LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Like dokumenter
Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Løsningsforslag til eksamen i materialteknologi

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Løsningsforslag til eksamen i materiallære Tromsø

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Løsningsforslag i stikkordsform til eksamen i maskindeler og materialteknologi Tromsø Desember 2015

Løsningsforslag til Eksamen i maskindeler og materialteknologi i Tromsø mars Øivind Husø

Figur 1 Strekkprøvediagram for to prøvestaver

Høgskolen i Gjøvik 15HBTEKD, 15HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

MATERIALLÆRE for INGENIØRER

EKSAMEN I: (MSK200 Materialteknologi) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 4 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

MATERIALLÆRE for INGENIØRER

Høgskolen i Gjøvik 14HBTEKD, 14HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

MATERIALLÆRE for INGENIØRER

Løsningsforslag til Ø6

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 6

Avdeling for ingeniørutdanning

Eksamen i maskindeler og materialteknologi i Tromsø mars Øivind Husø

Prøving av materialenes mekaniske egenskaper del 1: Strekkforsøket

Høgskolen i Gjøvik 13HBTEKD, 13HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Ekstraordinær E K S A M E N. MATERIALLÆRE Fagkode: ILI 1269

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Tirsdag 12. desember 2006 Tid:

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

I Fe - legeringer. Metaller og legeringer, 2 grupper: Fe - legeringer. II Ikke - Fe - legeringer. 10 Ferrous Alloys (lectures notes)

EKSAMEN I: (MSK205 Materialmekanikk) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG

10 JERN - KARBON LEGERINGER, LIKEVEKTSTRUKTURER (Ferrous Alloys) 10.1 Generelt

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 6 INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

Støpejern. Frey Publishing

EKSAMEN. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ILI 1458

(.675$25',1 5 0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Varmebehandling av stål Frey Publishing

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

Rustfrie stål. Øivind Husø

Vanlige varmebehandlings metoder for stål:

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

EKSAMEN I EMNE SIK5005 MATERIALTEKNOLOGI 2 MANDAG 5. MAI, LØSNINGSFORSLAG -

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMT4185 DES

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI EKSAMEN I EMNE TMT4175 MATERIALTEKNOLOGI 2

elementpartikler protoner(+) nøytroner elektroner(-)

Metallene kjennetegnes mekanisk ved at de kan være meget duktile. Konstruksjonsmetaller har alltid en viss duktilitet og dermed seighet.

Beskriv de viktigste konstruksjonssementene (i Norge) og hovedbruksområder. Sementgelet består av 3 hovedelementer. Hvilke?

TM04: Tema i materiallære

4b SVEISEFORBINDELSER. Øivind Husø

Titan. Frey Publishing

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 4 SIDER VEDLEGG

Oppgaver. HIN IBDK RA Side 1 av 6. Oppgave 1. Ved prøving av metalliske materialer kan man finne strekkfastheten,.

Ulegerte og legerte stål. Frey Publishing

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

Nano, mikro og makro. Frey Publishing

Mekanisk belastning av konstruksjonsmaterialer Typer av brudd. av Førstelektor Roar Andreassen Høgskolen i Narvik

Elastisitet, plastisitet og styrking av metaller

Stålfremstilling, Masovn

Institutt for økonomi og administrasjon

Øvingsoppgave 4. Oppgave 4.8 Hvorfor er de mekaniske prøvemetodene i mange tilfelle utilstrekkelige?

11 VARMEBEHANDLING AV STÅL, IKKE LIKEVEKTSTRUKTURER (Ferrous Alloys - Heat Treatments) 11.1 Generelt Fremstilling av austenitt

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Aluminium. Frey Publishing

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Øvingsoppgave 4. Oppgave 4.8 Hvorfor er de mekaniske prøvemetodene i mange tilfelle utilstrekkelige?

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

TM03: Tema i materiallære

Hovednavn. Kapittel 11. Abcdefgh. Teknisk informasjon Ijklnmn. Kobbermalm

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Institutt for økonomi og administrasjon

Tema i materiallære. HIN Allmenn Maskin RA Side 1av7. Mekanisk spenning i materialer. Spenningstyper

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Løsningsforslag TMT 4170 Materialteknologi 1

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 2

Tema i materiallære. HIN IBDK RA Side 1 av 7. Mekanisk spenning i materialer

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

Institutt for økonomi og administrasjon

- KALKULATOR (Som ikke kan kommunisere med andre) - SKRIVE- og TEGNESAKER

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

Litt om materialer. Messinggruppa NVK Rolf Vold, Ole Kr.Haugen

Emnekode: IRB22013 Emnenavn: Konstruksjonsteknikk 2. Eksamenstid: kl

AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING EKSAMENSOPPGAVE

Fremgangsmåte for valg av sammensetning av stål og anvendelse derav

Fakultet for lærerutdanning og internasjonale studier

EKSAMENSOPPGAVE. - Ett A4 ark med selvskrevne notater (begge sider) - Kalkulator. - Molekylbyggesett. Rute

Transkript:

