Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 3 (1đ) Hãy nêu ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến giản đồ trạng thái FeC và sự tạo thành cacbit trong thép hợp kim Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến giản đồ trạng thái FeC Ni, Mn, C, N, Cu,… mở rộng vùng ổn định và làm hạ nhiệt độ chuyển biến . Đặc biệt, khi Mn > 10%, Ni >20% thép có tổ chức austenit ở nhiệt độ thường. Cr, V, Ti, Mo, W, Nb, Si,…thu hẹp vùng ổn định của và nâng cao nhiệt độ chuyển pha (Cr có thể hòa tan vô hạn trong Fe)Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến sự tạo thành cacbit trong thép HK•Các nguyên tố tạo cacbit là các kim loại thuộc nhóm chuyển tiếp •Nguyên tố nào có số điện tử ở phân lớp d của lớp ngoài cùng lớn hơn 6 sẽ không có khả năng tạo cacbit (Ni, Co, Al , Si, Cu, Zn – chỉ tạo thành dung dịch rắn với Fe) •Nguyên tố có số điện tử ở phân lớp d nhỏ hơn 6 và càng nhỏ thì khả năng tạo cacbit càng mạnh.
ĐÁP ÁN MÔN THI KIM LOẠI HỌC Câu hỏi : (3đ) Giản đồ trạng thái Fe-C a/ Các đường điểm đặc biệt giản đồ (0,75đ) - Đường ABCD đường lỏng, đường HK trạng thái lỏng Đường AHJECF đường rắn dười đường HK trạng thái rắn Đường HJB đường bao tinh, Điểm J điểm bao tinh, xảy phản ứng bao tinh LB + δH = γJ - Đường ECF đường tinh, Điểm C điểm tinh, xảy phản ứng tinh LC ( γ + Xe )= Le - Đường PSK đường tich, Điểm S điểm tich, xảy phản ứng tich γS [ α + Xe ]= Perlit - Đường PQ đường giới hạn hòa tan carbon ddr α - Đường ES đường giới hạn hòa tan carbon ddr γ b/ Các pha tổ chức giản đồ ( 1đ) - Pha lỏng dd lỏng hòa tan vơ hạn C Fe - Pha δ ddr hòa tan có hạn C δ, hàm lượng C hòa tan tối đa 0,1 % δ có mạng lptt tồn nhiệt độ cao có cơng dụng - Pha γ ddr C γ, có mạng lpdt, dẻo, khơng có từ tính Hàm lượng C hoà tan γ 2,14 % - Pha α ddr C sắt α, có mạng lptt, có từ tính dẻo so với pha γ Hàm lượng carbon hòa tan tối đa α 0,02% - Pha Xementit (Xe) pha pha xen kẽ có mạng phức tạp, cứng, dòn Pha có cơng Fe3C ứng với 6,67%C Xe gồm loại: XeI : xementit kết tinh từ lỏng có tổ chức thơ to XeII : xementit tiết phân hủy ddr γ tổ chức dạng lưới XeIII : xementit tiết phân hủy ddr γ tổ chức dạng đường khâu - Tổ chức tinh Ledeburit hhch tinh nhiệt độ khoảng 727-1147 0C Le= ( γ +Xe) nhiệt độ 7270C Le= ( P +Xe) tổ chức dạng da báo đốm - Tổ chức tích Perlit hỗn hợp học tích P = ( α + Xe), Perlit có dạng tổ chức Perlit dạng gồm Xe ferit nằm xen kẽ Perlit dạng hạt gồm hạt Xe nằm phân bố perlit c/ Hãy xét kết tinh hợp kim 0,8% C cho giản đồ tính thành phần pha thành phần tổ chức hợp kim nhiệt độ thường (1,25) Hợp kim điểm trạng thái lỏng hồn tòan Hạ nhiệt độ HK tới điểm bắt đầu xảy kết tinh γ, lúc HK gồm lỏng γ Hạ nhiệt độ HK tới điểm hết lỏng Nhiệt độ hạ xuống từ điểm đến điểm có pha γ nguội Tới nhiệt độ điểm trùng với đưởng PSK= 727 0C S xảy phản ứng tích γS [ α + Xe ]= Perlit hạ nhiệt độ thấp điểm khơng có chuyển biến xảy Tổ chức cuối 100% Perlit Thành phần pha α nhiệt độ thường α (%) = 6,67-0,8 6,67 α (%) = 88%, thành phần pha Xe(%) = 100 – 88 = 12 % Câu hỏi Dung dịch rắn xen kẽ (2đ) a/ Định nghĩa Dung dịch rắn xen kẽ (0,5đ) Các nguyên tử chất tan B hòa tan xen kẽ vào cac`nut mạng chất dung mơi A hình vẽ Nguyên tử A Nguyên tử B b/ Quy luật tương quan kích thước đường kính ngun tử dung mơi đường kính nguyên tử nguyên tố xen kẽ ( 0,5đ) Để tạo ddr xen kẽ nguyên tử chất tan B phải xen kẽ vào nút mang nguyên tử A có nghĩa lọt vào lỗ hổng tạo thành nguyên tử A Như DB ≤ D lỗ hổng D lỗ hổng = K DA D lỗ hổng / DA= K Vậy muốn nguyên tử B xen kẽ vào nguyên tử A thì: D B / DA≤ K Thường K = 0,59 c/ Các đặc điểm cấu trúc, thành phần, liên kết tính chất dung dịch rắn xen kẽ (1đ) - Ddr xen kẽ thường tạo thành nguyên tử kim loại A nguyên tử xen kẽ B có đường kính ngun tử bé C,N,H,B - DDR xen kẽ có mạng tinh thể mạng tinh thể dung môi A - DDR xen kẽ tồn phạm vi thành phần - Sự hòa tan B A có hạn số lượng lỗ hổng nguyên tử A có hạn - Ddr xen kẽ kim loại có lien kết kim loại ddr xen kẽ có tính chất sau: Có tính dẫn điện dẫn nhiệt cao Có độ bền cao, độ dèo cao so với kim loại nguyên chất Có tính chịu ăn mòn cao Câu (1đ) Hãy nêu ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến giản đồ trạng thái Fe-C tạo thành cacbit thép hợp kim Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến giản đồ trạng thái Fe-C - - Ni, Mn, C, N, Cu,… → mở rộng vùng ổn định γ làm hạ nhiệt độ chuyển biến α↔γ Đặc biệt, Mn > 10%, Ni >20% thép có tổ chức austenit nhiệt độ thường Cr, V, Ti, Mo, W, Nb, Si,… thu hẹp vùng ổn định γ nâng cao nhiệt độ chuyển pha γ↔α (Cr hòa tan vơ hạn α - Fe) Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến tạo thành cacbit thép HK • • Các nguyên tố tạo cacbit kim loại thuộc nhóm chuyển tiếp Nguyên tố có số điện tử phân lớp d lớp lớn khơng có khả tạo cacbit (Ni, Co, Al , Si, Cu, Zn – tạo thành dung dịch rắn với Fe) • Ngun tố có số điện tử phân lớp d nhỏ nhỏ khả tạo cacbit mạnh Câu (1đ) Mơ tả chế hình thành graphit gang lỏng, qua kể tên loại gang đặc điểm loại Cơ chế hình thành graphit gang lỏng: • Khi kết tinh tinh, graphit tiết từ pha lỏng Ở gang xám: phát triển, graphit bị ostenit bao bọc khơng hồn tồn, đầu graphit ln tiếp xúc với pha lỏng kết tinh dài kết thúc q trình kết tinh • Ở gang cầu: graphit bị ostenit bao bọc hoàn toàn, phát triển graphit thơng qua q trình khuếch tán cacbon từ pha lỏng qua ostenit tới mầm graphit • Ở gang giun: kết tinh graphit nằm vị trí trung gian: lúc đầu chúng tiếp xúc với pha lỏng nhờ kênh dẫn lỏng, tới thời điểm địn, graphit bị ostenit bao bọc hoàn toàn, kết tinh nhờ trình khuếch tán cacbon từ pha lỏng vào graphit tương tự gang cầu Các loại gang: • Gang trắng: Tổ chức tế vi tuân theo giản đồ trạng thái Fe-C (có tổ chức đặc trưng Ledeburit), độ cứng cao 450 HB • Gang xám: Tuân theo hình dạng graphit (C chủ yếu dạng tự – graphit dạng tấm), có dạng gang xám Ferit, gang xám Ferit – Peclit gang xám Peclit • Gang cầu: Tn theo hình dạng graphit (C chủ yếu dạng tự – graphit dạng cầu), có dạng gang cầu Ferit, gang cầu Ferit – Peclit gang cầu Peclit • Gang dẻo: Tuân theo hình dạng graphit (C chủ yếu dạng tự – graphit dạng cụm), có dạng gang dẻo Ferit, gang dẻo Ferit – Peclit gang dẻo Peclit Câu (0.5đ) Hãy cho biết latơng pha latơng pha? • Latong pha (pha α): có độ dẻo cao, dễ biến dạng, hàn, mạ,…màu đẹp, giống vàng, giá thành rẻ dùng thay cho đồng • Latong pha (latong α+β’) có độ bền độ cứng cao, độ dẻo thấp, dễ nứt thoát Zn Ở nhiệt độ cao dễ biến dạng dẻo β’β Câu (0.5đ) Nêu ảnh hưởng tạp chất đến tính chất Nhơm (Al) • Có nhóm: tạp chất kim loại, tạp chất phi kim loại khí hòa tan Sắt: tạp chất có hại Tạo pha liên kết Fe 3Al giòn, kết tinh dạng hình kim thơ Cùng tinh (Al-Fe3Al) phân bố biên giới hạt gây giòn HK → giới hạn hàm lượng 0,0015 – 1,1% Silic: làm tăng tính đúc Khi có Fe, tạo pha liên kim loại Al – Fe – Si giòn, kết tinh dạng thô O2: tạo Al2O3 bền vững, khó phân hủy, độ cứng cao, khơng hòa tan vào nhôm lỏng Làm giảm độ bền tăng độ hòa tan khí HK Hàm lượng lớn làm giảm độ chảy lỗng độ điền đầy khn đúc Các khí hòa tan: tạo rỗ khí, tăng độ xốp, làm giảm độ bền HK Hydro chiếm 80% lượng khí hòa tan nhơm Hydro dễ tích tụ gây nứt tế vi HK Câu (2đ) Lựa chọn mark vật liệu (Sinh viên chọn đáp án ghi vào giấy làm, không làm đề thi) Chi tiết dao cắt suất cao với v > 35m/ph với u cầu: tính cứng nóng cao 800 – 1000oC khả chịu mài mòn cao Hãy chọn mark vật liệu phù hợp yêu cầu • a 90W18Co5Cr4W2Mo b 40Cr c C15 d C65 Xupap xả động ô tô yêu cầu khả chịu mài mòn cao, độ bền nóng chịu va đập mạnh Hãy chọn mark vật liệu phù hợp yêu cầu a 40Cr9Si2 c 40CrNi b 60Mn2 d C30 Chi tiết làm chốt piston yêu cầu: - Độ cứng bề mặt cao, chống mài mòn tốt - Lõi yêu cầu dẻo dai cao để chịu momen uốn - Hãy chọn mark vật liệu phù hợp yêu cầu a C45 c 40CrNi b.20Cr d BCuSn5Zn5Pb5 Chi tiết bánh động ô tô yêu cầu: Chịu va đập mạnh chịu ma sát cao Hãy chọn mark vật liệu phù hợp yêu cầu a 210Cr12 c 50Si2 18CrMnTi d 50CrNiMo ... nguyên tử A có hạn - Ddr xen kẽ kim loại có lien kết kim loại ddr xen kẽ có tính chất sau: Có tính dẫn điện dẫn nhiệt cao Có độ bền cao, độ dèo cao so với kim loại nguyên chất Có tính chịu ăn... tính chất Nhơm (Al) • Có nhóm: tạp chất kim loại, tạp chất phi kim loại khí hòa tan Sắt: tạp chất có hại Tạo pha liên kết Fe 3Al giòn, kết tinh dạng hình kim thơ Cùng tinh (Al-Fe3Al) phân bố biên... chuyển pha γ↔α (Cr hòa tan vơ hạn α - Fe) Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến tạo thành cacbit thép HK • • Các nguyên tố tạo cacbit kim loại thuộc nhóm chuyển tiếp Nguyên tố có số điện tử phân lớp d