esercizi diagrammi di stato - corsi di laurea a...
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Esercitazione: DIAGRAMMI DI STATO
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Considerare una lega 60
wt%Ni-40 wt %Cu a 1100°C
(punto A) e una lega 35
wt%Ni-65 wt%Cu a 1250°C
(punto B) e indicare:
1) La varianza
2) Il numero e il il tipo di
fasi presenti
3) La composizione delle fasi
presenti
4) Le quantità relative delle
fasi presenti
EXERCIZIO 1
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Si consideri 1 Kg di una lega per saldature 50:50 Pb-Sn (vedi figura).
a) A che temperatura appare il primo solido per raffreddamento?
b) Qual è la prima fase solida che si forma e qual è la sua composizione?
c) A che temperatura la lega solidifica completamente?
d) In che quantità sarà trovata una fase di deposizione primaria (proeutettica)
nella microstruttura?
e) Com'è distribuito lo stagno nella microstruttura a 182°C?
Per una temperatura di 200°C determinare per la stessa lega (i) la varianza (ii)
le fasi presenti, (iii) le loro composizioni, (iv) le loro quantità relative espresse
in peso percentuale. Ripetere i quesiti precedenti per una temperatura di
100°C.
ESERCIZIO 2
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T1 compare
fase solida
α, 18% SnT1
TE
TE
solidificazione
completa
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Quantità fase alfa proeutettica:
Regola della leva all’inizio della trasformazione eutettica
%α=((61.9-50)/(61.9-18.3))*100= 27.3%
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α=18% SnL=55% Sn
a cb
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T=200°C, lega 50% Sn
V=2+1-2=1
Fasi: α+L
% α = (bc/ac)*100= ((55-50)/(55-18))*100=14%
% L = (ab/ac)*100= ((50-18)/(55-18))*100=86%
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α=5% Snβ=99% Sn
a cb
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T=100°C, lega 50% Sn
V=2+1-2=1
Fasi: α+β
% α = (bc/ac)*100= ((99-50)/(99-5))*100=52%
% β = (ab/ac)*100= ((50-5)/(99-5))*100=47%
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Dds MgO-FeO. Determinare le
fasi presenti, la composizione di
ogni fase e la quantità relativa
di ogni fase presente (%peso)
a 2000 °C per le seguenti
composizioni
a) MgO - 25 wt% FeO
b) MgO - 45 wt% FeO
c) MgO - 60 wt% FeO
d) MgO - 80 wt% FeO
ESERCIZIO 3
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a) MgO - 25 wt% FeO
100 % solido, 25% FeO
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b) MgO - 45 wt% FeO
a
c
b
% solido =
(bc/ac)*100=((65-
45)/65-40))=80%
Solido = 40% FeO
% liquido =
(ab/ac)*100=((45-
40)/65-40))=20%
Liquido = 66% FeO
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c) MgO - 60 wt% FeO
a
c
b
% solido =
(bc/ac)*100=((65-
60)/65-40))=20%
Solido = 40% FeO
% liquido =
(ab/ac)*100=((60-
40)/65-40))=80%
Liquido = 66% FeO
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d) MgO - 80 wt% FeO
100 % liquido, 80% FeO
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ESERCIZIO 4
Diagramma di stato Ti-Ni
ββββ(Ti)(Ni)
αααα(Ti)
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Completare il diagramma indicando tutte le fasi presenti nelle regioni bifasiche
L+ββββL+Ti2Ni
L+TiNi
ββββ (Ti) +Ti2NiTiNi+Ti2Ni
TiNi +TiNi3
L +TiNi
L +TiNi3
TiNi3+(Ni)
ββββ(Ti) (Ni)
L+(Ni)
αααα (Ti) +Ti2Ni
ββββ(Ti)+ αααα (Ti)
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Individuare i composti/fasi a fusione congruente
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Individuare i punti Eutettici e Eutettoidici
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Considerare un liquido con il 70% di Ni che viene raffreddato a 1000°C: quali
sono le fasi presenti? Qual è la composizione di ciascuna fase?
TiNi+TiNi3TiNi: 54%Ni, 36%Ti
TiNi3: 75%Ni, 25%Ti
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Qual è la frazione atomica di ciascuna fase?
