1.

Źródła metali: litosfera, minerał, skała, ruda, metalurgia.

Skorupa ziemska; woda morska; konkrecje (tlenki metali zalegające na dnie mórz i
oceanów)
Przykłady rud:
Rudy żelaza: magnetyt (Fe3(Fe2+Fe3+)O4), hematyt (Fe2O3), limonit (2Fe2O3 •nH2O),
syderyt (FeCO3)
Rudy cynku: blenda cynkowa (ZnS), galman cynkowy (ZnCO3)
Rudy ołowiu: galena (PbS)
Rudy miedzi: chalkozyn (Cu2S), chalkopiryt (CuFeS2)

2.

Podstawy otrzymywania metali z rud (w wyniku jakich procesów otrzymuje
się metale z rud?)

3.

Przeróbka rudy (etapy i procesy).

4.

Procesy otrzymywania metali z tlenków (z rud tlenkowych)

Redukcja węglanem
Najtańszym i najczęściej stosowanym chemicznym czynnikiem redukującym tlenki
metalu

– redukcja bezpośrednia.

Redukcja przy użyciu tlenku węgla – podstawowy reduktor tlenków żelaza
w procesie wielkopiecowym
Redukcja elektrolityczna

– proces rozkładu tlenku przy użyciu prądu elektrycznego,

wykorzystuje przepływ prądu przez ciecze.
Zastosowanie: do metali nieżelaznych.
ELEKTROLIZA
Elektroliza stopionych soli-

wykorzystanie przepływu prądu przez stopione sole

(termoelektroliza).

5.

Podział i charakterystyka sposobów rafinacji metali i stopów.

Rafinacja to proces oczyszczania metali z zanieczyszczeń.
Rafinacja elektrolityczna, rafinacja metali prowadzona metodą elektrolizy.
Oczyszczany metal

rozpuszczany jest anodowo (stanowi anodę) i jednocześnie

wydzielany na katodzie. Zanieczyszczenia metalu ulegają rozpuszczeniu w
elektrolicie lub wydzielają się w postaci szlamu (osadu). Jako elektrolit używany jest
roztwór soli metalu bliski nasyceniu bądź ta sól w postaci stopionej.

6.

Techniczne stopy żelaza: definicja, proces wielkopiecowy, współczesne
sposoby otrzymywania stali (surowiec, istota procesu, produkt).

SURÓWKA – stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C>2%,
STAL

– stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C<2%

ŻELIWO – stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C>2%
przeznaczony na o

dlewy kształtowe,

STALIWO

– stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C<2%

przeznaczony na odlewy kształtowe.

Proces wielkopiecowy

, proces prowadzony w wielkim piecu i obejmujący: doprowadzanie

surowców (rud żelaza, koksu, topników) przez górną część pieca, wdmuchiwanie (od dołu)
gorącego powietrza i gazów spalinowych, redukcję tlenków żelaza do metalu, oddzielenie
skały płonnej, spust surówki i żużla, odprowadzenie gazów wielkopiecowych.

7.

Wymienić metody odlewania i podać charakterystyczne cechy odlewów: stop,
wielkość odlewu, grubość ścianki odlewu, chropowatość powierzchni.

METODA

SERYJNOŚĆ
PRODUKCJI

ODLEWANE
STOPY

CHROPOWATOŚĆ Ra

Min GRUBOŚĆ
ŚCIANKI mm

Formowanie
maszynowe

Seryjna/masowa

!wszystkie!

20÷100

3 (żeliwa)
5 (staliwa)

Formowanie
skorupowe

Seryjna/masowa

Wszystkie. gł.
żeliwo i staliwo

5÷80

2÷2,5

Odlewanie kokilowe

Seryjna/masowa

Stopy Mg, Al, Cu,
Zn, Sn, Pb

5÷40

6 (żeliwo)
3 (nieżelazne)

Odlewanie
odśrodkowe

Wielkoseryjna/
masowa

Metale nieżelazne,
żeliwa

5÷40

4÷5,5

Odlewanie metodą
wytapianych modeli

Jednostkowa/
wieloseryjna/
masowa

Staliwo, metale
trudnoobrabialne

1,6÷2,5

0,5÷0,8

Odlewanie
ciśnieniowe

Wielkoseryjna/
masowa

Stopy Al, Mg, Cu,
Zn, Sn, Pb

0,32÷2,5

0,6

8.

Opisać metodę tiksotropową wykonywania odlewów.

Odlewanie tiksotropowe składa się z dwóch etapów:
Pierwszy etap:

Wlewki o strukturze reocast można otrzymać mieszając mechanicznie

krzepnący w tyglu stop lub w urządzeniu do odlewania ciągłego W warunkach
przemysłowych wlewki o strukturze reocast odlewane metodą ciągłą z mieszaniem
elektromagnetycznym.
Drugi etap:

Nagrzewanie półwyrobu i kształtowanie odlewu: Nagrzewanie półwyrobu o

strukturze reocast do temperatury odlewania , i k

ształtowanie odlewu ze stanu ciekło-stałego

Temperatura podgrzania i czas wytrzymania ma zapewnić:
-

przejście całej eutektyki w stan ciekły,

-

sferyczny kształt fazy stałej,

-

udział fazy stałej poniżej 50%

9.

