Bài tập chương 123 VLH

BÀI TẬP CHƯƠNG + + CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ Al có mạng tinh thể A1 (FCC) Bán kính nguyên tử Al 0,143 nm Tính số mạng tinh thể a Al; CMR mạng tinh thể A2 (BCC) quan hệ số mạng tinh thể a bán kính nguyên tử R a = 4R/ ; CMR mạng thể A3 (HCP) lý tưởng, tỷ lệ c/a = 1,633; Tính bán kính nguyên tử Ir biết Ir có mạng tinh thể A1 (FCC), khối lượng riêng  = 22,4 g/cm3; Nguyên tử lượng A = 192,2 g/mol; Tính bán kính nguyên tử V biết V có mạng tinh thể A2 (BCC), khối lượng riêng  = 5,96 g/cm3; Nguyên tử lượng A = 50,9 g/mol; Thiếc Sn có mạng tinh thể hệ bốn phương với số mạng a = 0,583 nm; b = 0,318 nm; khối lượng riêng  = 7,3 g/cm3; Nguyên tử lượng A = 118,7 g/mol; bán kính nguyên tử R = 0,151 nm Tính mật độ xếp thể tích Sn Hãy xác định số Miller cho mặt phẳng hình vẽ bên Hãy xác định số Miller cho phương hình vẽ bên Hãy vẽ ô sở A2 (BCC) Trên ô sở hãy: - Vẽ phương có số Miller [120]; [122]; [102]; - Vẽ mặt có số Miller: (210); (213); (130) - Chỉ số phương giao hai mặt phẳng: + Mặt (110) (111); + Mặt (110) (100); + Mặt (111) (100); + Hai mặt hình vẽ bên 10 Hãy xác định mật độ xếp nguyên tử mặt (100); (110); (111) mạng A1 11 Hãy xác định mật độ xếp nguyên tử mặt (100); (110); (111) mạng A2 12 Hãy xác định mật độ xếp nguyên tử mặt (0001) mạng A3 CƠ TÍNH VẬT LIỆU KIM LOẠI Khi bị thử kéo (nén) dọc theo trục z, mẫu bị biến dạng theo ba chiều x,y z Hệ số Poison  tỷ lệ độ biến dạng phương x,y so với biến dạng theo phương z:  = -x/z = -y/z Hệ số để mô tả quan hệ mô đun đàn hồi E môđun trượt G theo công thức E=2G(1+) Bảng Giá trị E số đơn tinh thể kim lọai hướng khác E [Gpa] STT Kim lọai [100] [110] [111] Al 63.7 72.6 76.1 Cu 66.7 130.3 191.1 Fe 125.0 210.5 272.7 W 384.6 384.6 384.6 Bảng Mođun đàn hồi, mô đun trượt hệ số Poison số hợp kim nhiệt độ thường STT Hợp kim E [GPa] G [GPa]  Al 69 26 0,33 Brass 101 37 0,35 Cu 110 46 0,35 Mg 45 17 0,29 Ni 207 76 0,31 Thép C 207 83 0,27 Ti 107 45 0,36 W 407 160 0,28 Sử dụng số liệu cho bảng để làm tập 13 Mẫu Al dạng có tiết diện ngang 10 x 12,7 mm2 kéo với lực 35500 N bị biến dạng đàn hồi Tính độ biến dạng [0,41%] 14 Cho mẫu Ti dạng trụ có mơdun đàn hồi 107 Gpa, đường kính mẫu ban đầu 3,8mm Dưới tác dụng lực kéo 2000 N bị biến dạng đàn hồi Hãy xác định độ dài lớn mẫu độ dãn dài tuyệt đối lớn cho phép 0,42mm 15 Cho mẫu thép dạng dài 100 mm có tiết diện ngang 20 x 20 mm2 Khi bị kéo với lực 8,9x104N mẫu bị dãn dài đọan 0,1 mm Giả sử mẫu bị biến dạng đàn hồi, xác định mơđun đàn hồi thép 16 Cho hợp kim Cu có giới hạn chảy 345 Mpa, mođun đàn hồi E = 