1
VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP VỀ GIẢN ĐỒ PHA VÍ DỤ
A. Xét hợ p kim 40% Si – 60% Al (% khối lượ ng) ng) tại 700 oC trên giản đồ
1. Xác định % khối lượ ng ng pha lỏng L và pha r ắn β (gần đúng) a) 25% L và 75% β b) 20% L và 80% β c)
75% L và 25%
d) 80% L và 20% β
% Khối lượ ng ng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 % % Khối lượ ng ng pha r ắn β = %β %β = MA /AB = 2/8 = 25% ườ ng 2. Xác định thành phần pha lỏng của tr ườ ng hợ p 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 đườ ng ng thẳng vuông góc vớ i tr ục hoành. Thành phần pha lỏng L là 20% Si và 80 % Al. 3. Xác định khối lượ ng ng 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 r ắn β (điểm J) % khối lượ ng ng 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 hợ p kim trên tại 700 oC a) -1 b) 0 c) 1 d) 2
C: số cấu tử = 2 P: số pha = 2 = lỏng L + r ắn β F=2–2+1=1 5. Phản ứng cùng tinh trên giản đồ ở 577 oC là a) L12,6%Si → α1,65%Si + β99,83%Si
( 1,65%Si + 99,83%Si) c) L12,6%Si → [α1,65%Si + β99,83%Si] d) L12,6%Si → (α40%Si + β60%Si) 6. Bản chất pha α a) Dung dịch r ắn xen k ẽ b) Dung dịch rắn thay thế b)
L12,6%Si
c) Pha trung gian d) Pha liên k ết kim loại
B. Cho giản đồ pha hệ Sn – Pb như sau
o
7. Xét hợ p kim 46% Sn –54% Pb. Ở 44 C hệ tồn tại ở dạng pha a) L + α b) L c)
+
d) L + β
Điểm A: α + β 8. Xét hợ p kim 77% Sn –23% Pb. Ở 190 oC hệ tồn tại ở dạng pha
3 a) L + α b) L c) α + β
L+ Điểm B: L + β 9. Xét hợ p 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 + α, vớ i α 17 % Sn; L = 55.7 % Sn d)
10. Xét hợ p kim 40% Sn –60% Pb.
Ở 150 oC tỷ lệ khối lượ ng 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:
%α =
98 − 40 98 − 10
= 66% , % β = 34 % o
11. Hợ p kim tạo thành từ 1,25 kg Sn và 14 kg Pb ở 200 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 vớ i Cα = 8,2 % Sn – 91,8 % Pb
%Sn =
1,25 1,25 + 14
= 8,2%
%Pb = 100 − 8,2 = 91,8%
Điểm E, 100% α vớ i Cα = 8,2 % Sn – 91,8 % Pb o 12. Xét hợ p kim 15% Sn –85% Pb. Ở 100 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%
4
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 b) L = 25 % Sn - 75 % Pb;
C. Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag như sau
13. Cho hợ p kim 60 % Cu – 40 % Ag a) Xét quá trình nguội của hợ p kim này b) Vẽ sơ đồ hình thành cấu trúc trong quá trình k ết tinh ở tr ạng thái cân bằng c) Xác định thành phần kh ối l ượ ng c ủa t ổ chức cùng tinh và của các pha α, β trong hợ p kim ở o nhiệt độ 779 C khi nguội (đã chuyển biến cùng tinh) 40 − 8,0
Giải: c) %(α + β) =
α sơ cấ p là
71,9 − 8,0
= 50,1%
%α = 100% − 50,1% = 49,9%
α trong cùng tinh là
%α =
91,2 − 71,9 91,2 − 8,0
x50,1% = 11,6%
% α = α sơ cấ p + α trong cùng tinh = 49,9 + 11,6 = 61,5 % % β = 100 % - 61,5 % = 38,5 % Cách 2: Phần khối lượ ng của tổ chức cùng tinh We bằng vớ i phần khối lượ ng của pha lỏng WL We = WL =
P P+Q
=
40 − 8,0 71,9 − 8,0
= 50,1%
Phần khối lượ ng của α sơ cấ p, Wα Wα ' =
Q P+Q
=
71,9 − 40 71,9 − 8,0
= 49,9%
Phần khối lượ ng của pha α tổng, Wα (cả α sơ cấ p và α cùng tinh)
5 Wα =
Q + R P + Q + R
=
91,2 − 40 91,2 − 8,0
= 61,5%
Wβ =
P P + Q + R
=
40 − 8,0 91,2 − 8,0
14. Vẽ tổ chức tế vi của các pha sau đây trong giản đồ hợ p kim Cu-Ag o o o a) 40 % kl Ag ở 900 C, 780 C, 778 C o b) 71,9 % kl Ag ở 778 C c) 95 % kl Ag ở 779 oC, 500 oC
