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) 700 oC giản đồ Xác định % khối lượng pha lỏng L pha rắn β (gần đúng) a) 25% L 75% β b) 20% L 80% β c) 75% L 25% β d) 80% L 20% β % Khối lượng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 % % Khối lượng pha rắn β = %β = MA /AB = 2/8 = 25% Xác định thành phần pha lỏng trường hợp a) 20% Si 80% Al b) 25% Si 75% Al c) 80% Si 20% Al d) 75% Si 25% Al Từ điểm A hạ đường thẳng vng góc với trục hồnh Thành phần pha lỏng L 20% Si 80 % Al Xác định khối lượng tổ chức tinh a) 12,6% b) 31,4% c) 68,6% d) 88,8% Tại điểm N tách lỏng L (tổ chức tinh điểm I) rắn β (điểm J) % khối lượng tổ chức tinh điểm I: %LE = (99,83-40)/(99,83-12,6) = 68,6 % Xác định bậc tự hợp kim 700 oC a) -1 b) c) d) C: số cấu tử = P: số pha = = lỏng L + rắn β F=2–2+1=1 Phản ứng tinh giản đồ 577 oC a) L12,6%Si → α1,65%Si + β99,83%Si b) L12,6%Si → (α1,65%Si + β99,83%Si) c) L12,6%Si → [α1,65%Si + β99,83%Si] d) L12,6%Si → (α40%Si + β60%Si) Bản chất pha α a) Dung dịch rắn xen kẽ b) Dung dịch rắn thay c) Pha trung gian d) Pha liên kết kim loại B Cho giản đồ pha hệ Sn – Pb sau Xét hợp kim 46% Sn –54% Pb Ở 44 oC hệ tồn dạng pha a) L + α b) L c) α + β d) L + β Điểm A: α + β Xét hợp kim 77% Sn –23% Pb Ở 190 oC hệ tồn dạng pha L+α L α+β L+β Điểm B: L + β Xét hợp kim 25% Sn –75% Pb Ở 200 oC dạng pha tồn thành phần 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 a) b) c) d) 10 Xét hợp kim 40% Sn –60% Pb Ở 150 oC tỷ lệ khối lượng pha a) 66 % α + 34 % β b) 34 % α + 66 % β c) 10 % α + 90 % β d) % α + 98 % β Điểm D: %α = 98 − 40 = 66% , % β = 34 % 98 − 10 11 Hợp kim tạo thành từ 1,25 kg Sn 14 kg Pb 200 oC có pha 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 = 8,2% 1,25 + 14 %Pb = 100 − 8,2 = 91,8% %Sn = 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 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 = % Sn - 95 % Pb; β = 98 % Sn – % Pb d) α = 18,3 % Sn – 81,7 % Pb; β = 97,8 % Sn – 2,2 % Pb Điểm F: α β, α = % Sn; β = 98 % Sn C Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag sau 13 Cho hợp kim 60 % Cu – 40 % Ag a) Xét trình nguội hợp kim b) Vẽ sơ đồ hình thành cấu trúc trình kết tinh trạng thái cân c) Xác định thành phần khối lượng tổ chức tinh pha α, β hợp kim nhiệt độ 779 oC nguội (đã chuyển biến tinh) 40 − 8,0 = 50,1% 71,9 − 8,0 α sơ cấp %α = 100% − 50,1% = 49,9% 91,2 − 71,9 x50,1% = 11,6% α tinh %α = 91,2 − 8,0 Giải: c) %(α + β) = % α = α sơ cấp + α tinh = 49,9 + 11,6 = 61,5 % % β = 100 % - 61,5 % = 38,5 % Cách 2: Phần khối lượng tổ chức tinh We với phần khối lượng pha lỏng WL We = WL = P 40 − 8,0 = = 50,1% P + Q 71,9 − 8,0 Phần khối lượng α sơ cấp, Wα Wα ' = Q 71,9 − 40 = = 49,9% P + Q 71,9 − 8,0 Phần khối lượng pha α tổng, Wα (cả α sơ cấp α tinh) Wα = Q+R 91,2 − 40 = = 61,5% P + Q + R 91,2 − 8,0 