Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Ví dụ và bài tập về giản đồ pha
1
VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP VỀ GIẢN ĐỒ PHA
VÍ DỤ
A. Xét hợp kim 40% Si – 60% Al (% khối lượng) tại 700 oC trên giản đồ
1. Xác định % khối lượng pha lỏng L và pha rắn (gần đúng)
a) 25% L và 75%
b) 20% L và 80%
c) 75% L và 25%
d) 80% L và 20%
% Khối lượng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 %
% Khối lượng pha rắn = % = MA /AB = 2/8 = 25%
2. Xác định thành phần pha lỏng của trường hợp trên
a) 20% Si và 80% Al
b) 25% Si và 75% Al
c) 80% Si và 20% Al
d) 75% Si và 25% Al
Từ điểm A hạ đường thẳng vuông góc với trục hoành. Thành phần pha lỏng L là 20% Si và
80 % Al.
3. Xác định khối lượng tổ chức cùng tinh
a) 12,6%
b) 31,4%
c) 68,6%
d) 88,8%
Tại điểm N tách ra lỏng L (tổ chức cùng tinh tại điểm I) và rắn (điểm J)
% khối lượng của tổ chức cùng tinh tại điểm I:
2
%LE = (99,83-40)/(99,83-12,6) = 68,6 %
4. Xác định bậc tự do của hợp kim trên tại 700 oC
a) -1
b) 0
c) 1
d) 2
C: số cấu tử = 2
P: số pha = 2 = lỏng L + rắn
F = 2 – 2 + 1 = 1
5. Phản ứng cùng tinh trên giản đồ ở 577 oC là
a) L12,6%Si 1,65%Si + 99,83%Si
b) L12,6%Si (1,65%Si + 99,83%Si
c) L12,6%Si [1,65%Si + 99,83%Si
)
]
d) L12,6%Si (40%Si + 60%Si
6. Bản chất pha
)
a) Dung dịch rắn xen kẽ
b) Dung dịch rắn thay thế
c) Pha trung gian
d) Pha liên kết kim loại
B. Cho giản đồ pha hệ Sn – Pb như sau
7. Xét hợp kim 46% Sn –54% Pb. Ở 44 oC hệ tồn tại ở dạng pha
a) L +
b) L
c) +
d) L +
Điểm A: +
8. Xét hợp kim 77% Sn –23% Pb. Ở 190 oC hệ tồn tại ở dạng pha
3
a) L +
b) L
c) +
d) L +
Điểm B: L +
9. Xét hợp kim 25% Sn –75% Pb. Ở 200 oC dạng pha tồn tại và thành phần của nó là
a) α = 17 % Sn - 83 % Pb; L = 55.7 % Sn – 44,3 % Pb
b) L = 25 % Sn - 75 % Pb; α = 25 % Sn - 75 % Pb
c) α = 17 % Sn - 83 % Pb; β = 55.7 % Sn – 44,3 % Pb
d) α = 18,3 % Sn – 81,7 % Pb; β = 97,8 % Sn – 2,2 % Pb
Điểm C: L + , với α 17 % Sn; L = 55.7 % Sn
10. Xét hợp kim 40% Sn –60% Pb. Ở 150 oC tỷ lệ khối lượng các pha sẽ là
a) 66 % α + 34 % β
b) 34 % α + 66 % β
c) 10 % α + 90 % β
d) 2 % α + 98 % β
98 40
Điểm D: %
66% , % β = 34 %
98 10
11. Hợp kim tạo thành từ 1,25 kg Sn và 14 kg Pb ở 200 oC sẽ có các pha và thành phần
a) α = 17 % Sn - 83 % Pb; L = 55.7 % Sn - 44.3 % Pb 68,6%
b) L = 25 % Sn - 75 % Pb; α = 25 % Sn - 75 % Pb
c) α = 17 % Sn - 83 % Pb; β = 55.7 % Sn - 44.3 % Pb
d) α với Cα = 8,2 % Sn – 91,8 % Pb
1,25
%Sn
8,2%
1,25 14
%Pb 100 8,2 91,8%
Điểm E, 100% α với Cα = 8,2 % Sn – 91,8 % Pb
12. Xét hợp kim 15% Sn –85% Pb. Ở 100 oC dạng pha tồn tại và thành phần của nó là
a) α = 17 % Sn - 83 % Pb; L = 55.7 % Sn – 44,3 % Pb 68,6%
4
b) L = 25 % Sn - 75 % Pb; α = 25 % Sn - 75 % Pb
c) α = 5 % Sn - 95 % Pb; β = 98 % Sn – 2 % Pb
d) α = 18,3 % Sn – 81,7 % Pb; β = 97,8 % Sn – 2,2 % Pb
Điểm F: α và β, α = 5 % Sn; β = 98 % Sn
C. Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag như sau
13. Cho hợp kim 60 % Cu – 40 % Ag
a) Xét quá trình nguội của hợp kim này
b) Vẽ sơ đồ hình thành cấu trúc trong quá trình kết tinh ở trạng thái cân bằng
c) Xác định thành phần khối lượng của tổ chức cùng tinh và của các pha α, β trong hợp kim ở
nhiệt độ 779 oC khi nguội (đã chuyển biến cùng tinh)
40 8,0
Giải: c) %( )
50,1%
71,9 8,0
α sơ cấp là % 100% 50,1% 49,9%
91,2 71,9
α trong cùng tinh là %
x50,1% 11,6%
91,2 8,0
% α = α sơ cấp + α trong cùng tinh = 49,9 + 11,6 = 61,5 %
% β = 100 % - 61,5 % = 38,5 %
Cách 2:
Phần khối lượng của tổ chức cùng tinh We bằng với phần khối lượng của pha lỏng WL
P
40 8,0
We WL
50,1%
P Q 71,9 8,0
Phần khối lượng của sơ cấp, W
Q
71,9 40
W'
49,9%
P Q 71,9 8,0
