1. Stal – stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami stopowymi, zawierający do ok. 2% węgla, otrzymywany w procesach stalowniczych, przeznaczony na półwyroby i wyroby przerabiane plastycznie.

Stal niestopowa (węglowa) stal, która nie zawiera specjalnie wprowadzonych pierwiastków, jedynie węgiel i ograniczoną ilość pierwiastków – domieszek, zanieczyszczeń:

• domieszki zwykle (Mn, Si), pochodzące z procesu metalurgicznego,

• domieszki ukryte (śladowe): O, N, H

• domieszki przypadkowe: Cu, Cr – ze złomu,

• zanieczyszczenia: S, P, pochodzące z rud

Stal stopowa – stal zawierająca dodatkowe pierwiastki, tzw. składniki stopowe, wprowadzone w celu zmiany właściwości w określonym kierunku.

Staliwo – stop żelaza z węglem i innymi dodatkami stopowymi, zawierający ok. 2% węgla, otrzymywany w procesach stalowniczych i przeznaczony na odlewy.

1. Kompozyty

Podział w zależności od pochodzenia:

• Kompozyty naturalne

• Zaprojektowane i wytwarzane przez człowieka

Wg rodzaju osnowy:

• Kompozyty o osnowie niemetalicznej:

- polimerowej

- ceramicznej

-półprzewodnikowej

• Kompozyty o osnowie metalicznej

Najczęściej stosowane wzmocnienia to włókna szklane, węglowe, aramidowe (kevlar), boru, cząstki węglika krzemu SiC, tlenku aluminium, tlenku cyrkonu.

Kompozyty ziarniste – składają się z ciągłej matrycy, w której umieszczone są izolowane elementy drugiej fazy. Cząstki fazy zdyspergowanej modyfikują właściwości matrycy. (węgliki spiekane WC- Co otrzymywane drogą spiekania)

Włókniste – do matrycy wprowadza się włókna drugiej fazy, przeważnie o wyższej sztywności i wytrzymałości niż matryca.

Laminaty – fazy wchodzące w skład kompozytu występują w postaci dwóch lub wielu warstw łączonych ze sobą w sposób trwały.

Czynniki wpływające na właściwości kompozytów:

• - własności osnowy, fazy wzmacniającej

• -ilość włókien

• -wielkość cząstek, długość i orientacja włókien

• Doskonałość powiązania osnowy i fazy wzmacniającej

4 . Metody pomiaru twardości

Statyczne:

• Brinella

• Vickersa

• Rockwella

• Knoopa

• Grodzińskiego

Dynamiczne

• Młotek POldi

• Shorea

Zarysowania

• Mohsa

• Martensa

8.

Pierwiastek	Własność
Mangan	rozdrabnia ziarna struktury, znacznie poprawia wytrzymałość na rozciąganie oraz obciążenia dynamiczne, zwiększa twardość i wytrzymałość, obniża natomiast własności plastyczne, podwyższa granicę sprężystości. Wprowadza się do wszystkich stali w procesie stalowniczym w celu ich odtlenienia, tj. usunięcia szkodliwego tlenku żelazawego. Dodatek manganu nie dopuszcza również do tworzenia się szkodliwego związku siarki z żelazem
Chrom	zwiększa hartowność, rozdrabnia ziarno, jest pierwiastkiem ferrytotwórczym, węglikotwórczym poprawia: twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, sprężystość, żarowytrzymałość, odporność na korozję, odporność na zużycie;
Nikiel	znacznie zwiększa udarność stali oraz hartowność, zwiększa żarowytrzymałość, odporność na korozję, obniża skrawalność, obniża podatność na tworzenie zgorzeliny, ze wszystkich dodatków stopowych najkorzystniej wpływa na jednoczesne podwyższenie wytrzymałości i twardości przy zachowaniu wysokiej udarności
Wolfram	poprawia odporność na ścieranie oraz wytrzymałość na rozciąganie, zwiększa odporność na odpuszczanie, pierwiastek węglikotwórczy, obniża podatność na obróbkę plastyczną, skrawalność, podatność na tworzenie zgorzeliny,
molibden	zwiększa odporność na pełzanie oraz kruche pękanie, zwiększa twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, udarność, żarowytrzymałość, odporność na zużycie, podatność na tworzenie zgorzeliny, podatność na azotowanie; pierwiastek węglikotwórczy, intensywnie zwiększa hartowność stali dużo bardziej niż chrom czy wolfram, W stalach martenzytycznych, ferrytycznych i austenitycznych zwiększa odporność na korozje.
Wanad	zwiększa drobnoziarnistość, sprężystość, twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, udarność stali, sprężystość stali, żarowytrzymałość, odporność na zużycie odporność na korozję, pierwiastek węglikotwórczy,
aluminium	stalach wykorzystuje się duże powinowactwo aluminium do azotu i tlenu, co działa silnie odtleniająco i odgazotowująco, przeciwdziała również rozrostowi ziarna austenitu.
kobalt	zwiększa twardość, utrudnia powstawanie struktury martenzytycznej, zwiększa twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, odporność na zużycie; zmniejsza podatność tworzenia zgorzeliny, podatność na obróbkę plastyczną, udarność stali; pierwiastek austenitotwórczy, podwyższa temperaturę topnienia i przeciwdziała przegrzewaniu się stali podczas hartowania
miedź	zwiększa odporność korozyjną stopów żelaza z węglem, zwiększa twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, krytyczną szybkość chłodzenia; obniża podatność na obróbkę plastyczną
tytan	zwiększa odporność korozyjną oraz poprawia właściwości mechaniczne, obok niobu jest pierwiastkiem o największym powinowactwie do węgla ,czyli bardzo silnie ferrytotwórczym. W stalach odpornych na korozję stabilizuje węgiel ograniczając korozję międzykrystaliczną.
krzem	- stosowany jako odtleniacz, zwiększa twardość, stale zawierające krzem po ulepszeniu mają podwyższoną
fosfor	Zwiększa twardość, wytrzymałość, granicę plastyczności, skrawalność; obniża udarność,

9. Biomateriały

Biomateriały cechują się wymaganą biotolerancją (biokompatybilnością), czyli zgodnością biologiczną i harmonią interakcji z żywą materią. Biomateriały o wymaganej biotolerancji po wprowadzeniu do organizmu nie wywołują ostrych lub chronicznych reakcji albo stanu zapalnego otaczających tkanek.

Wybrane własności:

• Mechaniczne:

• - wytrzymałość na rozciąganie

• - granica plastyczności

• - twardość

• - odporność na ścieranie

• - sztywność

• Technologiczne

• Zapewnienie złożonej jakości biomateriału

• Zapewnienie wymaganej jakości powierzchni implantu

• Przydatność materiału i produktu do efektywnej sterylizacji

• Minimalne koszty wytwarzania

• Biotolerancja

• Reakcje z tkankami i płynami ustrojowymi

• Stabilność własności mechanicznych, fizycznych, chemicznych

• Degradacja związana z uszkodzenia lokalnymi implantu – zmiany szkodliwe

Biomateriały metalowe:

• Stale CR Ni Mo o strukturze austenitycznej

• Tytan i jego stopy

• Stopy na osnowie kobaltu

• Metale szlachetne

Biomateriały ceramiczne

• Porowatość, umożliwiająca wrastanie tkanek i trwalsze połączenie tkanek z implantami

• Większa odporność na ścieranie i wytrzymałość na ściskanie

• Odporność korozyjna w środowisku tkanek i płynów ustrojowych

• biotolerancja

Są resorbowane w organizmie, złożone są z hydroksyapatytów i pokrewnych fosforanów wapniowych wytworzonych sztucznie, biorących udział w metabolizmie i przechodzących do tkanek.

15.

Mikroskop sił atomowych AFM (ang. Atomic Force Microscope) jest jednym z najbardziej uniwersalnych przedstawicieli mikroskopów ze skanującą sondą SPM (ang. Scanning Probe Microscopy).

Podstawową zaletą mikroskopu AFM jest możliwość obrazowania badanych powierzchni z atomową zdolnością rozdzielczą. Mikroskop AFM może też badać nie tylko przewodniki i półprzewodniki ale również izolatory. Dzięki temu można go skutecznie wykorzystywać do badania próbek biologicznych. Dodatkową zaletą mikroskopu AFM jest możliwość przeprowadzania pomiaru w cieczach, co z uwagi na charakter pomiaru umożliwia badanie żywych preparatów biologicznych w środowisku zbliżonym do naturalnego.