103 Gpa a) Xác định tải lớn tác dụng lên mẫu hợp kim Cu dạng có tiết diện ngang 130 mm2 để khơng bị biến dạng dẻo; b) Nếu chiều dài ban đầu mẫu 76 mm thi kéo dài mẫu đến để không bị biến dạng dẻo 17 Đơn tinh thể có tính dị hướng, có tính phụ thuộc vào hướng tinh thể Mođun đàn hồi Euvw dọc theo hướng xác định dựa biểu thức sau:  1 1  2 2 2   3   cos  cos   cos  cos   cos  cos  Euvw E100 E E 111   100   Trong E100, E111 mơ đun đàn hồi dọc theo hướng [100] [111] tương ứng; ,  , ba góc hướng [uvvw] hợp với hướng [100], [010] [001] tương ứng Hãy xác định E hướng [110] so sánh với giá trị bảng đơn tinh thể 18 Cho mẫu kim lọai dạng trụ bị tác dụng lực nén Đường kính mẫu ban đầu bị nén tương ứng 30mm 30,4mm; độ dài bị nén 105,2 mm Xác định độ dài ban đầu biết mẫu bị biến dạng đàn hồi Môđun đàn hồi môđun trượt tương ứng 655 Gpa 254 Gpa 19 Hợp kim Cu có tính: giới hạn chảy 275 MPa; Giới hạn bền 380Mpa; Mô đun đàn hồi E 103 Gpa Mẫu dạng trụ hợp kim có đường kính 12,7 mm, dài 250 mm bị kéo với lực làm mẫu bị dãn dài đọan 7,6mm Trên sở tiêu tính cho cho biết liệu xác định độ lớn lực tác dụng khơng, sao? 20 Cần chế tạo chi tiết dạng trụ có đường kính 12,7 mm, dài 254 mm bị kéo với lực 28 Mpa chi tiết không phép biến dạng dẻo, bị biến dạng đàn hồi a) Nếu độ dãn dài cần phải nhỏ 0,08 mm số hợp kim bảng lọai sử dụng để chế tạo chi tiết; b) Nếu yêu cầu thêm đường kính bị co nhiều 1,2x10-3 mm hợp kim đáp ứng 21 Cho mẫu dạng trụ có đường kính 12,8 mm; dài 50,8 mm Mẫu thử kéo bị đứt Đường kính vết gãy 6,6 mm; mẫu gãy dài 72,14 mm Hãy xác định tiêu độ dẻo 22 Để đo độ cứng vật liệu người ta dùng phương pháp Brinell với bi có đường kính D = 10mm Với tải trọng 1000kg, vết đâm có đường kính 2,5 mm Hãy xác định độ cứng HB vật liệu; Vết đâm có đường kính vật liệu có độ cứng 300HB dùng tải 500kg? 23 Xác định độ dai va đập sở hình dạng đường cong ứng suất biến dạng vật liệu biết vật liệu có E = 172Gpa; Độ biến dạng hết giai đọan đàn hồi 0,01; Giai đọan biến dạng dẻo biểu thức phụ thuộc ứng suất vào độ biến dạng có hệ số K = 6900Mpa n = 0,3 Vật liệu bị phá hủy độ biến dạng 0,75 , 01 Ak   E. d  0 , 75  K  n d = [3,65x109 J ] , 01 Hình kết thử kéo mẫu thép cacbon 24 Trên hình kết thử kéo mẫu thép cacbon có đường kính 10 mm, dài 75 mm Hãy xác định độ dãn dài mẫu thời điểm bị kéo với lực 23.500 N 25 Cho mẫu đơn tinh thể Al Thực thử kéo mẫu Góc phương thử kéo pháp tuyến mặt trượt 28,1 độ Ba phương trượt mặt trượt hợp với phương kéo góc tương ứng 62,4; 72,0 81,1 độ a) Biến dạng dẻo xảy hệ trượt sơm nhất; b) Nếu nhơm có giới hạn chảy 1,95 MPa ứng suất kéo tới hạn hệ trượt bao nhiêu? 