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform 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. 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? Svar: 880 C, Primær sementitt 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? Svar: 6,4 % Fe 3 C med 6,67 % C og 93,6 % austenitt med 0,77 %C c. Hvilke faser finnes i stålet ved romtemperatur, hva er den kjemiske sammensettingen til fasene og hvor mye er det av hver fase? Svar: 83 % ferritt med 0,02 %C, 17 % Fe 3 C med 6,67 %C 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. Svar: 6,4 % primær Fe 3 C og 93,6 % perlitt Side 2av 5

e. Ved mikroskopundersøkelse av stålet viser det seg at kornstørrelsen har blitt for stor. Beskriv hvordan du vil redusere kornstørrelsen. Svar (stikkord): Normalisering. 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. Side 3av 5

a. Prøve a blir bråkjølt til 600 ºC og holdt der i 10 s. Deretter blir prøven bråkjølt til 25 ºC. Løsning: Etter oppvarming til 810 ºC og holdetid 1 time er prøven fullstendig austenittisert. Ved 600 ºC blir det dannet ferritt og fin perlitt, det vil si perlitt med tynne feritt- og sementittlameller (kornstørrelsen styres ikke av underkjølingen. Den avhenger av kornstørrelsen til austenitten). Denne strukturen er fremdeles til stede etter bråkjøling til romtemperatur. HRC 25 b. Prøve b blir bråkjølt til 400 ºC og holdt ved denne temperaturen i 100 s. Deretter blir den bråkjølt til romtemperatur. Løsning: Bainitt dannes ved 400 ºC. Bainitten er bestandig etter bråkjøling til romtemperatur. HRC 39 c. Prøve c blir bråkjølt til 25 ºC Løsning: Mikrostrukturen blir martensitt. HRC 62 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. Løsning: Ved 700 ºC blir mye av austenitten omformet til ferritt, men etter 100 s finnes det fortsatt noe ustabil austenitt igjen. Ved bråkjøling til romtemperatur omdannes resten av austenitten til martensitt. Resultatet blir et tofasestål med matrix av ferritt og martensittøyer. 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. Løsning: Mikrostrukturen blir ferritt med bainitt. Det er vanskelig å bestemme hardheten til stålet utfra foreliggende diagram. 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 Løsning: feritt, bainitt og martensitt. Det er vanskelig å bestemme hardheten til stålet utfra foreliggende diagram. g. Prøve g blir bråkjølt til romtemperatur og deretter varmet opp til 500 ºC og holdt ved denne temperaturen i ½ time Løsning: Anløpt martensitt. Det er vanskelig å bestemme hardheten til stålet utfra foreliggende diagram, men hardheten er mindre enn i oppgave C. Side 4av 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. Svar: Legering nr. 2, det vil si 1,5 vektprosent Mg. b. Foreslå en herdeprosedyre for maksimal styrke for legeringen du valgte i oppgave a. Angi alle aktuelle temperaturer og tider. Hvilke styrkeverdier oppnår legeringen? Svar: Innherding ved ca. 580 ºC, bråkjøling i vann, utherding ved 140 ºC i 3 dager gir R p0,2 = 225 MPa og R m = 360 MPa (omtrentlige verdier) c. Hva er keramer og hvilke egenskaper ved keramene gjør dem interessante for maskiningeniører? Svar: Keramer uorganiske, ikke-metalliske materialer som er dannet ved sammenpressing eller sammensintring av ett eller flere elementer. Keramene holdes sammen av sterke kovalente bindinger og ionebindinger. Det fører til høyt smeltepunkt og det gjør keramene harde, men også sprø. De deler eller utveksler elektroner for å fylle opp de ytterste s- og p-orbitalene (s 2 p 6 ) og har derfor få frie elektroner. Det fører vanligvis til liten varmeledningsevne og liten elektrisk ledningsevne. Moderne keramer blir brukt i elektronikkindustrien, til skjærende verktøy og til mekaniske komponenter som må tåle varme. d. Nevn de viktigste forskjellene mellom herdeplaster og termoplaster. Stikkord: Termoplastene oppfører seg på en plastisk, duktil måte. De har svake Van der Waals bindinger mellom kjedene. Det gjør at de smelter når temperaturen blir tilstrekkelig høy. Termoplastene er lette å resirkulere. Herdeplasten har sterke bindinger mellom kjedene, noe som gjør at de vanskelig kan smeltes om. Herdeplastene formes under herdeprosessen. Side 5av 5

Side 6av 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%. Side 7av 5

b. Finn Rp02 og strekkfastheten. Rp 0,2 180 MPa Rm =378,47 MPa c. Regn ut E-modulen. Hvilken praktisk nytte har du av E-modulen? Kan E-modulen endres ved å endre legeringssammensettingen? E = 68,841 0,0005 = 1,4 105 MPa. E-modulen brukes i nedbøyningsberegninger. Kan endres dersom legeringen endres vesentlig. A = d. Regn ut forlengelsen og kontraksjonen ved brudd i prosent. Hva forteller disse størrelsene oss? 69,85 50,8 50,8 100% = 37,5 %. Z = 12,832 9,271 2 12,83 2 100% = 48 % Både forlengelsen ved brudd og kontraksjonen ved brudd er indikatorer for duktiliteten til materialet. 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? Stikkord: arbeidsherding, sterkere men sprøere prøve. Side 8av 5