Mikroskopy sił atomowych działają według stosunkowo prostych zasad, przy wykorzystaniu kilku podstawowych elementów: Dźwigni z ostrzem, lasera, fotodiody czterosekcyjnej, skanera piezoelektrycznego i układu elektronicznego działającego w trybie sprzężenia zwrotnego,

Mikroskop sił atomowych (AFM) bada powierzchnię próbki zaostrzoną sondą. Długość tej sondy jest rzędu kilku mikronów, średnica końcówki mniejsza od nm. Sonda umieszczona jest na swobodnym końcu dźwigienki. Długość dźwigienki waha się od 100 do 200 mikrometrów. Siła, jaka występuje pomiędzy igłą sondy a powierzchnią próbki, powoduje skręcenie lub ugięcie dźwigienki. Detektor o dużej czułości mierzy wychylenie dźwigienki, podczas gdy sonda przemieszcza się nad powierzchnią próbki, lub próbka przemieszcza się pod sondą ruchem skanującym. Pomiar wychylenia dźwigienki pozwala na utworzenia przez komputer topograficznej mapy powierzchni próbki.

Mikroskop sił atomowych nie wykorzystuje do obrazowania ani soczewek ani źródeł światła. Światło jakie AFM posiada to laser, którego wiązka skierowana jest na koniec ramienia, która po odbiciu trafia w detektor (jest to element metody detekcji ruchu ramienia). Zasada działania mikroskopu AFM polega na przemiataniu (skanowaniu) powierzchni próbki za pomocą cienkiego ostrza zamontowanego na sprężystym ramieniu i mierzenia ugięcia ramienia proporcjonalnego do zmian topografii powierzchni próbki (rys.2). Ta prosta metoda zbierania informacji o powierzchni próbki jest w stanie generować obrazy z atomową zdolnością rozdzielczą [1].

24. Dyfuzja

Dyfuzja jest aktywowanym cieplnie procesem zachodzącym w skutek ruchu atomów w siebie przestrzennej metalu w kierunku wyrównania stężenia składników. Warunkiem przebiegu dyfuzji jest rozpuszczalność w stanie stałym pierwiastka nasyconego w metalu osnowy.

Ogólnie można stwierdzić, że procesy dyfuzji są zależne od temperatury, czasu i gradientu stężenia dyfundujących pierwiastków. Od tych czynników zależy grubość i struktura warstw powierzchniowych otrzymanych w wyniku obróbki cieplno-chemicznej.

Prawa:

I – określa strumień dyfuzji J składnika nasycającego

II – opisuje zależność rozkładu stężenia od czasu

Mechanizm międzywęzłowy jest charakterystyczny dla dyfuzji C, N, B w stopach żelaza. W zależności od energii aktywacji różne są drogi łatwej dyfuzji, która przebiera:

• Wzdłuż powierzchni metalu – najłatwiej

• Wzdłuż granic ziarn – trudniej

• Wewnątrz ziarn – najtrudniej

31.

Otoczenie dalsze:

• Poziom techniki, dystrybucji i obsługi serwisowej

• Poziom nowoczesności i jakości oraz cena maszyn i urządzeń produkcyjnych

• Poziom nowoczesności środków przetwarzania i przekazywania informacji

• System bankowy i jego funkcjonowanie

• Możliwości produkcyjne dostawców

• Poziom i możliwości konkurencji

• Kondycja ekonomiczna kraju

• Regulacje państwowe dotyczące gospodarki i ekonomiki

• Środowisko społeczno-polityczne

• Środowisko naturalne

• Metody i formy zarządzania i sterowania produkcją przez naczelne władze

System produkcyjny – stanowi celowo zaprojektowany i zorganizowany układ materialny, energetyczny i informacyjny eksploatowany przez człowieka i służący produkowaniu określonych produktów (wyrobów lub usług) w celu zaspokojenia potrzeb konsumentów.

32.

