57
PYTAŃ
I
ODPOWIEDZI
Z
MATERIAŁOZNAWSTWA
.
1. Wymień typy komórek elementarnych charakteryzujących sieci krystaliczne.
Jakiego typu komórki mają odmiany alotropowe żelaza i grafitu. Jaka jest
rozpuszczalność węgla w poszczególnych odmianach alotropowych żelaza i z
czego ona wynika.
Wyróżniamy 3 podstawowe typy sieci krystalicznych: -sieć regularna ściennie
centrowanaA1 Sieć regularna przestrzennie centrowana A2 Sieć heksagonalnaA3
Ferryt wysokotemperaturowy (Ferryt G) A2 AustenitA1 Ferryt A2 Grafit A9
Odmiany alotropowe żelaza wykazują zdolność rozpuszczania węgla zależną od temp.,
przy czym max. Rozpuszczalność występuje w temp. przemian: perytektycznej,
eytektycznej i eutektoidalnej. Zróżnicowana rozpuszczalność węgla w ferrycie i
austenicie wiąże się z kształtem luk oktaedycznych. W ferrycie są one spłaszczone, a
uwzględniając że średnica atomu węgla jest większa od średnicy luk powoduje, że
rozpuszczalność węgla jest mała i nie przekracza 0,0218%.Większa rozpuszczalność
węgla w austenicie wiąże się z kulistym kształtem luk oktaedycznych.
2. Opisz zjawisko polimorfizmu i związanych z nim własności materiału na
przykładzie ferrytu.
Liczne pierwiastki podczas nagrzewania lub chłodzenia, a także pod wpływem ciśnienia
zmieniają swoją budowę krystaliczną. Takie pierwiastki nazywają się pierwiastkami
polimorficznymi, a ich odmiany różniące się budową krystaliczną-odmianami
alotropowymi. Poniżej temp. 912C trwała jest odmiana Fe@ o sieci A2. W temp 912C
następuje przemiana alotropowa Fe alfa <> Fe gamma czyli powstaje austenit o sieci
A1 mające inne własności mechaniczne i fizyczne niż ferryt.
3. Czym jest monokryształ i polikryształ. Wskaż różnice.
Monokryształy charakteryzują się prawidłowym rozmieszczeniem przestrzennym
atomów z zachowaniem jednakowej orientacji wszystkich elelmentarnych komórek
sieciowych w całej objętości kryształu. Monokryształy wykazują silną zależność
własności fizycznych, mechanicznych i innych od kierunku pomiaru lub pobrania próbki.
Polikryształy składają się z ziarn z których każde ma w przybliżeniu prawidłową
strukturę krystaliczną. Przypadkowa orientacja krystaliczna poszczególnych ziaren
decyduje o niemal jednakowych własnościach tych materiałów w różnych kierunkach.
4. Wymień i opisz rodzaje defektów sieci krystalicznej.
Do wad budowy krystalicznej zaliczamy:
Defekty pkt, defekty liniowe, defekty powierzchniowe.Do wad pkt. Należą wakanse tj.
wolne węzły sieci krystalicznej, oraz atomy międzywęzłowe, tj. atomy, które opóściły
pozycje węzłowe i przemieściły się do pozycji międzywęzłowych. Defekty pkt. Mają
niewielkie wymiary w krysztale i powstają w wyniku drgań cieplnych węzłów sieci wokół
położeń równowagowych.Znane sę dwa mechanizmy powstawania defektów pkt.
Pierwszy z nich, zwany efektem Frenkla, powstaje wskutek przemieszczenia się atomu
z pozycji węzłowej w międzywęzłowo z jednoczesnym utworzeniem wakansu.Drugim z
tych mechanizmów jest defekt Schottky’ego, polegający na wytworzeniu wakansu w
wyniku przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej sieci na powierzchnię kryształu.
Liniowym wadami budowy krystalicznej są dyslokacje. Do głównych rodzajów dyslokacji
należą : dyslokacje krawędziowe,śrubowe i mieszane.Dyslokację krawędziową stanowi
krawędź płaszczyzny sieciowej przerwanej w krysztale. Taka płaszczyzna, zwana
półpłaszczyzną lub ekstra płaszczyzną sąsiaduje z dwoma płaszczyznami sieciowymi o
prawidłowej budowie. Zależnie od usytuowania ekstrapłaszczyzny dyslokacja
krawędziowa może być dodatnia lub ujemna.Miarą wielkości dyslokacji jest wektor
Burgersa. Wlk. Tego wektora można wyznaczyć za pomocą konturu Burgersa.
Dyslokacje krawędziowe leżą w płaszczyźnie poślizgu tj. w płaszczyźnie sieciowej o
najgęstszym ułożeniu atomów, mogą się w krysztale przemieszczać pod działaniem
naprężeń stycznych o wartości wyższej od krytycznej. Powoduje to odkształcenie
plastyczne przez poślizg. Innym mechanizmem poruszania się dyslokacji krawędzi. Jest
wspinanie, polegające na odłączeniu się atomów od ekstrapłasz. I ich migracji do
wolnych pozycji węzłowych sieci tj. wakansów.Dyslokacja śrubowa powstaje wskutek
przemieszczenia jednej części kryształu w płaszczyźnie poślizgu względem drugiej,
równolegle do osi zwanej linią dyslok, śrubowej. Dyslokacj śrubowe mogą być
prawoskręnte lu lewoskrętne. Dyslokacje o dowolnej orientaqcji wektora Burgersa (beta)
względem lini dyslokacji noszą nazwę dyslokacji mieszanych. Można je traktować jako
nałożone na siebie dyslokacje krawędziowe i śrubowe.Do powierzchniowych defektów
budowy krystalicznej zaliczamy: granice ziarn i granice międzyfazowe.Granice ziarn
oddzielają ziarna różniące się wzajemną orientacją krystaliczną, a wstopach
technicznych ponad to składem chemicznym. W zależności od kąta dezorientacji
krystalicznej granice ziarn dzieli się na wąskokątowe i szerokokątowe. Granice
wąskokątowe, powstające w miejscu zetknięcia pod ziarna charakteryzują się
niewielkim kątem dezorientacji krystalicznej. Granice wąskokątowe daszkowe łączą
kryształy o wspólnym kierunku krystalograficznym równoległym do granicy.Granice
wąskokąt, skrętne powstają w miejscu połączenia kryształow o wspólnym kierunku
sieciowym prostopadłłym do granicy.Granice szerokokątowe charakteryzują się dużym
kątem dezorientacji krystalicznej ziarn, na styku których powstają. Granice
międzyfaszowe to granice między ziarnami różnych faz różniąćych się parametrami i
typem sieci. Granice międzyfazowe można podzielić na:koherentne, półkoherentne i
niekoherentne.
5. Jaki jest wpływ defektów sieci krystalicznej na wytrzymałość materiałów. Jakie
są praktyczne metody zwiększające wytrzymałość metalu.
Wady budowy krystalicznej w istotny sposób wpływają na własności wytrzymałościowe i
plastyczne metali.obliczenia teoretyczne wskazują że najlepszymi właściwościami
wytrzymałościowymi powinny cechować się metale o idealnej budowie
krystalicznej.Potwierdza to fakt, że wysokie własności uzyskują kryształy włoskowate,
tzw.wiskery. Dązenie do ograniczenia wad budowy krystalicznej jest jednak technicznie
bardzo trudne. Praktyczne metody zwiększania wytrzymałości metali poleg na
znacznym zwiększeniu gęstości wad budowy krystalicznej, co można osiągnąć przez
rozdrobnienie ziarn, wydzielenia faz o dużej dyspresji, a także przez gniot wskutek w
skutek odkształcenia plastycznego na zimno.
