Tải bản đầy đủ (.doc) (10 trang)

Cơ sở khoa học vật liệu ví dụ và bài tập về giản đồ pha

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (308.57 KB, 10 trang )

VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP VỀ GIẢN ĐỒ PHA
VÍ DỤ
A. Xét hợp kim 40% Si – 60% Al (% khối lượng) tại 700
o
C trên giản đồ
1. Xác định % khối lượng pha lỏng L và pha rắn β (gần đúng)
a) 25% L và 75% β
b) 20% L và 80% β
c) 75% L và 25% β
d) 80% L và 20% β
% Khối lượng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 %
% Khối lượng pha rắn β = %β = 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 β (điểm J)
% khối lượng của tổ chức cùng tinh tại điểm I:
1
%L
E
= (99,83-40)/(99,83-12,6) = 68,6 %
4. Xác định bậc tự do của hợp kim trên tại 700


o
C
a) -1
b) 0
c) 1
d) 2
C: số cấu tử = 2
P: số pha = 2 = lỏng L + rắn β
F = 2 – 2 + 1 = 1
5. Phản ứng cùng tinh trên giản đồ ở 577
o
C là
a) L
12,6%Si
→ α
1,65%Si
+ β
99,83%Si

b) L
12,6%Si
→ (α
1,65%Si
+ β
99,83%Si
)
c) L
12,6%Si
→ [α
1,65%Si

+ β
99,83%Si
]
d) L
12,6%Si
→ (α
40%Si
+ β
60%Si
)
6. Bản chất pha α
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
o
C hệ tồn tại ở dạng pha
a) L + α
b) L
c) α + β
d) L + β
Điểm A: α + β
8. Xét hợp kim 77% Sn –23% Pb. Ở 190
o
C hệ tồn tại ở dạng pha
2
a) L + α
b) L

c) α + β
d) L + β
Điểm B: L + β
9. Xét hợp kim 25% Sn –75% Pb. Ở 200
o
C 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 + α, với α 17 % Sn; L = 55.7 % Sn
10. Xét hợp kim 40% Sn –60% Pb. Ở 150
o
C 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
Điểm D:
%66
1098
4098
% =



, % β = 34 %
11. Hợp kim tạo thành từ 1,25 kg Sn và 14 kg Pb ở 200
o
C 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 C
α
= 8,2 % Sn – 91,8 % Pb
%8,912,8100Pb%
%2,8
1425,1
25,1
Sn%
=−=
=
+
=
Điểm E, 100% α với C
α
= 8,2 % Sn – 91,8 % Pb
12. Xét hợp kim 15% Sn –85% Pb. Ở 100
o
C 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%
3
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
o
C khi nguội (đã chuyển biến cùng tinh)
Giải: c)
%1,50
0,89,71
0,840
)%( =


=β+α
α sơ cấp là
%9,49%1,50%100% =−=α
α trong cùng tinh là
%6,11%1,50x
0,82,91
9,712,91
% =



% 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 W
e
bằng với phần khối lượng của pha lỏng W
L

%1,50
0,89,71
0,840
QP
P
WW
Le
=


=
+
==
Phần khối lượng của α sơ cấp, W
α
%9,49
0,89,71
409,71
QP
Q
W
'
=


=
+
=
α
Phần khối lượng của pha α tổng, W

α
(cả α sơ cấp và α cùng tinh)
4
%5,61
0,82,91
402,91
RQP
RQ
W =


=
++
+
=
α

%5,38
0,82,91
0,840
RQP
P
W =


=
++
=
β
14. Vẽ tổ chức tế vi của các pha sau đây trong giản đồ hợp kim Cu-Ag

a) 40 % kl Ag ở 900
o
C, 780
o
C, 778
o
C
b) 71,9 % kl Ag ở 778
o
C
c) 95 % kl Ag ở 779
o
C, 500
o
C
5
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
o
C tồn tại những pha nào? Xác định thành phần của chúng
6
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
o
C.
Đáp số: 65 % α, 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
phần trăm khối lượng của chúng khi hợp kim được làm nguội đến (i) 780
o
C, (ii) 778
o
C, (iii)
nhiệt độ phòng.
Đáp số: (i) 100% L (ii) 23% α, 77 % β (iii) 28% α, 72 % β
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
o
C (ii) 778
o
C
Đáp số: (i) 50 % α, 50 % lỏng L (ii) α tổng (8 % Ag), β (91,2 % Ag); 50 % α sơ cấp và 50 %
tổ chức cùng tinh (α +β)

7
Cho giản đồ pha hệ Fe-C
8
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 γ là 1,7 % ở 1148
o

C
Độ tan cực đại của cacbon trong α là 0,02 % ở 723
o
C
Do đó độ tan cực đại của cacbon trong γ lớn gấp 1,7/0,02 = 85 lần trong α.
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
o
C (b) 723
o
C
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
o
C
b) Lặp lại câu a nếu chúng được làm nguội chậm từ vùng austenite đến 722
o
C
Đáp số: a) Làm nguội đến 724
o
C
Hợp kim 0,2 % C: 77 % α, 23 % γ
Hợp kim 0,4 % C: 51 % α, 49 % γ
Hợp kim 0,8 % C: 100 % γ
Hợp kim 1,4 % C: 10 % Fe
3
C, 90 % γ
b) Làm nguội đến 722
o

C
Hợp kim 0,2 % C: 77 % proeutectic ferrite α, 23 % pearlite (α + Fe
3
C)
Hợp kim 0,4 % C: 51 % proeutectic ferrite α, 49 % pearlite (α + Fe
3
C)
Hợp kim 0,8 % C: 100 % pearlite (α + Fe
3
C)
Hợp kim 1,4 % C: 10 % proeutectic Fe
3
C, 90 % pearlite (α + Fe
3
C)
9
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
o
C và ở nhiệt độ phòng
Đáp số: a) 0,8 % C b) Ở 722
o
C pearlite có α (0,02 % C) và Fe
3
C (6,7 % C). Ở nhiệt độ phòng
thì α là Fe nguyên chất và Fe
3
C (6,7 % C) vẫn giữ nguyên
11) Một loại thép được làm nguội đến 722
o

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
12) Một loại thép được làm nguội đến 722
o
C có tổ chức tế vi gồm 90 % pearlite và 10 %
cementite Fe
3
C sơ cấp. Tính thành phần của hợp kim?
Đáp số: 1,4 % Cacbon
10

×