1. Proces produkcyjny – suma wszystkich działań wykonywanych w celu wytworzenia w danym zakładzie pracy gotowego wyrobu (prawidłowego pod względem jakościowym) z materiałów, półfabrykatów, części lub zespołów. Proces produkcyjny obejmuje proces technologiczny oraz działania pomocnicze takie jak: magazynowanie, transport międzyoperacyjny, kontrolę i konserwację.

2. Proces technologiczny – główna część procesu produkcyjnego, w której następuje obróbka części oraz montaż części w zespoły i wyrób.

Rozróżnia się:

• procesy technologiczne obróbki,

• procesy technologiczne montażu,

• procesy obróbkowo – montażowe.

1. Operacja - część procesu technologicznego wykonywana na jednym stanowisku roboczym przez jednego pracownika (lub grupę pracowników) na jednym przedmiocie (lub grupie przedmiotów) bez przerw na inną pracę.

2. Ustawienie (zamocowanie) – unieruchomienie w ustalonym położeniu części z siłą potrzebną do wykonania danej operacji.

3. Pozycja – każde z możliwych położeń części (lub kilku jednocześnie obrabianych części) względem zespołów roboczych obrabiarki, przy jednym zamocowaniu w uchwycie z urządzeniem podziałowym lub na stole obrotowym.

4. Zabieg – część operacji, której cechy zależne są od rodzaju obróbki:

33.

W fazie wprowadzenia na rynek występuje niewielka sprzedaż i prawie zerowy zysk. Produkt nie jest jeszcze dobrze znany na rynku, dlatego też sprzedaż rośnie powoli. Jego cena jest wysoka lecz brak konkurencji umożliwia odzyskanie poniesionych nakładów. Ważną rolę w tym etapie odgrywa promocja, która polega na informowaniu nabywców o walorach produktu i zachęcaniu ich do jego wypróbowania. Strategia koncentruje się na zwiększeniu udziału w rynku oraz na badaniach i rozwoju.

W fazie wzrostu sprzedaż, jak i zysk rośnie bardzo szybko co wynika z akceptacji produktu przez konsumentów. Występuje konieczność zwiększenia ilości produktu na rynku oraz miejsc jego sprzedaży. Na skutek coraz silniejszej konkurencji powstaje potrzeba ulepszania produktu. Strategia marketingowa opiera się na zmianie ceny lub jakości oraz organizacji kanałów dystrybucji i systemów promocji.

W fazie dojrzałości następuje spowolnienie sprzedaży, które jest związane z nasyceniem rynku oraz z pojawieniem się na nim wielu innych produktów, zaspakajających te same potrzeby. Przychód osiąga swój najwyższy poziom, a w końcowej części fazy dojrzałości zaczyna spadać. Celem marketingowym jest utrwalanie zaufania do marki. Stosowane są także specjalne akcje promocyjne, które mogą zdecydowanie ożywić popyt.

Ostatnia faza to schyłek, który cechuje wyraźny spadek sprzedaży oraz zmniejszający się przychód na skutek pojawienia się licznych substytutów, nasycenia rynku czy zmian mody. W tej fazie ogranicza się produkcję, dystrybucję i aktywizację sprzedaży. Stosuje się też sprzedaż posezonową ze znacznym obniżeniem cen.

36.

Narzędzia i techniki są to wszelkiego rodzaju standardy i wytycznej takie jak: zasady Deminga, cykl ciągłego doskonalenia, ISO 9001, VDA, ISO/TS. Są to standardowe systemy zarządzania, które szerzej omówione są pierwszej części Biuletynu poświęconej systemom zarządzania jakością.

Narzędzia jakości to takie instrumenty, które potrzebne są do zbierania i przetwarzania danych związanych z różnymi aspektami zarządzania jakością. Mają charakter krótkotrwały i operacyjny. Dostarczają głownie dowodów, a ich cechy można opisać jako:

• zbieranie i przetwarzanie danych procesowych;

• wizualizacja danych i wyników;

• odkrywanie danych;

• są instrumentami monitorowania i diagnozowania procesów;

• umożliwiają podejmowanie decyzji;

• umożliwiają analizowanie efektywność podjętych działań;

• ułatwiają doskonalenie produktów /usług /procesów;

• pokazują trendy i wyniki procesu;

• pozwalają odnieść wyniki do postawionych celów;

30.