6. Na czym polega umocnienie materiału, w wyniku jakiej obróbki ono powstaje.
Każdemu odkształceniu plastycznemu większość metali towarzyszy w mniejszym lub
większym stopniu zjawisko umocnienia, któremu towarzyszą zmiany w strukturze.Mogą
one być wywołane działaniem sił zewnętrznych w procesach technologicznych takich
jak:walcowanie, kucie, tłoczenie, przeciąganie, a także pod wpływem przemian
fazowych. Metal umocniony w stosunku do nieumocnionego charakteryzuje się
wyższymi własnościami wytrzymałościowymi tj.wyższą wytrzymałłością na rozciąganie
Rm, granicą plastyczności Re lub wyższą twardością. Natomiast własności plastyczne
takie jak: wydłużenie i przewężenie w wyniku umocnienia maleją.Umocnienie jest
wynikiem malejącej wraz z przyrostem naprężenia zdolności przemieszczania się
dyslkoacji na skutek blokowania ich przez inne dyslokacje oraz przeszkody takie
jak:atomy obce, granice ziarn, wydzielenia itd.
7. Podaj definicję liczby Poissona oraz przedział jej wartości. Scharakteryzuj
wielkości wchodzące w skład tej liczby.
Wartość bezwględna zwężenia względnego do wydłużenia względnego nazywamy
współczynnikiem odkształcenia poprzecznego lub liczbą Poissona.
Przykładowe wartości liczby Poissona dla różnych materiałów:
Materiał
r
Korek 0,00
Szkło 0,2-0,26
Stal
0,25-0,33
Miedź 0,30-0,34
Kauczuk
0,40-0,45
8. Opisz doświadczenie Hooke'a posługując się odpowiednim wykresem.
Przedstaw krzywe rozciągania na dla charakterystycznych materiałów.
Wlk. charakteryzujące własności wytrzymałościowe I plastyczne mateiałów można
wyznaczyć I obliczyć na podstawie statycznej próby rozciągania, która polega na
jednoosiowym rozciąganiu próbki ze stała szybkością aż do jej pęknięcia
Wytrzymałość na rozciąganie Rm, czyli naprężanie normalne w próbce obliczone jako
stosunek największej siły rozciągającej Fm, uzyskanej podczas próby, do pola
powierzchni przekroju początkowego próbki So.
Wyraźną granicę plastyczności Re jest naprężenie rozciągające w próbce, po
osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost jej wydłużenia przy ustalonej lub nieco
zmniejszonej sile rozciągającej.W przypadku braku cech wyraźnej granicy plastyczności
wywołująca w próbce umowne wydłużenie trwałe równe 0,2%.
9. Wymień i opisz metody badania twardości materiałów.
Statyczne metody pomiaru twardości polegają na wciskaniu penetratora w badany
materiał poza granicę sprężystośći, do spowodowania odkształcenień trwałych.Metody
Brinella, Vickersa, Rockwella.
M Brinnela-polega na statycznym wciskaniu kulki stalowej lub kulki z węglików
spiekanych o określonej średnicy z określoną siłą obciążającą w badany materiał, a
następnie pomiarze średnicy powstałego odcisku.
M Rockwella-polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał wgłębnika oraz
pomiarez trwałego przyrostu głębokości odcisku po odciążeniu.
M Vickersa- polega na wciśnięciu w metal diamentowego ostrosłupa o podstawie
kwadratu i kącie między przeciwległymi ścianami = 136 stopni.
10. Co to jest udamość materiału, opisz jak, i po co, się ją wyznacza.
Udarność jest to stosunek energii zużytej na złamanie próbki do pola powierzchni w
miejscu karbu.Polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadlowego Charpy’ego
próbki z karbem podpartej swobodnie na obu końcach i pomiarze energii jej złamania.
11. Wymień i scharakteryzuj własności użytkowe materiałów.
Własności materiałów to zespół cech określających relację tworzywa na działanie
czynników zewnetrznych.Właściwości materiałów możemy podzielić na:
fizyczne(przewodność elektryczna, przewodność cieplna, ciepło właściwe, własnośći
magnetyczne)
Mechaniczne(wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, wydłużenie,
przewężenie)
Technologiczne(decydują o przydatności materiałów do określonej obróbki)
chemiczne(szybkość rozpuszczania odporność na korozję)
12. Jaka jest różnica między roztworami stałymi różaowęzłowymi i
międzywęzłowymi.
W przypadku gdy atomy pierwiastka rozpuszczonego są usytuowane w sposób
nieuporządkowany w przestrzeniach międzywęzłowych sieci metalu rozpuszczalnika,
roztwór stały jest nazwany roztworem stałym międzywęzłowym. Gdy atomy metalu
rozpuszczonego zajmują przypadkowo dowolne węzły w sieci krystalicznej metalu
rozpuszczalnika, roztwór stały jest nazwany roztworem stałym różnowęzłowym.
13. Narysuj i opisz krzywą termiczną przemiany krystalizacji cieczy jedno i
dwuskładnikowej. Do czego służą krzywe termiczne przemian układów
dwuskładnikowych.
Na rys przedstawiono krzywe termiczne przemiany krystalizacji cieczy
jednoskładnikowej1 i dwuskładnikowej2.Widać wyraźnie że krzepnięcie cieczy
jednoskładnikowej odbywa się w stałej tempe.T1 Natomiast proces krzepnięcia cieczy
dwuskładnikowej odbywa się w zakresie temp T2 i T3.Pkt. przegięcia na tej krzywej
przeniesione na układ temperatura-zawartość składników wyznaczają linie likwidus (1
pkt.przegięcia) oraz solidus (2 pkt. Przegięcia)
Krzywe termiczne pozwalają na wyznaczenie układu równowagi fazowej stopu.
14. Od czego zależy szybkość krystalizacji. Opisz przebieg powstawania
krystalitów.
Szybkość procesu krystalizacji jest uzależniona od:szybkości zarodkowania, od ilości
zarodków krystalizacji tworzących się w ciągu jednostki czasu w jednostce objętości
cieczy oraz od liniowej szybkości zarodkowania.
Krystalizacja przebiega przez zarodkowanie i wzrost zarodków, Zarodkami krystalizacji
w fazie ciekłej są zespoły bliskiego uporządkowania o wlk. Większej od krytycznej, do
których przyłączają się kolejno następujące atomy. Natomiast zespoły bliskiego
uporządkowania o wlk.podkrytycznej, zwane embrionami, ulegają rozpuszczeniu w
cieczy.
15. Scharakteryzuj składniki obszarów jednofazowych układu metastabilnego
żelazo - węgiel.
Ferryt- roztwór stały, międzywęzłowy węgla w żelazie alfa.Ferrryt może rozpuścić max
0,0218%C w temp. przemiany eutektoidalnej 727C
Wysokotemperaturowy ferryt gamma-to roztwór stały węgla w wysokotemperaturowej
odmianie żelaza alfa.Wykazuje on większą rozpuszczalność węgla niż ferryt alfa (do
0,09%)ma również większy parametr sieci niż ferryt alfa.