Opisać proces zagęszczania formy metodą impulsu sprężonego powietrza.

Formowanie impulsowe polega na zagęszczaniu masy falą sprężonego powietrza (0.4 ÷0,6
MPa)

, wywołaną nagłym otwarciem zaworu o dużym przekroju. Zawór ten, zwany

impulsowym, łączy dwie przestrzenie: głowicę impulsową (o wyższym ciśnieniu) I skrzynkę
formierską z nadstawką (o mniejszym ciśnieniu). Otwarcie zaworu impulsowego powinno
spowodować nagły wzrost ciśnienia nad powierzchnią masy w nadstawce.

10.

Zasięgi działania efektu brzegowego, nadlewu i zmiana konstrukcji odlewu w celu
zwiększenia zasięgu nadlewu oraz połączenie ścianek pod kątem w celu likwidacji
obciągnięcia i karbu.

Zmiana konstrukcji nadlewu w celu
zwiększenia jego zasięgu:
-

konstrukcje

można

zmodyfikować

stosując pogrubienie przekroju odlewu,
który pomoże grawitacyjnie uzupełnić
niedobór metalu w odlewie
-

zwiększenie wysokości nadlewu, co

zwiększy ciśnienie metalostatyczne i
pomoże
grawitacyjnie uzupełnić niedobór metalu w
odlewie
-

można zastosować pogrubienie ścian

przylegających do lokalnych węzłów
cieplnych istotnie konstrukcja nadlewu nie
zmienia się ale jego zasięg ulega
zwiększeniu, wobec takich zmian moduł
węzła cieplnego jest o 15% mniejszy niż
moduł ściany i wady skurczowe w węźle
nie powstają.

1-pochylenie w celu zapobiegania
powstawania karbu i

obciągnięcia.

1 - odlew;
2 - forma;
3 -

obciągnięcie;

4 - karb;
5 - odlew;
6 - forma;
7 - linia

zaokrąglenia węzła(poprawne

rozwi

ązanie)

11.

Podać przybliżone warunki, w których nie stosuje się nadlewów.

-

Istnieją stopy, które w procesie krystalizacji mają skurcz ujemny, tzn. ich objętość wzrasta.

Do tego typy metali należą: antymon, bizmut i gal. Taką właściwością cechuje się również
żeliwo eutektyczne i nadeutektyczne.
- R

ównoważnik węgla C

e

≥4,1%

-

Gdy stop nie krzepnie objętościowo.

-

Nadlewu nie stosuje się dla żeliw oraz materiałów które nie mają tendencji do tworzenia

jamy skurczowej.
-

Żeliwo szare, grubość ścianki odlewu ≤ 40mm

12. Rysunek formy odlewniczej.

1

– model,

2

– nakłucia odpowietrzające,

3

– skrzynka formierska,

4

– model belki żużlowej,

5

– model wlewu głównego,

6

– model przelewu,

7

– wlew doprowadzający,

8

– obciążniki

13.

Opisać proces krystalizacji odlewu z podeutektycznego stopu Al-Si na podstawie
krzywej stygnięcia temperatura – czas.

Odcinek A-B

– wzrost do wielkości

krytycznej i wi

ększej zarodków roztworu

stałego Si w Al. (faza α );
odprowadzanie

ciep

ła

krystalizacji

zarodkowania fazy

α do formy przez

otaczaj

ącą fazę ciekła; zarodkowanie

heterogeniczne;
Odcinek B-C

– wzrost kryształów fazy α ;

zmiana zawarto

ści Si do max 1,65% w

fazie Solidus, w fazie L do sk

ładu

eutektycznego;

Odcinek C-D: zarodkowanie eutektyk (

α +

β), gdzie α –roztwór stały 1,65% Si w Al.,
β-Su

jako

pierwszy

zarodkuje

Si;

zarodkowanie

heterogeniczne;

przekroczenie

wielko

ści i uzyskanie

ma

łych wypustek → zarodkowanie fazy α

w eutektyce; zarodkowanie eutektyki (

α

+Si) ko

ńczy się poniżej punktu D.

Odcinek D-E: sprz

ężony wzrost eutektyki

(

α +Si), Si – faza wiodąca. Punkt E jest

ko

ńcem krzepnięcia odlewu.

1-zarodkowanie fazy

α;

2-wzrost podeutektycznej fazy

α kształt

dendrytyczny;
3-wzrost eutektyki (

α + Si);

4,

ΔT

re

-temperatura

równowagi

eutektycznej;
ΔT

e

– temperatura przechłodzenia

14.

Narysować mikrostrukturę odlewu z podeutektycznego stopu Al-Si, żeliwa
widoczną na wypolerowanej powierzchni.

1 - podeutektyka faza

α;

2 -

eutektyka(α+Si);

3 - Si;