Żelazo wystepuje w przyrodzie pod postacią związków chemicznych, najczęściej z tlenem. W technice, poza nielicznymi wyjatkami, stosuje się stopy żelaza z różnymi składnikami, z których najważniejszym jest węgiel: oprócz węgla, techniczne stopy żelaza zawierają zawsze pewne ilości krzemu, manganu, siarki i fosforu, przedostające się do stopu w czasie procesów metalurgicznych.
W czasie nagrzewania (lub chłodzenia) stopów żelaza zachodzi w nich szereg przemian, aż do topnienia włącznie; obrazuje je tzw. wykres żelazo-węgiel.

Linie ciągłe dotyczą tzw. układu żelazo-cementyt, to znaczy stopów, w których węgiel występuje pod postacią cementytu (węglika żelaza, Fe3C), linie przerywane - układu żelazo-grafit, a więc stopów, wktórych węgiel występuje pod postacią grafitu. Wykres można podzielić na dwie części: a) część górna (linie ABCD i AHJECF) przedstawia przebieg topnienia przy nagrzewaniu albo krzepnięcia przy stygnięciu, b) część dolna (linie HNJ, GSE, GPSK, PQ) przedstawia przebieg tzw. przemian w stanie stałym. a) Jeżeli ciekły stop żelaza z węglem zacznie stygnąć, to początek krzepnięcia ( w zależności od zawartości węgla) będzie się znajdował na krzywej ABCD (tzw. linia likwidusu - od łacińskiego słowa liquidus = płynny), a koniec krzepnięcia na linii AHJECF (tzw. linia solidusu od łacińskiego słowa solidus = stały, mocny). W temperaturach powyżej linii likwidusu występuje więc stop w stanie ciekłym, w obszarze między liniami likwidusu i solidusu - stop w stanie częściowo ciekłym (ciecz z wydzielonymi z niej kryształami), poniżej linii solidusu - stop całkowice zestalony. Na przykład stop o zawartości 3% C zacznie krzepnąć w temp. ok 1280°C, wydzielając kryształy o składzie oznaczonym przez linię JE; pozostała ciecz wzbogaca się przy tym w węgiel i temperatura początku jej krzepnięcia obniża się, przesuwając się w kierunku punktu C; ostatnie krople stopu będą miały skład odpowiadający punktowi C i skrzepną w temp. 1130°C (temperatura eutektyczna). Tę samą temperaturę końca krzepnięcia będą mieć wszystkie stopy żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2,0%. Czyste żelazo topi się krzepnie w stałej temperaturze 1539°C. Również w stałej temperaturze (1130°C), a nie w zakresie temperatur topi się i krzepnie stop o zawartości 4,3% węgla (stop eutektyczny), zwany ledeburytem. Stopy żelaza stosowane w praktyce i określane jako surówki i żeliwa zawierają zazwyczaj węgiel w granicach 2,0-4,3%, a więc jeżeli nie ma oddziaływania dodatków stopowych, to wszystkie one zaczynają się topić w temp. 1130°C (1135°C), akończą się topić różnie, zależnie od zawartości węgla, zgodnie z linią BC wykresu żelazo-węgiel. W stopach żelaza określanych jako stale, o zawartości do 2,0% C, temperatura początku topnienia przy ogrzewaniu (lub końca krzepnięcia przy chłodzenia) jest zmienna, zależnie od zawartości węgla (krzywa AHJE). b) Jeżeli skrzepnięty, gorący stop żelazo-węgiel będzie stygnął dalej poniżej temp. 1130°C lub zimny stop będziemy nagrzewać do tej temperatury, to będą w nich zachodzić tzw. przemiany w stanie stałym. Przemiany te są spowodowane występowaniem odmian alotropowych żelaza, rózniących się budową krystalograficzną, własnościami fizycznymi, chemicznymi i mechanicznymi. Rozróżnia się odmiany alotropowe żelaza: a, g, d(a), przy czym odmiana a do 768°C jest ferromagnetyczna (ma własności magnetyczne), zaś powyżej 768°C - paramagnetyczna (niemagnetyczna). Przemiany alotropowe zachodzą w temperaturach : Poszczególne odmiany odznaczają się różną rozpuszczalnością węgla; żelazo a rozpuszcza węgiel tylko w bardzo niewielkim stopniu, żelazo g odznacza się dużą rozpuszczalnością węgla. W stopach żelaza z węglem przemiana alotropowa i związane z tym rozpuszczanie lub wydzielanie węgla nie zachodzi w stałej temperaturze, lecz w zakresie temperatur od 723°C do temperatury określonej linią GSE. Temperaturę początku przemiany oznacza się literą A1 - jest to tzw. punkt A1 stali. Przy stygnięciu następuje pewne przechłodzenie i przemiana następuje poniżej 723°C, przy nagrzewaniu- nieco powyżej 723°C. Dlatego też punkt A1 oznacza się przy nagrzewaniu przez Ac1 (c od chauffage = nagrzewanie), a przy studzeniu przez Ar1 (r od refroidissement = chłodzenie). Temperaturę końca przemiany oznacza się literą A3 - punkt A3 stali. Rozróżnia się: przy nagrzewaniu Ac3, zaś przy stygnieciu Ar3. Temperaturę tej przemiany, zależnie od zawartości węgla, określa krzywa GSK. Dla stali o zawaratości węgla większej niż 0,8% punkty A1 i A3 pokrywają się. Temperaturę końca rozpuszczania cementytu dla stali o zawartości powyżej 0,8% C oznacza się literami Acm (linia SE). Dla stali o zawartości 0,8% C przemiana rozpoczyna się i kończy w tej samej temperaturze 723°C - stal taką nazywa się eutektoidalną (przez analogię do stopów eutektycznych, które topią się i krzepną w stałej temperaturze).