Austenit –roztwór stały, międzywęzłowy węgla w żelazie gamma o maksymalnej
rozpuszczaloności węgla 2,11%. W warunkach równowagi nie może istnieć poniżej
temeratury (727C).Przemiana eutektoidalna przebieg zgodnie ze wzorem
γ
s<727C>alfa
p +Fe
3
C, co oznacza, że przy ochłodzeniu ustaenit o składzie punktu S(0,77%C) ulega
rozkładowi na mieszaninę eutekoidalną ferrytu o składzie punktu P i cementytu zwaną
perlitem.Przemiana ta występuje we wszystkich stopach o zawartości węgla wyższej od
pkt. P(0,0218%C). W stopach o zawartości węgla wyższej niż 2,11 przemianie
eutektoidalnej podlega również austenit wchodzący w skład ledeburytu, w wyniku czego
poniżej 727 C stop składa się z perlitu oraz cementytu i jest nazywa się ledeburytem
przemienionym.
16. Podaj charakterystyczne informacje dotyczące przemiany perytektycznej w
układzie Fe-Fe3C.
Przemiana perytektyczna przebiega zgodnie ze wzorem
δ
h
+L
b
<1495C>
γ
j
co oznacza że
przy chłodzeniu ferrytu
δ
o składzie pkt. H reaguje z roztworem ciekłym L o składzie pkt
B dając w wyniku austenit o składzie pkt.J Przemiana ta zachodzi w stopach o
zawartości węgla w zakresie między pkt H(0,09%) i B(0,53%)
17. Podaj charakterystyczne informacje dotyczące przemiany eutektycznej w
układzie Fe-FeiC.
Przemiana eutektyczna przebiega zgodnie ze wzorem L
c
<1148C>
γ
E
_Fe
3
C, co oznacza,
że przy chłodzeniu roztwór ciekły o składzie C(4,3%C) ulega rozkładowi na mieszaninę
eutektyczną złożoną z austenitu o składzie pkt E i cementytu, zwaną
ledeburytem.Przemiana ta zachodzi tylko w stopach o zawartości węgla wyższej od pkt
E(2,11%)
18. Cementyt w układzie Fe-FCjC występuje jako pierwotny, wtórny i
trzeciorzędowy. Z czego to wynika ?
Cementyt pierwotny- wydzielający się z roztworu ciekłego zgodnie ze zmienną
rozpuszczalnością węgla w cieczy wzdłuż lini CD.Cementyt wtórny- wydzielający się w
stanie stałym z austenitu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze
stałym
γ
wzdłuż lini ES. Cementyt trzeciorzędowy – wydzielający się w stanie stałym z
ferrytu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym alfa wzdłuż lini
PQ
19. Opisz przebieg krzepnięcia stopu o składzie pod, nad i eutektycznym na
wykresie Fe-Fe3C.
Chłodzenie stopu o składzie podeutektycznym. Krystalizacja rozpoczyna się od
wydzielania austenitu
γ
wzdłuż lini BC.Skład cieczy L zmienia się do odpowiadającego
pkt.C Po osiągnięciu temp. 1148C przebiega przemiana eutektyczna L>
γ
+Fe
3
C
1
Bezpośrednio z cieczy powstaje ledeburyt, czyli mieszanina eutektyczna złożona z
austenitu
γ
i cementytu wtórnego Fe
3
C
1
Podczas dalszego chłodzenia z przesyconego
austenitu wydzielają się kryształy cementytu wtórnego Fe
3
C
2
Skład austenitu przesuwa
się do odpowiadającego pkt.S Ochłodzenie stopu do tem.727C powoduje przemianę
eutektoidalną austenitu w perlit. Powstaje w ten sposób ledeburyt przemieniony. Poniżej
temp. 727C strukturę stopu stanowi perlit, ledeburyt przemieniony i cementyt wtórny.
Chłodzenie stopu o składzie nadeutektoidalnym. Wraz z ochładzaniem stopu do temp.
Odpowiadającej lini CD bezpośrednio z cieczy zaczynają się wydzielać kryształy
cementytu pierwotnego Fe
3
C
1
.W miarę dalszego chłodzenia stopniowo zwiększa udział
tych kryształów.Jednocześnie ciecz ubożeje w węgiel, aż do stężenia pkt. C W temp
1148C powstała ciecz krzepnie jako eutektyka
γ
+Fe
3
C
1
i powstaje ledeburyt. Dalsze
chłodzenie stopu do temp.727C wpływa na wydzielenie nadmiaru węgla z austenitu
ledeburycznego w postaci cementytu Fe
3
C
2
. W temp. 727C austenit przemienia się w
perlit, tworząc ledeburyt przemieniony Poniżej temp. Eutektoidalnej, strukturę stopu
stanowi ledeburyt przemieniony i cementyt pierwotny.
Chłodzenie stopu o składzie eutektycznym. Stop o składzie pktC (4,3%C) w temp.1148
ulega przemianie eutektycznej polegającej na tym że ciecz w tej temp. Zamienia się w
mieszaninę eutektyczną austenitu o składzie pkt.E i cementytu zwaną ledeburytem. Po
ochłodzeniu stopu do temp. 727C następuje przemiana eutektoidalna austenitu w
perlit>powstaje w ten sposób ledeburyt przemieniony>Stop o składzie 4,3%C w temp.
Pokojowej ma strukturę ledeburytu przemienionego.
20. Opisz przebieg krzepnięcia stopu o składzie pod, nad i eutektoidalnym na
wykresie Fe-Fe3C.
Chłodzenie stopu o składzie podeutektoidalnym>Obniżenie temp. Cieczy metalicznej do
temp. Odpowiadającej AB powoduje wydzielenie z cieczy kryształow ferrytu
wysokotemp.
γ
o udziale zwiększającym się, aż do osiągnięcia temp. 1495C W tej temp
przebiega przemiana perytektyczna L+
δ
>
γ
. Nadamiar cieczy w tym stopie decyduje o
uzyskaniu mieszaniany austenitu i cieczy L po zakończeniu przemiany
perytektycznej.Ciecz z tej mieszaniy przemienia się z kolei w kryszztały
austenitu.Poniżej lini JE wystepuje wyłącznie austenit
γ
Dalsze chłodzenie stopu do
temp. Odpowiadjącej lini GS powoduje zapoczątkowanie przemiany austenitu
γ
w ferryt
alfa.Skład austenitu przesuwa się do odpowiadającego pkt.S W temp. 727C przebiega
przemiana euetktoidalna utworzonego austenitu w perlit.Pozostała część osnowy stopu
stanowi ferryt, które skład przesuwa się do odpowiadającego pkt. P poniżej temp 727C
z przesyconego węglem ferrytu wydziela się cementytu trzeciorzędowy Fe
3
C
3
Struktura
stopu w temp pokojowej stanowią : ferryt, perlit i Fe
3
C
3
.
Chłodzenie stopu o składzie nadeutektoidalnym. Wraz z obniżeniem temperatury do
odpowiadającej linii BC, z cieczy bezpośrednio powstaje austenit. Jego udział stopniowo
zwiększa się w tym stopie w miarę dalszego chłodzenia. W temperaturze niższej od
odpowiadającej linii SE austenit uzyskuje pełne nasycenie węglem. Powoduje to
wydzielenie kryształów cementytu wtórnego Fe
3
C
2
. Skład austenitu zmienia się wzdłuż
linii SE do odpowiadającego pkt S. W temp. 727C następuje przemiana eutektoidalna
austenitu (
γ
) w perlit a wydzielony uprzednio cementyt wtórny Fe
3
C
2
nie ulega zmainie.
Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej strukturę stopu stanowi pelit i cementyt
wtórny.
Chłodzenie stopu o składzie eutektoidalnym. Wraz z obniżaniem temp. Do
odpowiadającej linii BC, z cieczy bezpośrednio powstaje austenit którego udział
zwiększa się stopniowo w miarę dalszego chłodzenia. W temperaturze niżej od
odpowiadającej linii JE występuje wyłącznie austenit. W temp. 727C zachodzi
przemiana eutektoidalna w wyniku której z austenitu o składzie pkt. S(0,77%C) i
cementytu, zwana perlitem i Poniżej temp. 727C strukturę stopu stanowi perlit.
21. W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplną stali.
Obróbka cieplna jest technologią obejmująca zespół zabiegów wywołujących
polepszenie własności mechanicznych i fizyko-chem, metalu i stopów, powodowane
zmianami struktury w stanie w stanie stałym w wyniku zmian temp, czasu oraz działania
ośrodka. Obróbka cieplna polega na nagrzaniu stali do odpowiedniej temp, wygrzaniu
w tej temp , a następnie chłodzeniu. Celem obróbki cieplnej jest uzyskanie
drobnoziarnistej struktury, a stad uzyskane wysokich własności wytrzymałościowych,
uzyskanie dużej twardości.
22. Co jest istotą przemiany martenzytycznej. Jaki musi być spełniony warunek jej
zajścia. Jak nazywa się powstała struktura i jakie są jej własności.
Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym
przechłodzeniu austenitu do temp. Ms, początku tej przemiany przy chłodzeniu z
szybkością większą od krytycznej V
k
. W wyniku tej przemiany powstaje martenzytu,
czyli przesycyny roztwór węgla w żelazie alfa .Przemiana martenzytyczna zachodzi pod
warunkiem ciągłego obniżania temp. w zakresie od temp początku przemiany Ms do
temp. Mf jej końca>Wartość Ms i Mf zależą od składu chemicznego austenitu i obniżają
się ze zwiększeniem stężenia węgla w austenicie oraz wszystkich niemal dodatków
stopowych z wyjątkiem Al. I Co. Podczas przemiany martenzytycznej następuje
skoorodowane przeniesienie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedzicznych
z austenitu. W wyniku przemiany martenzytycznej w stalach mogą utworzyć się dwa
rodzaje martenzytu: listowy i płytkowy.Utworzą martenzyt jest fazą bardzo twardą, ale
jednocześnie bardzo ktruchą.
23. Na czym polega odpuszczanie i w jakim celu ten rodzaj obróbki przeprowadza
się. Czy zmieni się struktura stali zahartowanej poddanej następnie wysokiemu
odpuszczaniu ?
Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temp. niższej od A
c1
,
wygrzaniu w tej temp. i ochłodzeniu do temp. pokojowej.W zależności od temp.
odpuszczanie może być niskie, średnie i wysokie.Odpuszczanie niskie jest wykonywane
w temp 150-200Cm celem tej operacji jest usunięcie naprężeń hartowniczych z
zachowaniem dużej twardości, wytzrymałością i odpornością na
ścieranie.Odpuszczanie średnie (250-500Cels) Celem tej operacji jest zachowanie
dużej wytrzymałości i sprężystości, przy niewielkim obniżeniu twardości.Odpuszczanie
wysokie (500-A
c1
) ma na celu osiągnięciu możliwie dobrych własności plastycznych
stali. Martenzyt wysokoodpuszczony nie jest przesycony węglem i charakteryzuje się
bardzo małą gęstością dyslokacji, stając się podobny do ferrytu.Występujące w nim
wydzielenia cementytu stają się w dużej mierze skoagulowane.Połączone operacje
hartowania i wysokiego odpuszczania nazywamy ulepszaniem cieplnym.
24. Na czym polega wyżarzanie zupełne stali, czym różni się od wyżarzania
zmiękczającego. Dlaczego dla stali nadeutektoidalnej przeprowadza się
wyżarzanie niezupełne. W jakim celu przeprowadza się wyżarzanie
rekrystalizujące.
Wyżarzanie zupełne stali polega na jej nagrzaniu do temp, o 30-50C wyżej od Ac
3
, Ac
m
(liniaGSE), wygrzaniu w tej temp, i następnym bardzo wolnym chłodzeniu, np. z piecem
w zakresie temp, miedzy Ac
3
i Ac
m
a Ac
1
. Dalsze studzenie może odbywać się na
powietrzu. Ten rodzaj wyżarzania prowadzi do wytworzenia struktury zbliżonej do stanu
równowagi. Ma ona na celu zmniejszenie twardości i naprężeń wewn, oraz zwiększenie
ciągliwości stali. Wyżarzanie zmiękczajace polega na nagrzewaniu stali do temp,
zbliżonej do Ac
1
wygrzaniu w tej temp, bardzo wolnym chłodzeniu do temp, ok.600C i
następnie dowolnym chłodzeniu do temp, otoczenia . w wyniku tej operacji strukturę
stali stanowi cementyt kulkowy w osnowie ferrytu . Wyżarzanie rekrystalizujące usuwa
umocnienie metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno, powoduje
zmniejszenie twardości i wytrzymałości oraz zwiększenie ciągliwości metalu co
umożliwia dalszą obróbkę plastyczną na zimno.
25. Na czym polega stabilizowanie. Jakiego typu urządzenia wymagają
stosowania materiału uprzednio stabilizowanego.
Stabilizowanie polega na chłodzeniu stali bezpośrednio po hartowanie do temp, niższej
od 0C, wychładzaniu w tej temp, a następnie nagrzaniu do temp, pokojowej. Obróbka ta
umożliwia zmniejszanie udziału austenitu szcvątkowego w strukturze stali powodując
zwiekszenie udzialu martenzytu.dzięki tej obróbce uzysjue się stabilizacje wymiarów
obarabianych przedmiotów najczęściej są jej poddawaane sprawdziany i narzędzia
pomiarowe
26. W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplno-chemiczną. Wymień rodzaje.
-Obróbka cieplno-chemiczna stali polega na wzbogaceniu w węgiel lub azot
powierzchniowej warstwy przedmiotu z miękkiej stali. Zabieg ten odbywa się w
środowisku chemicznym przez dyfuzję węgla lub azotu w głąb stali w wysokiej temp. W
wyniku tego procesu otrzymuje się twardą powierzchnię zewnętrzną oraz miękki i
ciągliwy rdzeń. Do najważniejszych rodzajów obróbki cieplno-chemicznej, należą:
nawęglanie, azotowanie i cyjanowanie.
