Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in."

Rolf Blomqvist
för 4 år sedan
Visningar:

1 Metalliska Material Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen A129TG TGMAI16h 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: Hjälpmedel: Miniräknare Formler, figurer, tabeller och data Metalliska Material Periodsystem Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: 3 20 poäng 4 30 poäng 5 40 poäng 50 poäng Allmänna anvisningar: Nästkommande tentamenstillfälle: Vecka 1, 2018 Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: E-post

2 Tentamen i Metalliska Material fredag den 27 oktober 2017 kl. 9:00-13:00 Tillåtna hjälpmedel Anvisningar Innehåll: Räknedosa Formelbladet Formler, figurer, tabeller och data Periodsystem Svar skall alltid åtföljas av motiveringar. Kom ihåg att lämna in de sidor av tesen där du gjort markeringar i figurer eller andra noteringar. Notera att uppgifterna inte är ordnade efter ökande svårighetsgrad. Tesen omfattar 7 sidor. Poängöversikt: 1. Fasdiagram-systemet Cu-Ag 14 p 2. TTT-diagram 4 p 3. Rostfria stål 3 p 4. Värmebehandling av stål 7 p 5. Diffusion 6 p 6. Utmattning 5 p 7. Legeringstyp 3 p 8. Löslighet och härdningseffekter 4 p 9. Grått gjutjärn 4 p Totalt Betygsgränser: 3 20 poäng 4 30 poäng 5 40 poäng 50 p Borås 19 oktober 2017 Frågor: 2

3 0. Motivera Vid varje rättningstillfälle får jag ibland en känsla av att jag ibland får dra poäng för bristande motiveringar och inte bara för bristande kunskaper. Motivera dina svar! Struktur, mekanism, egenskap allt som visar att du förstått hur och varför är mycket mera värt än att. Använd enheter i dina beräkningar. Resultat utan enheter räknas som fel. 1. Fasdiagram-systemet Cu-Ag 14p Figuren ovan visar fasdiagrammet för systemet Cu-Ag. a) Antag att du upphettade en legering med 30 wt-% silver. Vid vilken temperatur börjar legeringen smälta och vid vilken temperatur är smältningen fullständig? (2p) b) Antag att du åter lät legeringen svalna. Vilka strukturbeståndsdelar har erhållits efter fullständigt stelnande och hur stora är deras volymsandelar (antag att alla densiteter är lika)? Vad är medelsammansättningen av silver i de två strukturbeståndsdelarna? (3p) 3

4 c) Går det i systemet Cu-Ag att plocka fram någon legeringssammansättning som är utskiljningshärdbar? I så fall förklara utgående från denna hur utskiljningshärdningsprocessen går till och vad den leder till (Kommentera med en mening till varje steg vad som händer i detta steg) (4p) d) Ge en rimlig förklaring till varför Cu och Ag inte är fullständigt lösbara i varandra? (2p) e) En kopparstav med diametern 8 mm och längden 70 cm utsätts för en dragande kraft av 5250 N. Det visade sig då att staven förlängdes 1.2 mm. Beräkna ur detta kopparstavens elasticitetsmodul (3p) 2. TTT-diagram 4p a) Figuren på nästa sida visar TTT-diagram för två olika stål (A och B). Kombinera rätt TTT-diagram med rätt legering i tabellen nedan (I och II). Utan motivering ges ingen poäng. (2p) b) Du skall ta fram en struktur bestående av 90 wt-% perlit och resten ferrit. Vilken av legeringarna är lämplig och varför? Föreslå en behandling som skulle kunna ge en sådan struktur enligt legeringens TTT-diagram. (2p) Tabell över legeringssammansättningar i wt-% Legering Fe C Cr Mo V Mn I II

5 5

6 3. Rostfria stål 3p Tabellen visar sammansättningen för tre olika rostfria stål. Avgör vilket som är ferritiskt austenitiskt resp. martensitiskt. Motiveringar är givetvis en förutsättning för poäng! SS- (SIS) stål C Cr Ni Mo Övriga 2301 < 0,08 12,0 14,0 < 0, ,28-0,35 12,5 14,5 < 1, < 0,05 17,0 19,0 8,0 11,0 4. Värmebehandling av stål 7p Nedanstående figurer visar schematiska dragprovkurvor för ett normaliserat stål med sammansättningen Fe0.5C1Cr. a) Hur ser stålets struktur ut? (1p) b) Antag att stålet värmebehandlades i 1 timme vid 830ºC och därefter släcks i vatten. Vad har stålet nu för struktur? Hur skulle dragprovkurvan för stålet se ut efter värmebehandlingen jämfört med före? Fyll i figuren, b) (eller rita av på det blad du svarar på) (2p) c) Antag att det normaliserade stålet i stället värmebehandlas i 18 timmar vid 700ºC och därefter släcks i vatten. Hur ser nu strukturen ut? Hur skulle dragprovkurvan se ut för stålet efter värmebehandlingen jämfört med före? Fyll i figuren, c) (eller rita av på det blad du svarar på) (2p) d) Av de tre tillstånden ovan är det ett som ger en struktur som ofta är olämplig att använda utan ytterligare värmebehandling. Vilken och varför? Föreslå en lämplig kompletterande värmebehandling så att även detta stål går att använda. (2p) 6

7 5. Diffusion 6p a) Ytskiktet hos femhundra kugghjul tillverkade av ett lågkolhaltigt stål med kolhalten 0.15 wt-% C skall förstärkas genom sätthärdning. Uppkolningsatmosfären avpassas så att en ytkolhalt av 1.4 wt-% uppnås. För optimala mekaniska egenskaper måste kolhalten på ett djup av 2 mm under ytan minst uppgå till 0.55 wt-%. Beräkna uppkolningstiden vid 900 C resp C. (5p) b) Timkostnaden för uppkolning vid 900 C är 8000kr/h och vid 1000 C är den kr/h. Vad drar du för slutsats angående sambandet uppkolningstemperatur, tid och ekonomi? (1p) 6. Utmattning 5p En komponent tillverkad av ett ferritiskt rostfritt stål med en ytspricka av längden 0.5 mm utsätts för en cyklisk drag-tryckbelastning. Maximal dragspänning är därvid 175 MPa. Beräkna hur stor denna spricka kan bli om utmattningslivsgränsen måste vara maximalt cykler. Det gäller att Y = 2.25, m = 4 och A = (anpassade till måttenheten mm). 7. Legeringstyp 3p Legeringen Inconel 625 (Sammansättning i wt-%; 0.1C 0.5Si 0.5Mn 21.5Cr 5.0Fe 3.65 Nb 9.0Mo och resten Ni) används ofta i flygmotorer. Vad kallas denna typ av legering och vad har den för egenskaper (2 st.) som gör den lämplig att använda för denna tillämpning? 8. Löslighet och härdningseffekter 4p a) Gör en uppskattning över lösligheten av Ni resp. Al i Cu. (2p) b) Vilka härdningseffekter kan vara aktuella i respektive fall Ni-Cu och Al-Cu? (2p) 9. Grått gjutjärn 4p a) Beskriv strukturen hos grått gjutjärn. (1p) b) Grått gjutjärn har en stor nackdel, vilken och varför? (1p) c) Grått gjutjärn har också två materialtekniska egenskaper som i vissa applikationer kan vara till en stor fördel, vilka och varför? (2p) 7

Relevanta dokument

50 poäng. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

50 poäng. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Metalliska Material Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen A129TG TGMAS15h 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 161028 Tid: 09.00-13.00 Hjälpmedel: Miniräknare Formler, figurer, tabeller