pre4122 exercise no. 6 phase diagrams

7/24/2019 PRE4122 Exercise No. 6 Phase Diagrams

1/11

Mansoura University

Faculty of Engineering

Prod. Mech. Design Eng. Dept.

Production and Materials Engineering

(PRE4122)

Working sheet and assignment No. 6)

Phase diagrams

First Year Mech. Eng. Section No. : ---------------

Student name : ------------------- Student ID : ---------------

Due date :

Day: ------------

Date : / /

Marks

Instructor : Dr Tawakol Ahmed ENA B

Dr.T.A.ENAB


2/11

Question 1:

Define the following terms :

System

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Solubility limit

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Phase

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Phase diagram

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Eutectic system

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Eutectoid system

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Solidus line

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Liquidus line

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Dr.T.A.ENAB


3/11

Question 2:

Q2- a) What are the three independent (externally controllable) variables needed to

specify completely the state of a system in equilibrium?

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Q2- b) Phase diagram gives answer to three important questions, what are these

questions?

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Dr.T.A.ENAB


4/11

Q2- c) Below are given the solidus and liquidus temperatures for the germanium

silicon system. Construct the phase diagram for this system and label each region.

Composition

(wt% Si)

Solidus

Temperature (C)

Liquidus

Temperature (C)

0 938 93810 1005 1147

20 1065 1226

30 1123 127840 1178 1315

50 1232 1346

60 1282 136770 1326 1385

80 1359 1397

90 1390 1408

100 1414 1414

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Dr.T.A.ENAB


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Question 3:

Q3- a) Determine the liquidus temperature, solidus temperature and freezing range

and then draw the cooling curve for the following alloys in the given copper-nickel

(Cu-Ni) phase diagram shown in figure (1) :

i)

An alloy of composition 0 wt% Ni 100 wt% Cu

ii)An alloy of composition 20 wt% Ni 80 wt% Cu

iii)An alloy of composition 50 wt% Ni 50 wt% Cu

iv)An alloy of composition 80 wt% Ni 20 wt% Cu

v) An alloy of composition 100 wt% Ni 0 wt% Cu

Figure (1) Copper - Nickel (Cu-Ni) phase diagram.

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Dr.T.A.ENAB


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Q3- b) Given the copper-nickel (Cu-Ni) phase diagram shown in figure (1), cite the

phases that are present and the phase compositions for the following alloys :

i) An alloy of composition 20 wt% Ni 80 wt% Cu at 1100 C

ii)An alloy of composition 30 wt% Ni 70 wt% Cu at 1200 C

iii)An alloy of composition 50 wt% Ni 50 wt% Cu at 1300 C

iv)An alloy of composition 70 wt% Ni 30 wt% Cu at 1400 C

Figure (1) Copper - Nickel (Cu-Ni) phase diagram.

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Q3- c) Using copper-nickel (Cu-Ni) phase diagram shown in figure (1), for an alloy

of composition 80 wt% Ni 20 wt% Cu, cite the phases that are present and their

compositions at the following temperatures :

(i) 1300 C (ii) 1400 C (iii) 1500 C

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Question 4:

Determine Use the given lead - tin (Sn-Pb) phase diagram shown in figure (2) to

answer the following for an alloy contain 60 wt% Pb - 40 wt% Sn at 150 C :

i) What phases are present?

ii)

What are the compositions of the phases?

Figure (2) Lead - Tin (Sn-Pb) phase diagram.

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Question 5:

Q5- a) The most important binary alloy system is the iron and carbon system. Draw

the iron-iron carbide (Fe-Fe3C) phase diagram showing the different phases?

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Q5- b) Discuss briefly the phases found on the iron-iron carbide (Fe-Fe3C) phase

diagram?

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Q5- c) With reference to the given iron carbon diagram; choose the correct statement

for the following :

1. Phase "A" is :

A liquid state consisting of iron and carbon.

Represents a phase of pearlite with cementite around the grain boundaries.

Represents ferrite containing a maximum of 0.2 % Carbon dissolved in a solid

solution and the atoms in a BCC arrangement.

2. Phase "B" is :A phase representing pure pearlite.

Represents Austenite, which is a solid solution of carbon dissolved in a FCC

structureRepresents Austenite and ferrite in an FCC structure

3. Phase "C" is :Austenite + Liquid. Cementite + Liquid. Liquid iron and carbon.

4. Phase "D" is :

A phase representing pure pearlite.Represents a microstructure of pearlite with cementite around the grain

boundaries.

Represents Austenite and ferrite in an FCC structure

5. Point "E" is :

Cementite + Liquid The eutectic point The eutectoid point

6.

Point "F" isCementite + Liquid. Liquid iron and carbon.

The eutectic point; at this temperature, a transformation from liquid iron to

solid austenite and cementite occurs

Dr.T.A.ENAB

pre4122 exercise no. 6 phase diagrams

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