Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag Løsning til Eksamen i: Materialteknologi Målform: Bokmål Dato: juli 2015 Emnekode: MATS1500 Side 1av 5
Oppgave 1 Figur 1a 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. Løsning 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. a. Ved 750 C inneholder stålet ferritt med ca. 0,02 % C og austenitt med 0,6 % C. b. 50 % ferritt, 50 % austenitt c. Faser ved romtemperatur: ferritt med 0,02 % C og martensitt med 0,6 % C d. 50 % ferritt, 50 % martensitt e. Prosessen gir et duktilt og sterkt stål der ferritten sørger for duktiliteten og martensitten virker som partikler og gir økt styrke. Side 2av 5
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. Foreslå en passende mengde magnesium til en legering som skal partikkelherdes. Begrunn valget. b. Foreslå en egnet innherdings- og avkjølingsprosedyre. Angi egnet innherdingstemperatur. c. Figur 2b viser utherdingskurver for AlMgSi1. Foreslå en egnet utherdingsprosedyre for en slik legering dersom målet er høyest mulig elastisitetsgrense. Hvilken elastisitetsgrense tror du legeringen oppnår? d. Figur 3 viser fasediagrammet for aluminium - silisium. Lag en skisse av mikrostrukturen til en legering med eutektisk sammensetting. Figur 3 Fasediagram for Al-Si Side 3av 5
Løsning oppgave 2 a. 1,5 % Mg er best egnet. 2,5 er ubrukelig b. Varm opp legeringen til litt ca.550 C og hold temperaturen til legeringselementene er løst i matriks. Bråkjøl i vann. c. Varm opp legeringen til 140 C og hold denne temperaturen i 3 dager. Avkjøl i luft. Rm = 365 MPa d. Skissen må inneholde korn med bare eutektisk struktur Side 4av 5
Oppgave 3 En prøvestav av polyvinylklorid (PVC) med diameter 1 cm og målelengde 5 cm blir strukket til brudd i en strekkprøvemaskin. Et ekstensiometer med 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 0,983 cm a. Regn ut nominelle spenninger og nominelle tøyninger og tegn den teknologiske spenningtøyningskurven. b. Regn ut R p0, 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 5av 5
Løsning: Side 6av 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 identisk, med unntak av at ett av dem er kaldbearbeidet mer enn det andre. Hvilket materiale har lavest rekrystallisasjonstemperatur? Hvordan vet du det? c. Materiale 1 og to 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 to 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 7av 5
Side 8av 5