27. Wymień główne rodzaje stali węglowych i ich zastosowania.
-Stale węglowe dzielą się ze względu na przeznaczenie:
stale konstrukcyjne zwykłej jakości, wyższej jakości
stale łożyskowe, stale sprężynowe
stale narzędziowe i stale szczególnego przeznaczenia
28. Dane są następujące gatunki stali:St4, St4X, St7.Jakiego typu jest to stal.
własności mechaniczne poszczególnych gatunków, który z nich najlepiej nadaje
się do głebokiego tłoczenia(np. karoserii samochodowych lub elementów osłon
urządzeń)
-Są to stale węglowe konstrukcyjne, cyfry symbolizują wytrzymałość i wydłużenie stali z
zakresu od 300-870 MPa (większym cyfrom odpowiada większa wytrzymałość i
mniejsze wydłużenie) Litera X oznacza – stal nieuspokojoną(nieotlenioną)
Stal która najlepiej nadaje się do głębokiego tłoczenia elementów karoserii
samochodowych lub osłon urządzeń jest to St4
St4=St4X - –stal węglowa konstrukcyjna,Rm=400-580Mpa, Re=215-275Mpa, A5=15-
22%
St7–stal węglowa konstrukcyjna, Rm=650-870Mpa, Re=325-365Mpa, A5=8-11%
29. Dana jest stal 09, 40 i N9.Jakie są struktury tych stali i własności
mechaniczne. Jaki rodzaj obróbki cieplnej można zastosować aby polepszyć te
własności.
09(A) – stal konstrukcyjna(do nawęglania) 0,07-0,13%C, 0,3-0,6%Mn, 0,15-0,4%Si,
≤
0,035%P,
≤
0,035%S, Rm=450-800Mpa, Re
≥
270Mpa, A5
≥
14%
40 – stal węglowa konstrukcyjna do normalizowania, ulepszania cieplnego lub
hartowania powierzchniowego, 0,37-0,44%C, 0,5-0,8%Mn, 0,1-0,4%Si,
≤
0,04%P,
≤
0,04%S, Rm=570Mpa, Re
≥
335Mpa, A5
≥
19%
N9 – stal węglowa narzędziowa głęboko hartująca, 0,65-0,74%C, 0,15-0,35%Mn, 0,15-
0,35%Si,
≤
0,03%P,
≤
0,03%S,
≤
0,25%Cu i Ni, twarda, odporna na ścieranie, mała
hartowność i obniżenie twardości po podgrzaniu powyżej 200
30. W jakim celu stosowane są składniki stopowe
Składniki stopowe stosowane są w celu zmiany struktury stali, warunków obróbki
cieplnej oraz zmieniają własności mechaniczne w temperaturze pokojowej i
podwyższonej. Prawie wszystkie składniki(pierwiastki) stopowe powodują przesunięcie
punktów krytycznych układu równowagi fazowej Fe-C (Fe-Fe
3
C)
31. Charakterystyczne, ze względu na ich własności, dodatki stopowe to Ni, Cr,
Mn, W, Si. Podaj typowe rodzaje i zastosowania stali zaw. te składniki.
Stal 40H – stal konstrukcyjna stopowa do ulepszania cieplnego. Zawiera około 0,4% C i
około 0,7%Mn stosowana jest na silinie obciążone wały, osie, korbowody , przekładnie
zębate i inne części maszyn.
Stal 605GH stal konstr.stopowa sprężynowa. Zawiera 0,6%C 1%Mn 1.2%Si. Stosowana
jest na silnie obciążone sprężyny
Stal SK 10V stal szybkotnąca zawiera okjoło 1,2 %C 4%Cr 10%W 3%V i 10%Co
przeznaczona jest na wysoko dajne frezy noże tokarskie frezarskie.
Stal 0H18N9 stal chromowoniklowa odporna na korozję.Zawiera mniejwięcej 0,07%C
18%Cr 9%Ni. Stal odporna na korozję atmosferyczną wodną roztwory NH
3
dodatkowo
odporna na działanie kwasów nie organicznych i wody morskiej i stosowana w
przemyśle spożi chem.
32. Jakie wymogi musi spełniać stal narzędziowa. Czym różnią się stale nisko i
wysoko stopowe narzędziowe. Jakie są charakterystyczne cechy stali
szybkotnącej.
Duża twardość po zahartowaniu, odporność na zużycie, ciągliwość, niewrażliwość na
przegrzanie, mała odkształcalność przy hartowaniu.
Stale nisko i wysoko stopowe narzędziowe różnią się: stal niskostopowa nie jest
odporna na korozję w atmosferze powietrza i wielu innych środowiskach
Cechy charakterystyczne: stal twarda, odporna na wysoką temperaturę, posiada
zdolność skrawania przy szybkościach skrawania i grubościach wióra wywołujących
nagrzewanie się narzędzi aż do ok. 600
o
C.
33. Dane są dwa gatunki stali: 20HG i H25N20S2. Jaka jest struktura i
przeznaczenie, ile zawierają węgla składników stopowych
20HG-stal stopowa konstrukcyjna C 0,17-0,22%, Mn 1,1-1,4, P i S max0,035%, Cr 1-
1,3%, Ni max0,3% - strukt: niskoodpuszczony martenzyt
H25N20S2- stal żaroodporna i żarowytrzymała, struktura austenityczna, stos: na silnie
obciążone częsci w przem. Naftowym chemicznym szklarskim do wysokich temp., do
pieców kotłów
34. Podaj typ, skład (w tym fosforu i siarki) i przeznaczenie następujących stali:
15H, 60S2, SW18, H18N8, 11G12(stal Hadfielda)
15H – 0,12-0,18 C do 0,035 P i 0,035 S – stal stopowa konstrukcyjna
SW18 – 0,75-0,85 C do 0,03 P do 0,03 S 17-19% W– stal stopowa szybkotnąca
wolframowa, na narzędzia skrawające z dużą prędkością
60S2 – 0,57-0,65 C do 0,04 P do 0,04 S 1,5-1,8% Si – stal stopowa sprężynowa
krzemowa, do wyrobu sprężyn i resorów
11G12 – 1-1,3 C i 11-14% Mn-STAL HADFIELDA Charakterystyka: wybitna odporność
na ścieranie, duża odporność na uderzenia, odporność na zużycie, zła obrabialność i
skłonność do gruboziarnistości, struktura austenityczna przy próbach obróbki pod
wpływem dużych miejscowych naprężeń zamienia się w martenzytyczną.
Zastosowanie: części gąsienic do traktorów i czołgów, kosze i chwytaki do koparek,
rozjazdy tramwajowe i kolejowe
35. Co to jest korozja międzykrystaliczna. W jakich stalach występuje i jak można
jej przeciwdziałać.
-Korozja międzykrystaliczna powstaje na granicy ziaren metalu po nieprawidłowej
obróbce cieplno-chemicznej, tworzy się w miejscach znacznego obniżenia Cr. Poniżej
12%.
Korozji międzykrystalicznej zapobiega się przez obniżenie zawartości „C” < 0,07% C lub
wprowadzenie Tytanu w ilości czterokrotnej procentowej zawartości węgla.
36. Co to jest staliwo, jakie ma zastosowania. Podaj rodzaje staliwa.
-Staliwo jest to stop żelaza z węglem o udziale węgla do 2,11% odlewane do form
odlewniczych celem uzyskania gotowego przedmiotu użytkowego. Staliwo podobnie jak
stal dzielimy na węglowe i stopowe.
Staliwo węglowe: twardość i wytrzymałość zależy od struktury występującej w stopie.
Oznaczenie staliwa to dwie trzycyfrowe liczby. XXX-YYY gdzie X to Re a Y to
RmNp.200Mpa-200Mpa
Wyroby ze staliwa możemy poddawać obróbce cieplnej zwłaszcza wyżażaniu
zupełnemu lub zmiększającemu.
