Bài tập 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) tại 700 o C trên giản đồ 1. Xác định % khối lượng pha lỏng L và pha rắn  (gần đúng) a) 25% L và 75%  b) 20% L và 80%  c) 75% L và 25%  d) 80% L và 20%  % Khối lượng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 % % Khối lượng pha rắn  = % = 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  (điểm J) % khối lượng của tổ chức cùng tinh tại điểm I: 2 %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  F = 2 – 2 + 1 = 1 5. Phản ứng cùng tinh trên giản đồ ở 577 o C là a) L 12,6%Si   1,65%Si +  99,83%Si b) L 12,6%Si  ( 1,65%Si +  99,83%Si ) c) L 12,6%Si  [ 1,65%Si +  99,83%Si ] d) L 12,6%Si  ( 40%Si +  60%Si ) 6. Bản chất pha  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 +  b) L c)  +  d) L +  Điểm A:  +  8. Xét hợp kim 77% Sn –23% Pb. Ở 190 o C hệ tồn tại ở dạng pha 3 a) L +  b) L c)  +  d) L +  Điểm B: L +  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 + , 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% 4 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 )%(     α sơ cấp là %9,49%1,50%100%  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  sơ cấp, W  %9,49 0,89,71 409,71 QP Q W '        Phần khối lượng của pha  tổng, W  (cả  sơ cấp và  cùng tinh) 5 %5,61 0,82,91 402,91 RQP RQ W         %5,38 0,82,91 0,840 RQP P W        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 6 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 7 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 % , 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% , 77 %  (iii) 28% , 72 %  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 % , 50 % lỏng L (ii)  tổng (8 % Ag),  (91,2 % Ag); 50 %  sơ cấp và 50 % tổ chức cùng tinh ( +) 8 Cho giản đồ pha hệ Fe-C 9 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  là 1,7 % ở 1148 o C Độ tan cực đại của cacbon trong  là 0,02 % ở 723 o C Do đó độ tan cực đại của cacbon trong  lớn gấp 1,7/0,02 = 85 lần trong . 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 % , 23 %  Hợp kim 0,4 % C: 51 % , 49 %  Hợp kim 0,8 % C: 100 %  Hợp kim 1,4 % C: 10 % Fe 3 C, 90 %  b) Làm nguội đến 722 o C Hợp kim 0,2 % C: 77 % proeutectic ferrite , 23 % pearlite ( + Fe 3 C) Hợp kim 0,4 % C: 51 % proeutectic ferrite , 49 % pearlite ( + Fe 3 C) Hợp kim 0,8 % C: 100 % pearlite ( + Fe 3 C) Hợp kim 1,4 % C: 10 % proeutectic Fe 3 C, 90 % pearlite ( + Fe 3 C) 10 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  (0,02 % C) và Fe 3 C (6,7 % C). Ở nhiệt độ phòng thì  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 . ( 40%Si +  60%Si ) 6. Bản chất pha  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. và 25%  d) 80% L và 20%  % Khối lượng pha lỏng L = %L = MB/AB = 6/8 = 75 % % Khối lượng pha rắn  = % = MA /AB = 2/8 = 25% 2. Xác định thành phần pha lỏng của trường hợp trên a) 20% Si. 1 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  (gần đúng) a) 25% L và