37.

Dobór materiału decyduje o:

• Efektywności projektowania

• Kosztach procesu wytwarzania

• Poprawie osiągnięć eksploatacyjnych

• Zwiększenie niezawodności produktów i zmniejszeniu zagrożeń eksploatacyjnych

Jakość to stopień spełnienia wymagań określających poziom materialnego bytu poszczególnych osób i całego społeczeństwa.

Miernikami jakości są kryteria:

• Przedmiotowe

• Wytwórcze

• Użytkowe

• Doznaniowe

• Ekonomiczne

Które równocześnie mogą być:

• Mierzalne

• Porównywalne

• Oceniane

39.

Proces pękania składa się głównie z:

• Zarodkowania (inicjacji) pęknięć,

• Rozprzestrzeniania się (propagacji) pęknięć o wielkości krytycznej lub większej

Mechanika pękania – jest dyscypliną naukową, powstają i rozwijającą się na pograniczu mechaniki klasycznej i metaloznawstwa. Sposób badań zakłada, że każdy element zawiera w sobie pęknięcia o określonej wielkości, czego nie zakłada mechanika klasyczna, których wymiary zależą od naturalnej struktury materiału oraz procesu jego wytwarzania. Mechanika pękania umożliwia ustalenie związków ilościowych między odpornością na pękanie danego materiału, krytyczną wielkością pęknięcia, kształtem i wymiarami elementu a obciążeniem niszczącym.

42.

Połączenie spawane – rodzaj złącza powstającego w procesie fizycznym łączenia materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie.

Połączenie lutowane – połączenie, w którym metalowe elementy łączone są przy użyciu spoiwa (lutu) topionego w temperaturze znacznie niższej niż temperatura topnienia łączonych części. Obszar spoiny jest podgrzewany do temperatury, w której struktura krystaliczna spajanych metali jest w stanie wchłonąć pewną liczbę cząsteczek spoiwa. Spoiwo wypełnia wszystkie przestrzenie pomiędzy spajanymi elementami.

44.

Zmęczeniem nazywane są zmiany zachodzące w materiale inżynierskim pod wpływem zmiennych, niekiedy okresowo, naprężeń lub odkształceń, ujawniające się albo przez zmniejszenie wytrzymałości i trwałości, albo przez niszczenie w wyniku pęknięcia. Próby zmęczenie polegają na wielokrotnym obciążeniu próbki, wywołującym zmienny stan naprężeń.

Zjawiska zmęczeniowe:

1. Lokalne odkształcenie plastyczne

2. Cykliczne umocnienie i dmocnienie

3. Zarodkowanie, rozwój i łączenie się mikropęknięć zmęczeniowych