Staliwo stopowe:zawiera celowo wprowadzone dodatki nadające odlewowi wymagane
właściwości np. L18H2N (0,18% węgla, 2% chromu i 1% molibdenu)
Zastosowanie: szyny kolejowe (Haldfielda), cześci młynów kulowych, szczęki łamaczy
kamieni, kasy pancerne, gąsienice czołgów.
37. Dane są staliwa: 230-450 i 270-480. Podaj własności mechaniczne tych staliw,
które staliwo zawiera więcej węgla.
oba tyle samo wegla= 0,25%C
230-450 –Re=230Mpa Rm=450Mpa A5=22% Z=31%, KV=45J
270-480 –Re=270Mpa Rm=480Mpa A5=18% Z=25%, KV=22J
38. Podaj klasyfikację żeliw. Omów cechy charakterystyczne żeliwa szarego oraz
dziedziny jego stosowania.
-Żeliwa dzielimy na: żeliwo szare, białe, modyfikowane, szare sferoidalne, stopowe,
chromowe, wysoko manganowe, niklowe.
Żeliwo szare oznacza się symbolem ZI w połączeniu z trzycyfrowym znakiem,
określającym minimalną wytrzymałość na rozciąganie. Ma ono dobre właściwości
odlewnicze, dużą wytrzymałość na ściskanie i małą udarność. Wytrzymałość na
rozciąganie waha się w granicach 100-400 Mpa, a twardość HB=190-290. Gęstość
wynosi 6,67-7,4 g/cm
3
, temp. topnienia 1135°C-1400°C.
Żeliwo szare dzieli się na osiem gatunków: Zl100, Zl150, Zl200, Zl250, Zl300, Zl350,
Zl400, Zl X. Żeliwo X oznacza żeliwa szare bez odbioru na wytrzymałość na
rozciąganie.
Zastosowanie: np. Zl150 jest używane na mało obciążone części, jak pokrywy i osłony.
Z żeliwa Zl250 wykonuje się kadłuby silników, obudowy skrzyni biegów.
Z Zl300 wykonuje się koła zamachowe, tarcze dociskowe sprzęgieł, prowadnice
zaworów.
39. Omów cechy charakterystyczne żeliwa sferoidalnego oraz dziedziny jego
stosowania.
-Żeliwo szare sferoidalne powstaje przez dodanie magnezu lub ceru albo obu tych
składników do ciekłego żeliwa. W rezultacie następuje wydzielenie grafitu w postaci
kulkowej. Żeliwa tego rodzaju charakteryzują się znaczną ciągliwością przy dość dużej
wytrzymałości oraz dobrej lejności i obrabialności.
Wytrzymałość na rozciąganie żeliwa sferoidalnego wynosi do 800 Mpa, a twardość 300
HB, czyli właściwości są zbliżone do stali. Z żeliwa sferoidalnego wykonuje się koła
zębate, cylindry silników spalinowych, wały korbowe, wały rozrządu, pierścienie tłokowe.
40. Omów rodzaje żeliwa ciągliwego, sposoby otrzymywania, stukturę i
zastosowania.
-Żeliwo ciągliwe otrzymuje się przez długotrwałe wyżarzanie odlewów z żeliwa białego.
Żeliwo to ma również właściwości zbliżone do stali.
Żeliwo ciągliwe dzielimy na trzy rodzaje:
a) żeliwo ciągliwe białe-otrzymuje się przez wyżarzanie w atmosferze odwęglającej-
struktura tego żeliwa składa się w zasadzie z ferytu(prawie czyste żelazo) a jego
przełom jest biały.
b) Żeliwo ciągliwe czarne-otrzymuje się przez wyżarzanie w atmosferze obojętnej,
stuktura tego żeliwa skląda się w zasadzie z osnowy ferrytycznej i wydzielin tzw.
grafitu żarzenia, a jego przełom jest czarny
c) Żeliwo ciągliwe perlityczne-otrzymuje się przez wyżarzanie w atmosferze
obojętnej nie doprowadzając jednak do końca procesu grafityzacji pozostawiając
węgiel w postaci cementytu eutektoidalnego. Struktura tego żeliwa składa się z
perlitu z wydzielinami grafitu żarzenia, przy czym zwykle wokół wydzielin grafitu
występują niewielkie ilości ferrytu. Przełom żeliwa jest srebrzystobiały.
Z żeliwa ciągliwego wykonuje się obudowy mechanizmu różnicowego i przekładni
kierowniczych, służy również do wyrobu części armatury wodociągowej, kanalizacyjnej i
gazowej.
41. Wymień podstawowe metale lekkie, ich własności oraz dziedziny zastosowań
tych metali i ich stopów.
Do metali lekkich zaliczamy: Tytan, lit, sód, potas, rubid, wapń, magnez, beryl, cez, glin,
bar. Tylko magnez, beryl, glin i tytan, jako trwałe w warunkach atmosferycznych,
znajdują zastosowania konstrukcyjne.
Tytan jest dodatkiem do stali, jego stopy stosowane są w konstrukcjach pojazdów
kosmicznych, samolotów, statków, w metalurgii jako odtleniacze. Stos: narzędzia
i implanty chirurgiczne narzędzia skrawające, aparatura laboratoryjna. Stalowoszary,
lekki, twardy, wytrzymały mechanicznie metal, gęstość 4,5 g/cm
3
, temperatura topnienia
1668°C. Tworzy dwie odmiany alotropowe. Łatwo pochłania gazy.
Magnez jest srebrzystobiałym metalem o gęstości 1,74 g/cm
3
(najlżejszy z metali
trwałych w war atmosf) i temp topnienia 650°C. do produkcji lekkich stopów, np.
elektronu oraz wyrobu sztucznych ogni
Beryl jest srebrzystobiałym metalem, twardym i kruchym, gęstość 1,85 g/cm
3
, temp
topnienia 1280°C. Metaliczny beryl stos w technice jądrowej do wytwarzania okien
przepuszcza promieni X oraz osłon pochłaniających strumienie neutronów. Beryl może
służyć także jako dodatek do stopów innych metali.
Glin jest srebrzystobiałym, kowalnym i ciągliwym metalem, o własnościach
amfoterycznych, gęstość 2,7 g/cm
3
, temp topnienia 660°C. stos w przemyśle lotniczym
i samochodowym. Metaliczny glin służy do produkcji przedmiotów codziennego użytku,
przewodów elektrycznych, aparatury chemicznej, zwierciadeł teleskopowych, folii
stosowanej powszechnie do pakowania.
42. Wymień podstawowe metale ciężkie, ich własności oraz dziedziny zastosowań
tych metali i ich stopów.
Metale ciężkie, metale o gęstości większej od umownie przyjętej granicy, najczęściej
4,5 g/cm
3
. Większość znanych metali należy do metali ciężkich (np. ołów, kadm, chrom,
miedź, nikiel i rtęć). Największą gęstość, w warunkach standardowych, wykazują: iryd
(22,61 g/cm
3
), osm (22,57 g/cm
3
), platyna (21,41 g/cm
3
), ren, neptun, pluton, złoto,
wolfram oraz uran.
Ołów jest typowym metalem o barwie szarej, miękkim, plastycznym, krystalizuje
w układzie regularnym. Gęstość 11,34 g/cm
3
, temp topnienia 327,4°C. Wszystkie
związki są trujące. stos: płyty akumulatorowe, osłony kabli elektrycznych, śrut, elementy
pocisków. Arkusze ołowiane w konstrukcji dużych budynków chronią przed wibracjami
i hałasem.
