/glinsene med lite/ingen innsnøring ved bruddstedet.
Oppgave 2 Flytespenning (R p0,2 ) 360 MPa (finnes ved avlesning i strekk-kurva med en linje parallell med den rette start delen av forløpet forskjøvet 0,2%). Strekkfastheten,( R m ) 405 MPa, (er den største spenningen kurva gjennomløper). Bruddforlengelsen er tøyning ved brudd, (A) 14,5 %, (ved å lese av tøyningen i kurvas sluttpunkt og trekke fra elastisk tøyning i brudd punktet: 15,0 % - 0,5 % = 14,5 %). Even til å oppta plastisk deformasjon (Seighet - toughness) er lik arealet under strekk-kurva, et forenklet uttrykk er U T = A/100% * (R p0,2 + R m )/2 som blir =0,145 * 382,5 MPa = 55,4MJ/m 3, siden MPa også er energi pr. volum. (A er bruddforlengelsen) Fastningseksponenten fås ved å omskrive Ludviks lov slik at n er gitt ved: Med data fra flytekurva, n= (log R p0,2 log R m )/ (log 0,002 log 0,10), Bemerk at tøyningen ved maks spenning er 10 %, det vil si grensetøyningen. Dette gir n=0,03, kommentar: herdet 7108 legeringen har svært lav arbeidsherding. c) i) The diagram has a region for coarse perlite and a region for fine perlite. It is hard to find an exact boundary between coarse-grained and fine-grained perlite. In general the perlite becomes finer as the distance from the eutectoid temperature increases. This is because the number of active nucleation points increases with increasing undercooling and the carbon diffusion rate decreases at decreasing temperature. i) 100% martensitt ii) 100% bainitt iii) 50% perlitt og 50% martensitt
oppgave 3 To typer av hulrom, se Calister sid. 461. i) Tetraedriske med koordinasjon 4 ii) Oktaedriske med koordinasjon 6 NaCl-struktur sid 457 Na + -ioner i oktaedriske hulrom i tettpakket Cl - - ionegitter. Se Callister sid. 521-523 Forming av blandning leire-kvarts-flussmidel (feltspat) of vann. Hydroplastisk forming eller slip casting. Tørking langsom tørking for å sikkre jevn kryming. Normalt ved lav temperatur < 50 Brening, 900-1400. Delvis vittrifiering (glass). Krymping, øking av mekanisk styrke c) Se Callister sid 556 Krystallisasjon: Chain folded model. Kjedene vilker seg paralelle Kjeder uten kryssbinding og store sidegrupper krystalliserer. Krystallisasjon påvirkes av struktur og øker med økende temperatur Se Callister sid 702. Beskyttelse ved hjelp av et material med mer negativ standardpotential (lengre ned i spenningsreken). Offeranoden forbindes elektrisk med det materiale som skal beskyttes. I den galvaniske celle som dannes vil offeranoden korrodere først og beskytte det material som blir katode.