Wβ = P 40 − 8,0 = = 38,5% P + Q + R 91,2 − 8,0 14 Vẽ tổ chức tế vi pha sau giản đồ hợp kim Cu-Ag a) 40 % kl Ag 900 oC, 780 oC, 778 oC b) 71,9 % kl Ag 778 oC c) 95 % kl Ag 779 oC, 500 oC BÀI TẬP GIẢN ĐỒ PHA Cho giản đồ pha hệ hai cấu tử a) Xác định bậc tự hệ điểm E nêu ý nghĩa trị số bậc tự E b) Viết phản ứng tinh E làm nguội từ lỏng c) Tính lượng pha α β tinh E’ Cho giản đồ pha cấu tử A B hịa tan có hạn trạng thái lỏng a) Hãy điền tồn pha khu vực trống giản đồ b) Khi Hợp kim có thành phần 60% A 40 % B (thành phần khối lượng) nhiệt độ 150 oC tồn pha nào? Xác định thành phần chúng c) Vẽ tổ chức tế vi trường hợp Cho giản đồ pha hệ Cu– Ag sau Đối với hợp kim Cu-Ag có chứa 80 % kl Cu, xác định thành phần pha lỏng, pha rắn phần trăm khối lượng chúng hợp kim làm nguội đến 900 oC Đáp số: 65 % α, 35 % lỏng L Đối với hợp kim Cu-Ag có chứa 71,9 % kl Ag, xác định thành phần pha có mặt phần trăm khối lượng chúng hợp kim 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 Một hợp kim Cu-Ag chứa 40 % kl Ag Xác định thành phần pha có mặt phần trăm khối lượng chúng hợp kim làm nguội đến (i) 780 oC (ii) 778 oC Đáp số: (i) 50 % α, 50 % lỏng L (ii) α tổng (8 % Ag), β (91,2 % Ag); 50 % α sơ cấp 50 % tổ chức tinh (α +β) Cho giản đồ pha hệ Fe-C Độ tan cực đại cacbon austenite lớn gấp lần ferrite? Các độ tan cực đại ứng với nhiệt độ bao nhiêu? Đáp số: Độ tan cực đại cacbon γ 1,7 % 1148 oC Độ tan cực đại cacbon α 0,02 % 723 oC Do độ tan cực đại cacbon γ lớn gấp 1,7/0,02 = 85 lần α Phải gia nhiệt đến nhiệt độ tối thiểu để thép có (a) 0,4 % C (b) 0,8 % C có cấu trúc hồn tồn autenite Đáp số: (a) 810 oC (b) 723 oC a) Tính % khối lượng pha có mặt thép có 0,2 %; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1,4 % C chúng làm nguội chậm từ vùng austenite đến 724 oC b) Lặp lại câu a chúng làm nguội chậm từ vùng austenite đến 722 oC Đáp số: a) Làm nguội đến 724 oC 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 % Fe3C, 90 % γ b) Làm nguội đến 722 oC Hợp kim 0,2 % C: 77 % proeutectic ferrite α, 23 % pearlite (α + Fe3C) Hợp kim 0,4 % C: 51 % proeutectic ferrite α, 49 % pearlite (α + Fe3C) Hợp kim 0,8 % C: 100 % pearlite (α + Fe3C) Hợp kim 1,4 % C: 10 % proeutectic Fe3C, 90 % pearlite (α + Fe3C) 10 10) Một loại thép có tổ chức tế vi 100 % pearlite a) Hỏi % cacbon tổng cộng bao nhiêu? b) Xác định thành phần pha pearlite 722 oC nhiệt độ phòng Đáp số: a) 0,8 % C b) Ở 722 oC pearlite có α (0,02 % C) Fe3C (6,7 % C) Ở nhiệt độ phịng α Fe ngun chất Fe3C (6,7 % C) giữ nguyên 11) Một loại thép làm nguội đến 722 oC có tổ chức tế vi gồm 25 % pearlite 75 % ferrite sơ cấp Tính thành phần hợp kim? Đáp số: 0,22 % Cacbon 12) Một loại thép làm nguội đến 722 oC có tổ chức tế vi gồm 90 % pearlite 10 % cementite Fe3C sơ cấp Tính thành phần hợp kim? Đáp số: 1,4 % Cacbon