Kadm srebrzystobiałym metalem, o gęstości 8,65 g/cm
3
i temp topnienia 321°C. Stos:
w produkcji stopów, do sporządzania powłok ochronnych (kadmowanie) i do produkcji
akumulatorów.
Chrom jest twardym, srebrzystoniebieskim metalem, gęstość 7,19 g/cm
3
, temp
topnienia 1890°C. Chrom to składnik stali specjalnych, char się wyższą odpornością
mechaniczną i chemiczną, służy do wytwarzania powłok galwanicznych.
Miedź jest ciągliwym i kowalnym metalem o czerwonym połysku, najlepszy, po srebrze,
przewodnik ciepła i elektryczności. stos: do wyrobu przewodów elektrycznych, blach
miedzianych.
43. Dany jest stop AlZn6Mg2Cu. Jaka jest jego nazwa, jakie własności, gdzie
znajduje zastosowanie. Podaj udziały wszystkich składników tworzących ten
stop.
AlZn6Mg2Cu – duraluminium, 5-7%Zn, 1,8-2,8%Mg, 1,4-2%Cu, 0,2-0,6%Mn, 0,1-
0,25%Cr; ulegają starzeniu po kt. Rm=430Mpa, Stosowane na obciążone elementy
konstrukcji lotniczych, pojazdów mechanicznych i maszyn.
44. Dane są stopy CuZn15 i CuNi25. Jakie są ich nazwy, jakie własności, gdzie
znajdują zastosowanie. Podaj udziały wszystkich składników tworzących ten
stop.
CuZn15 – mosiądz dwuskładnikowy, podatny do obróbki plastycznej na zimno, odporny
na korozję naprężeniową, dobrze lutowany; Na wężownice, membrany, rurki
manometryczne; Cu 84-86%, Zn ok.15%
CuNi25 – miedzionikiel Ni 24-26%, Cu ok.75%, Mn 0,1-0,5%; bardzo dobra odporność
na ścieranie i korozję, Monety
45. Dane są stopy CuSn8 i CuBe2Pb. Jakie są ich nazwy, jakie własności, gdzie
znajdują zastosowanie. Podaj udziały wszystkich składników tworzących ten
stop.
CuSn8 – Brąz cynowy: Sn 7,5-8,5%, P 0,01-0,35%, Cu ok92%; własności
wytrzymałościowe i sprężyste bardzo wysokie, duża odporność na korozję i ścieranie,
dobrze skrawalny podatny do lutowania, spawania i obróbki plastycznej na zimno:
Sprężyny, membrany, sita papiernicze, rurki manometryczne.
CuBe2Pb – Brąz specjalny berylowy Pb 0,2-0,6% Be 1,8-2,1%, Cu ok98%; b.wysokie
właściwości wytrzymałościowe i sprężyste b.duża odporność na korozję i ścieranie,
podwyższona skrawalność, brak iskrzenia; Sprężyny, elem. Sprężynujące i narażone na
ścieranie narzędzia nieiskrzące
46. Dany jest stop SnSb11Cu6, jaka jest jego nazwa, jakie własności, gdzie
znajduje zastosowanie. Podaj udziały wszystkich składników tworzących ten stop.
SnSb11Cu6–babbit 11%Sb, 6%Cu reszta Sn
Stos:panewki łożysk ślizgowych pracujących przy obiążeniach stat i dynamicznych o
dużym natężeniu i średnich prędkościach obwodowych zaleta jets odpornośc na
ścieranie wynikająca z obecności twardych kryształow występujących w miękkiej
osnowie
47. Wymień rodzaje wyrobów ceramicznych, jakimi własnościami się różnią, jakie
jest ich zastosowanie.
Ceramika to materiały składające się w stanie stałym z substancji nieorganicznych
otrzymywanych przez spiekanie. Większość z nich to tlenki lub związki chemiczne metali
z: azotem, węglem, borem itp. Materiały ceramiczne, tj. wapień, piaskowiec, granit
zwane ceramiką naturalną, to najtrwalsze materiały konstrukcyjne. Tworzywa
ceramiczne przeznaczone na dachówki, cegły, wyroby garncarskie są wytwarzane z
gliny formowanej w stanie wilgotnym, a potem suszonej i spiekanej.
Na narzędzia skrawające stosuje się diament, korund, węglik i azotek krzemu, sialony
(cechujące się dużą gęstością i trwałością), dwutlenek cyrkonu, a zastosowanie w bu-
downictwie znalazł cement (mieszanina wapna, krzemionki i korundu)
Do ceramiki specjalnej należą materiały dla elektroniki, tworzywa ogniotrwałe oraz
do celów medycznych. Tworzywa ceramiczne odznaczają się odpornością na wstrząsy
cieplne, na działanie wysokiej temperatury i czynników chemicznych, dobrymi
właściwościami mechanicznymi, dielektrycznymi i dużą twardością.
48. Jakie wymogi powinien spełniać materiał ogniotrwały.
Nie powinny mięknąć i roztapiać się w wysokiej temperaturze ani pękać, gdy następuje
zmiana temperatury, wykazywać małą rozszerzalność cieplną i odporność na działanie
czynników chemicznych.
49. Wymień rodzaje materiałów ogniotrwałych i krótko je scharakteryzuj (budowa
własności eksploatacyjne).
Kwaśne zasadowe i obojętne
•
Kwaśne (krzemionkowe, kwarcowo- szamotowe, szamotowe) za podstawowy składnik
mają SiO2, który charakteryzuje się wielopostaciowością (materiały krzemionkowe).
Wyróżnia się 3 odmiany krystaliczne: kwarc, trydymit i krystobalit.
•
Zasadowe (magnezytowe, dolomitowe, forsterytowe, magnezytowo- krzemianowe,
wapienne) charakteryzują się bardzo dużą ogniotrwałością i dużą odpornością na
korozję pod wpływem żużli zasadowych i żelazistych.
•
Obojętne (chromitowe, chromowo- magnezytowe, węglowe, z węglika krzemu SiC)
odznaczają się obojętnością chemiczną w stosunku do stopionych żużli, soli i metali,
które nie reagują z węglem, ulegają natomiast wypalaniu w gazowych ośrodkach
utleniających w temperaturze powyżej 400
°
C.
50. Wymień podstawowe rodzaje materiałów budowlanych i krótko je
scharakteryzuj.
Głównymi materiałami ceramicznymi zaliczającymi się do tej grupy są: cegła, cement i
beton.
Cegła jest to materiał budowlany, najczęściej w kształcie prostopadłościanu,
wytwarzany z gliny i piasku lub innych surowców mineralnych. W procesie wypalania
uzyskuje on wytrzymałość mechaniczną i odporność na działanie atmosfery. Cegła
wapienno- piaskowa otrzymuje te właściwości w procesie działania pary wodnej pod
ciśnieniem.
Cement jest rodzajem spoiwa hydraulicznego, twardniejącego po rozrobieniu z wodą i
po utwardzeniu. Służy do przygotowywania zapraw murarskich i betonów.
Betony są to specyficzne kompozyty składające się z kruszywa i piasku, związane ze
sobą spoiwem. Takim spoiwem jest zazwyczaj zaczyn cementowy, ale stosuje się też
asfalt lub polimery. Ze wzglądu na gęstość pozorną rozróżniamy: Beton ciężki, beton
zwykły i beton lekki.