Regola della leva:
%TiNi= (CTiNi3-Co)/(CTiNi3-CTiNi)= (75-70)/(75-54)*100=24%
%TiNi3= (Co-CTiNi)/(CTiNi3-CTiNi)= (70-54)/(75-54)*100=76%
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ESERCIZIO 5: completare il diagramma
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L= 50% Al
δδδδ= 42% Al
Considerare la lega contrassegnata con la X. Indicare la composizione delle fasi
presenti.
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ESERCIZIO 6: considerare una lega con il 40% di Sn, valutare le fasi presenti,
la loro composizione e le loro quantità relative all’inizio e alla fine della
trasformazione eutettica
a c b
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Inizio trasformazione:
α+L
α=19.2% Sn
L=61.9%Sn
% α= (c-b)/(a-b)=((61.9-40)/(61.9-19.2))*100=51%
%L= (a-c)/(a-b)=((40-19.2)/(61.9-19.2))*100=49%
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a c b
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Fine trasformazione:
α+β
α=19.2% Sn
β =97.5%Sn
% α= (c-b)/(a-b)=((97.5-40)/(97.5-19.2))*100=73%
% β = (a-c)/(a-b)=((40-19.2)/(97.5-19.2))*100=27%
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a. Cosa succede all’eutettico?
1. Comincia a precipitare la fase alfa
2. Comincia a precipitare la fase beta
3. Il liquido solidifica completamente per formare alfa e beta
4. Nessuna delle precedenti
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b. La fase alfa è:
1. A solido
2. Una miscela di A liquido e solido
3. Una piccola frazione di A in un solido a prevalenza B
4. Una piccola frazione di B in un solido a prevalenza A
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c. A quale temperatura si ha la massima solubilità di B in A?
1. Al punto di fusione di alfa
2. Al punto di fusione di beta
3. Alla temperatura eutettica
4. Nessuna delle precedenti
d. Qual è il massimo di solubilità nellasoluzione solida alfa?
1. 50wt%A - 50wt%B
2. 90wt%A - 10wt%B
3. 10wt%A - 90wt%B
4. Nessuna delle precedenti
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e. Considerare una lega con composizione C1, appena al di sopradella temperatura eutettica. Quali sono le fasi presenti?
1. Alfa e liquido
2. Alfa, beta e liquido
3. Beta e liquido
4. Alfa e beta
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g. Considerare una lega con composizione C1, appena al di sopra della temperatura eutettica. Quali sonoapprossimativamente le proporzioni delle due fasi?
1. 70% alfa - 30% liquido
2. 30% alfa - 70% liquido
3. 10% alfa - 50% liquido
4. Nessuna delle precedenti
h. Qual è la reazione eutettica?
a. liquido + alfa --> beta
b. alfa --> beta
c. liquido --> alfa + beta
d. liquido --> alfa + liquido
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ESERCIZIO 7: Nel seguente diagramma di stato indicare le fasi presenti in
ciascun campo e descrivere il processo di fusione della lega di
composizione X. Per tale lega applicare la regola della leva alla
temperatura T1
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A+AmBn AmBn+B
A+L AmBn+L
AmBn+LB+L
L
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A+AmBn AmBn+B
A+L AmBn+L
AmBn+LB+L
L
a b c
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Temperatura T1 – regola della leva per la lega di composizione X
%A= (bc/ac)*100
%AmBn=(ab/ac)*100
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ESERCIZIO 8Per una lega di Pb-30%Sn determinare la varianza, le fasi presenti, la loro
composizione e la loro quantità alle seguenti temperature: 300°C, 200°C,
184°C, 182°C, 50°C.
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ESERCIZIO 9
Dopo aver completato il diagramma di stato riportato in figura, indicare ove
possibile, per il raffreddamento del liquido di composizione A: il numero delle fasi
presenti, la loro composizione (in termini di % di A e B) e le loro quantità relative,
rispettivamente nei punti: A, B, C (a 499°C), D. Calcolare inoltre, per ogni punto
sopra indicato, il grado di varianza del sistema.
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ESERCIZIO 8: Tracciare un diagramma di stato contenente una trasformazione
peritettica ed indicare le fasi presenti in ciascun campo.
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