Phần khối lượng của pha tổng, W (cả sơ cấp và cùng tinh)
5
Q R
P Q R 91,2 8,0
91,2 40
P
40 8,0
W
61,5%
W
38,5%
P Q R 91,2 8,0
14. Vẽ tổ chức tế vi của các pha sau đây trong giản đồ hợp kim Cu-Ag
a) 40 % kl Ag ở 900 oC, 780 oC, 778 oC
b) 71,9 % kl Ag ở 778 oC
c) 95 % kl Ag ở 779 oC, 500 oC
6
BÀI TẬP GIẢN ĐỒ PHA
1. Cho giản đồ pha hệ hai cấu tử dưới đây
a) Xác định bậc tự do của hệ tại điểm E và nêu ý nghĩa của trị số bậc tự do tại E
b) Viết phản ứng cùng tinh tại E khi làm nguội từ lỏng
c) Tính lượng pha α và β trong cùng tinh tại E’
2. Cho giản đồ pha 2 cấu tử A và B hòa tan có hạn ở trạng thái lỏng
a) Hãy điền sự tồn tại của các pha trong những khu vực trống của giản đồ
b) Khi Hợp kim có thành phần 60% A và 40 % B (thành phần khối lượng) thì ở nhiệt độ
150 oC tồn tại những pha nào? Xác định thành phần của chúng
7
c) Vẽ tổ chức tế vi của trường hợp trên
Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag như sau
3. Đối với hợp kim Cu-Ag có chứa 80 % kl Cu, hãy xác định thành phần pha lỏng, pha rắn và
phần trăm khối lượng của chúng khi hợp kim được làm nguội đến 900 oC.
Đáp số: 65 % , 35 % lỏng L
4. Đối với hợp kim Cu-Ag có chứa 71,9 % kl Ag, hãy xác định thành phần các pha có mặt và
o
o
phần trăm khối lượng của chúng khi hợp kim được làm nguội đến (i) 780 C, (ii) 778 C, (iii)
nhiệt độ phòng.
Đáp số: (i) 100% L (ii) 23% , 77 % (iii) 28% , 72 %
5. Một hợp kim Cu-Ag chứa 40 % kl Ag
Xác định thành phần các pha có mặt và phần trăm khối lượng của chúng khi hợp kim được làm
nguội đến (i) 780 oC (ii) 778 oC
Đáp số: (i) 50 % , 50 % lỏng L (ii) tổng (8 % Ag), (91,2 % Ag); 50 % sơ cấp và 50 %
tổ chức cùng tinh ( +)
8
Cho giản đồ pha hệ Fe-C
9
7. Độ tan cực đại của cacbon trong austenite lớn gấp bao nhiêu lần trong ferrite? Các độ tan cực
đại này ứng với nhiệt độ bao nhiêu?
Đáp số: Độ tan cực đại của cacbon trong là 1,7 % ở 1148 oC
Độ tan cực đại của cacbon trong là 0,02 % ở 723 oC
Do đó độ tan cực đại của cacbon trong lớn gấp 1,7/0,02 = 85 lần trong .
8. Phải gia nhiệt đến nhiệt độ tối thiểu là bao nhiêu để thép có (a) 0,4 % C (b) 0,8 % C có cấu
trúc hoàn toàn là autenite
Đáp số: (a) 810 oC (b) 723 oC
9. a) Tính % khối lượng của các pha có mặt trong thép có 0,2 %; 0,4%; 0,6%; 0,8%; và 1,4 %
C nếu chúng được làm nguội chậm từ vùng austenite đến 724 oC
b) Lặp lại câu a nếu chúng được làm nguội chậm từ vùng austenite đến 722 oC
Đáp số: a) Làm nguội đến 724 oC
Hợp kim 0,2 % C: 77 % , 23 %
Hợp kim 0,4 % C: 51 % , 49 %
Hợp kim 0,8 % C: 100 %
Hợp kim 1,4 % C: 10 % Fe3C, 90 %
b) Làm nguội đến 722 oC
Hợp kim 0,2 % C: 77 % proeutectic ferrite , 23 % pearlite ( + Fe3C)
Hợp kim 0,4 % C: 51 % proeutectic ferrite , 49 % pearlite ( + Fe3C)
Hợp kim 0,8 % C: 100 % pearlite ( + Fe3C)
Hợp kim 1,4 % C: 10 % proeutectic Fe3C, 90 % pearlite ( + Fe3C)
10
10) Một loại thép có tổ chức tế vi là 100 % pearlite. a) Hỏi % cacbon tổng cộng là bao nhiêu?
b) Xác định thành phần các pha của pearlite ở 722 oC và ở nhiệt độ phòng
Đáp số: a) 0,8 % C b) Ở 722 oC pearlite có (0,02 % C) và Fe3C (6,7 % C). Ở nhiệt độ phòng
thì là Fe nguyên chất và Fe3C (6,7 % C) vẫn giữ nguyên
o
11) Một loại thép được làm nguội đến 722 C có tổ chức tế vi gồm 25 % pearlite và 75 %
ferrite sơ cấp. Tính thành phần của hợp kim?
Đáp số: 0,22 % Cacbon
o
12) Một loại thép được làm nguội đến 722 C có tổ chức tế vi gồm 90 % pearlite và 10 %
cementite Fe3C sơ cấp. Tính thành phần của hợp kim?
Đáp số: 1,4 % Cacbon
10 trang
45940
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Ví dụ và bài tập về giản đồ pha", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_co_so_khoa_hoc_vat_lieu_vi_du_va_bai_tap_ve_gian_d.doc