51. Wymień podstawowe własności elastomerów i termoplastów oraz wskaż
miejsca ich zastosowań.
Wyróżniamy dwa rodzaje polimerów biorąc pod uwagę ich właściwości użytkowe i
technologiczne:
•
Elastomery- Grupa tworzyw polimerycznych, kt. po dużym odkształceniu wykazują w
temp. pokojowej zdolność do prawie natychmiastowego powrotu do postaci
pierwotnej lub do niej zdjęciu (gumy) poliizopren (produkcja opon samochodowych),
polibutadien (produkcja opon samochodowych), polichloropren (produkcja kabli
elektrycznych, uszczelek)
•
Termoplasty odznaczają się zwykle budową liniową, łatwo miękną podczas
ogrzewania i twardnieją po ostygnięciu. Nawet używane wiele razy nie ulegają
degradacji chem. Ani zanikowi plastyczności i zdolności do formowania , co daje
możliwość przetwarzania odpadów. polietylen (PF; produkcja materiałów na
opakowania art. Przemysłowych i spożywczych; produkcja art. gosp. dom.),
polichlorek winylu (PVC; twardy do produkcji rur; miękki na osłony izolacyjne,
wykładziny podłogowe), poliwęglany (PC; elektrotechnika, elektronika, samochody,
art. gosp. dom.)
52. Podaj własności oraz zastosowania tworzyw fenolowych i aminowych. W
jakiej postaci są najczęściej stosowane.
Tworzywa fenolowe i aminowe stanowią grupę duroplastów termoutwardzalnych.
Charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, dielektrycznymi
i termicznymi. Fenoplasty w postaci żywic lanych wykorzystuje się do wyrobu galanterii,
uchwytów narzędzi, form; w postaci tłoczyw: wyroby powszechnego użytku, części
elektrotechniczne, obudowy aparatów telefonicznych, radiowych i fotograficznych,
z tłoczyw zawierających azbest i opiłki metalowe wykonuje się okładziny cierne
hamulców i sprzęgieł. Aminoplasty znajdują zastosowanie m.in. jako kleje, środki
impregnujące, spoiwa do płyt wiórowych, lakiery chemoutwardzalne, produkuje się
z nich także artykuły gospodarstwa domowego i elektrotechniczne (łatwo się barwią).
wykorzystywane do impregnowania tkanin, wyrobu lakierów, laminat.
53. Podaj własności oraz zastosowania żywic poliestrowych i epoksydowych.
Żywice poliestrowe Służą do wyrobu lakierów, klejów, części maszyn, sprzętu
sportowego, galanterii, elementów wyposażenia samochodów. Rozpuszczone
w styrenie służą jako lakiery do mebli. Charakteryzują się dobrymi właściwościami
mechanicznymi i dielektrycznymi, odpornością na działanie kwasów i zimnej wody;
nazwa handlowa: polimal
Żywice epoksydowe stosowane są w postaci lanej (do odlewania i impregnacji,
hermetyzacji elementów urządzeń elektrotechnicznych itp.), laminatów na podłożu
włókien szklanych, do produkcji klejów do łączenia metali oraz do produkcji lakierów
antykorozyjnych i izolacyjnych. Żywice epoksydowe charakteryzują się m.in. doskonałą
przyczepnością niemalże do wszystkich tworzyw, zwłaszcza do metali, dobrymi
własnościami mechanicznymi i elektrycznymi, odpornością na działanie czynników
atmosferycznych i chemicznych.
54. Czym są epidiany. Jakie jest ich zastosowanie.
nazwa ogólna przyjęta dla żywic epoksydowych oraz wyrobów na bazie tych żywic.
Stosowane są w postaci lanej (do odlewania i impregnacji, hermetyzacji elementów
urządzeń elektrotechnicznych itp.), laminatów na podłożu włókien szklanych, do
produkcji klejów do łączenia metali oraz do produkcji lakierów antykorozyjnych
i izolacyjnych.
55. Podaj własności i zastosowanie silikonów.
Wykazują dużą odporność termiczną, odporność na utlenianie, doskonałe własności
elektroizolacyjne, hydrofobowość. Jednocześnie mają stosunkowo małą wytrzymałość
mechaniczną. Rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych.
Z silikonów otrzymuje się: oleje, smary, pasty, kauczuki, żywice, folie, lakiery
hydrofobowe, materiały elektroizolacyjne, media (ośrodki przewodzące) w wymiennikach
ciepła, środki do impregnacji tkanin.
56. Co nazywamy kompozytem. Omów podstawowe rodzaje kompozytów.
Kompozyty to tworzywa składające się z co najmniej 2 składników o różnych
właściwościach w taki sposób, że ma właściwości lepsze i (lub) nowe (dodatkowe) w
porównaniu z właściwościami poszczególnych składników lub w porównaniu z sumą
właściwości tych składników.
Ważnym wskaźnikiem budowy kompozytu jest stosunek objętościowego lub masowego
udziału w nim materiału zbrojącego. Może on występować jako cząstki lub włókna.
Wyróżnia się:
•
Kompozyty zbrojone dyspresyjnie- faza zbrojąca występuje w postaci cząstek poniżej
1
µ
m (stop Ni- Cr używany na turbiny gazowe).
•
Kompozyty zbrojone cząstkami- cząsteczki mają wymiar od kilku do kilkuset
mikrometrów.
•
Kompozyty zbrojone włóknami- włókna o bardzo małej średnicy, przeważnie poniżej
100
µ
m.
Kompozyty w zależności od osnowy można podzielić na:
•
Kompozyty o osnowie metalowej- osnowę stanowią stopy metali z 3 grup:
-
Stopy metali lekkich (przemysł samochodowy i lotniczy)
-
Stopy srebra i miedzi o dobrych właściwościach cieplnych i elektrycznych
-
Stopy niklu ołowiu i cynku
•
Kompozyty o osnowie ceramicznej- materiały budowlane, hutnicze i stosowane w
elektronice
•
Kompozyty o osnowie polimerowej- żywice termoutwardzalne (fenoplasty i
aminoplasty), silikony, duroplasty chemoutwardzalne, tworzywa termoplastyczne
57. Omów metodę bezpośrednią i pośrednią otrzymywania kompozytów o
osnowie metalowej. Jakie są ich własności i typowe zastosowania.
Metoda bezpośrednia: - metoda kierunkowej krystalizacji stopów eutektycznych.
Wykorzystuje się prawidłowość, że w procesie krzepnięcia stopu eutektycznego obie
fazy struktury kompozytowej powstają jednocześnie ze stanu ciekłego. Typowa
struktura otrzymanego w ten sposób kompozytu ma postać równolegle zorientowanych
włókien (słupków, płytek) rozmieszczonych równomiernie w osnowie stopu. Metodą
kierunkowej krystalizacji wytwarza się kompozyty na osnowie: aluminium, żelaza,
kobaltu, tytanu i niklu. Zastosowanie: na łopatki turbin i dysze w silnikach odrzutowych.
Metoda pośrednia: - obejmuje ona technologie z ciekłą osnową i technologie obróbki
plastycznej. Wszystkie technologie tej grupy wymagają odrębnego przygotowania
osnowy i zbrojenia. Cykl technologiczny jest na ogół bardzo złożony i wymaga
spełnienia wielu warunków.