= 38,5%
6
BÀI TẬP GIẢN ĐỒ PHA 1. Cho giản đồ pha hệ hai cấu tử dướ i đây
a) Xác định bậc tự do của hệ tại điểm E và nêu ý ngh ĩ a của tr ị số bậc tự do tại E b) Viết phản ứng cùng tinh tại E khi làm nguội từ lỏng c) Tính lượ ng 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 tr ạng thái lỏng
a) Hãy điền sự tồn tại của các pha trong những khu vực tr ống của giản đồ b) Khi Hợ p kim có thành phần 60% A và 40 % B (thành phần khối lượ ng) thì o 150 C tồn tại những pha nào? Xác định thành phần của chúng
ở nhiệt độ
7 c) Vẽ tổ chức tế vi của tr ườ ng hợ p trên Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag như sau
3. Đối v ớ i h ợ p kim Cu-Ag có chứa 80 % kl Cu, hãy xác định thành phần pha lỏng, pha r ắn và phần tr ăm khối lượ ng của chúng khi hợ p kim đượ c làm nguội đến 900 oC. Đáp số: 65 % α, 35 % lỏng L 4. Đối v ớ i h ợ p kim Cu-Ag có chứa 71,9 % kl Ag, hãy xác định thành phần các pha có mặt và phần tr ăm kh ối lượ ng c ủa chúng khi hợ p kim đượ c làm nguội đến (i) 780 oC, (ii) 778 oC, (iii) nhiệt độ phòng. Đáp số: (i) 100% L (ii) 23% α, 77 % β (iii) 28% α, 72 % β 5. Một hợ p kim Cu-Ag chứa 40 % kl Ag Xác định thành phần các pha có mặt và phần tr ăm khối lượ ng của chúng khi hợ p kim đượ c làm o o nguội đến (i) 780 C (ii) 778 C Đáp số: (i) 50 % α, 50 % lỏng L (ii) α tổng (8 % Ag), β (91,2 % Ag); 50 % α sơ cấ p và 50 % tổ chức cùng tinh (α +β)
8
Cho giản đồ pha hệ Fe-C
9
7. Độ tan cực đại của cacbon trong austenite lớ n gấ p bao nhiêu lần trong ferrite? Các độ tan cực đại này ứng vớ i nhiệt độ bao nhiêu? Đáp số: Độ tan cực đại của cacbon trong γ là 1,7 % ở 1148 oC Độ tan cực đại của cacbon trong α là 0,02 % ở 723 oC Do đó độ tan cực đại của cacbon trong γ lớ n gấ p 1,7/0,02 = 85 lần trong α. 8. Phải gia nhiệt đến nhiệt độ tối thiểu là bao nhiêu trúc hoàn toàn là autenite Đáp số: (a) 810 oC (b) 723 oC
để thép có (a) 0,4 % C (b) 0,8 % C có cấu
9. a) Tính % khối l ượ ng của các pha có mặt trong thép có 0,2 %; 0,4%; 0,6%; 0,8%; và 1,4 % C nếu chúng đượ c làm nguội chậm từ vùng austenite đến 724 oC b) Lặ p lại câu a nếu chúng đượ c làm nguội chậm từ vùng austenite đến 722 oC Đáp số: a) Làm nguội đến 724 oC Hợ p kim 0,2 % C: 77 % α, 23 % γ Hợ p kim 0,4 % C: 51 % α, 49 % γ Hợ p kim 0,8 % C: 100 % γ Hợ p kim 1,4 % C: 10 % Fe3C, 90 % γ b) Làm nguội đến 722 oC Hợ p kim 0,2 % C: 77 % proeutectic ferrite α, 23 % pearlite (α + Fe3C) Hợ p kim 0,4 % C: 51 % proeutectic ferrite α, 49 % pearlite (α + Fe3C) Hợ p kim 0,8 % C: 100 % pearlite (α + Fe3C) Hợ p kim 1,4 % C: 10 % proeutectic Fe3C, 90 % pearlite (α + Fe3C)
10 10) Một lo ại thép có tổ chức t ế vi là 100 % pearlite. a) Hỏi % cacbon tổng cộng là bao nhiêu? o b) Xác định thành phần các pha của pearlite ở 722 C và ở nhiệt độ phòng Đáp số: a) 0,8 % C b) Ở 722 oC pearlite có α (0,02 % C) và Fe3C (6,7 % C). Ở nhiệt độ phòng thì α là Fe nguyên chất và Fe3C (6,7 % C) vẫn giữ nguyên 11) Một loại thép đượ c làm nguội đến 722 oC có tổ chức tế vi gồm 25 % pearlite và 75 % ferrite sơ cấ p. Tính thành phần của hợ p kim? Đáp số: 0,22 % Cacbon 12) Một loại thép đượ c làm nguội đến 722 oC có tổ chức tế vi gồm 90 % pearlite và 10 % cementite Fe3C sơ cấ p. Tính thành phần của hợ p kim? Đáp số: 1,4 % Cacbon