26 Cho kim loại có mạng tinh thể FCC có ứng suất kéo tới hạn 1,75MPa Thực thử kéo dọc theo phương [110] đơn tinh thể kim loại Hãy xác định ứng suất cần thiết tác dụng lên mẫu để tạo trượt mặt (111) ba phương trượt mặt 27 Cho đơn tinh thể kim loại có kiểu mạng BCC Thực thử kéo dọc theo phương [010] kim loại Khi lực kéo 2,75MPa ứng suất trượt tác dụng lên phương trựot [-111] mặt (110) (101) bằnb Qua cho biết hện trượt có định hướng thuận lợi với phương lực tác dụng 28 Ứng suất kéo tới hạn sắt 27 MPa Hãy xác định giới hạn chảy lớn Fe thử kéo 29.Trong thí nghiệm thử kéo, coi thể tích mẫu khơng thay đổi Đường cong ứng suất – biến dạng hợp kim Cu hình vẽ Hãy xác định độ % biến dạng nguội (%CW) mẫu hợp kim Cu lực kéo 400 MPa    %CW     100   1 Hình Kết thử kéo mẫu 30 Có hai mẫu hợp kim hóa bền biến dạng cách giảm tiết diện ngang Mẫu có đường kính ban đầu kết thúc tương ứng 16 11mm Mẫu thứ có đường kính ban đầu 12mm Để mẫu có độ cứng mẫu sau hóa bền có đường kính 31 Một đồng dầy 1cm biến dạng nguội xuống 0,5 cm sau lại tiếp tục giảm xuống 0,16cm Xác định tổng biến dạng nguội (%CW) độ bền kéo đồng 0,16cm Hình Sơ đồ mơ tả q trình cán Cu cm xuống 0,16 cm Hình Ảnh hưởng mức độ biến dạng nguội đến tính Cu 32 Thiết kế trình sản xuất Cu dày 0,1 cm có độ bền kéo tối thiểu 65000psi, giới hạn chảy 60000psi độ dãn dài 5% HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ PHA 32 Hãy cho biết yếu tố ảnh hưởng đến tổ chức pha hợp kim 33 Cacbon tạo dung dịch rắn xen kẽ Fe - có mạng tinh thể A2(BCC) Fe- có mạng tinh thể A1 (FCC) Hãy giải thích đọ hòa tan lớn C Fe lại nhỏ (0,02%) so với Fe (2,14%) 34 Sử dụng giản đồ pha Fe-Fe3C a) Hãy phân biệt thép trước tích (Hyporeutectoid) thép sau tích (Hypereutectoid) theo %C; tổ chức nhiệt độ phòng; b) Trong thép trước tích so sánh pha ferit có tổ chức Peclit pha ferit I tạo ostenit c) Giải thích ngắn gọn pha ferit I tạo biên giới hạt ostenit 35 Tính tỷ lệ khối lượng Ferit a Xementit Peclit 36 Nồng độ cacbon (% khối lượng) hợp kim Fe – C tổng xementit 10%? 37 Cho khối thép C nặng 1,5kg Khi nung nóng khối thép đến nhiệt độ T để có tổ chức ostenit hoà n toà n xác định %C có pha ostenit 1,15%, làm nguội khối thép xuống đến nhiệt độ phịng a) Trong q trình làm nguội pha tiết từ ostenit? Tiết nhiệt độ T nào? b) Tính thành phần pha nhiệt độ T-50 0C; c) Tổ chức thép nhiệt độ phòng nào? Xác định thành phần pha vẽ ảnh tổ chức thép 38 Cho khối thép C chưa biết thành phần %C Hãy xác định %C thép đó, nếu: a) Tổ chức thép có 85% Peclit độ cứng thép trạng thái ủ mềm so với Peclit; b) Tổ chức thép có 94% Peclit độ cứng thép trạng thái ủ cứng so với Peclit; 39 Cho gang có hàm lượng C 3% Nung nóng khối gang tới chảy lỏng hoà n toà n, sau cho làm nguội chậm a) Xác định tổ chức gang nhiệt độ T=1250 0C ; 1100 0C ; 900 0C ; 500 0C 200C ; b) Ở nhiệt độ gang bắt đầu chảy lỏng chảy lỏng hoà n toà n ; c) Ở nhiệt độ gang bắt đầu đóng rắn đóng rắn hoà n toà n ; d) Vẽ ảnh tổ chức gang 20 0C tính thành phần pha tổ chức 40 Cho gang có hàm lượng C 5% Nung nóng khối gang tới chảy lỏng hoà n toà n, sau cho làm nguội chậm a) Xác định tổ chức gang nhiệt độ T=1250 0C ; 1100 0C ; 900 0C ; 500 0C 200C ; b) Ở nhiệt độ gang bắt đầu chảy lỏng chảy lỏng hoà n toà n ; c) Ở nhiệt độ gang bắt đầu đóng rắn đóng rắn hoà n toà n ; d) Vẽ ảnh tổ chức gang 20 0C tính thành phần pha tổ chức 41 Cho 3.5 kg Ostenit hịa tan 0.95% C làm nguội xuống 727°C a) Pha tiết trước tích pha gì? b) Tính khối lượng Ferite Xe tổng? c) Tính khối lượng Peclit pha trước tích? d) Vẽ ảnh tổ chức ghi ký hiệu 42 Cho 6,0 kg Ostenit hòa tan 0.45% C, làm nguội xuống 727°C a) Pha tiết trước tích pha gì? b) Tính khối lượng Ferite Xe tổng? c) Tính khối lượng Peclit pha trước tích? d) Vẽ ảnh tổ chức ghi ký hiệu 43 Tính tỷ phần khối lượng pha Ferit trước tích Peclit hợp kim Fe – 0,35% C 44 Cấu trúc tế vi hợp kim Fe – C có 17,4% Ferit 82,6% Peclit Xác định nồng độ C hợp kim 45 Hợp kim Fe – C có Ferit tổng 91% Xe tổng 9% Đây thép trước tích hay sau tích? Tại sao? 46 Cấu trúc tế vi hợp kim Fe – C có 11% XeII 89% Peclit Xác định nồng độ C hợp kim 47 Cho 1.5 kg thép 0,3% làm nguội xuống nhiệt độ tích (a) Tính khối lượng pha Ferit trước tích? (b) Tính khối lượng pha Ferit tích? (c) Tính khối lượng pha Xe? 48 Tính khối lượng lớn pha XeII tồn thép sau tích 49 Có thể tồn hợp kim Fe-C có Xe tổng 5,7% pha Ferit trước tích 36% khơng? Tại sao? 50 Có thể tồn hợp kim Fe-C có Ferit tổng 86% pha Peclit 96,9% khơng? Tại sao? 51 Tính khối lượng Xe tích hợp kim Fe-1%C 52 Hợp kim Fe-C có Xe tích 10,9% Trên sở thơng tin xác định thành phần hợp kim khơng ? Nếu được, thành phần ? Nếu khơng giải thích 53 Hợp kim Fe-C có Ferit tích 71% Trên sở thơng tin xác định thành phần hợp kim khơng ? Nếu được, thành phần ? Nếu khơng giải thích 54 Trong thép C nhiệt độ phịng gồm có hai pha ferit xementit a) Nếu tổng hàm lượng pha ferit chiếm 94% %C có thép bao nhiêu? b) Xác định tỷ phần % pha ferit I có thép ... Ni 207 76 0,31 Thép C 207 83 0,27 Ti 107 45 0,36 W 407 160 0,28 Sử dụng số liệu cho bảng để làm tập 13 Mẫu Al dạng có tiết diện ngang 10 x 12,7 mm2 kéo với lực 35500 N bị biến dạng đàn hồi Tính