Rodzaje geometrycznych defektów sieci krystalicznych
Defekty punktowe  na przykład nie obsadzone położenie atomowe (wakancja).
Defekty liniowe  nazywane dyslokacjami mają podstawowe znaczenie w odkształceniu plastycznym materiału krystalicznego.
Defekty powierzchniowe  sÄ… dwuwymiarowymi zaburzeniami struktury krystalicznej.
Hartowanie
Rodzaj obróbki cieplnej, której celem jest uzyskanie struktury o większej twardości.
Polega na ogrzewaniu stali do temperatury stanu austenicznego, wygrzewaniu w tej temperaturze w celu uzyskania jednakowej temp. W
całej masie, a następnie bardzo szybkim chłodzeniu.
Rodzaje hartowanie: zwykłe, stopniowe, izotermiczne, powierzchniowe
Odpuszczanie - cel przebieg zagrożenia
Rodzaj obróbki cieplnej stali wcześniej zahartowanej, w celu usunięcia naprężeń hartowniczych oraz zmiany właściwości fizycznych
zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie poziomu udarności.
Polega na ogrzaniu stali zahartowanej do odpowiedniej temperatury, wygrzewaniu w tej temperaturze, a następnie ochłodzeniu. W czasie
odpuszczania całość lub część martenzytu zawartego w zahartowanej stali rozpada się, wydzielając bardzo drobne ziarna cementytu.
Rodzaje materiałów inżynierskich charakterystyka
·ð Metale i ich stopy(stopy żelaza, miedzi aluminium, niklu, tytanu):
o Sztywność
o Ciągliwość
o Odporność na pękanie
o Dobra przewodność elektryczna i cieplna
o Stopy mają dużą wytrzymałość(czyste metale nie)
o Mała odporność chemiczna
o A
atwo ulejÄ… korozji
·ð MateriaÅ‚y ceramiczne i szkÅ‚a(tlenki i zwiÄ…zki chemiczne metali z takimi pierwiastkami jak C, N, P i S):
o Wytrzymałość szczególnie na ściskanie
o Odporne na korozjÄ™
o Odporność na wysokie temperatury  materiały ogniotrwałe
o Obojętne dla środowiska
o Nadprzewodniki
o Słaba przewodność cieplna
o Słaba przewodność elektryczna
o Słaba ciągliwość
o Słaba odporność na pękanie
o Wysoka temperatura topnienia
·ð Polimery(tworzywa sztuczne, materiaÅ‚y wieloczÄ…steczkowe zÅ‚ożone z merów):
o odporność na korozję
o estetyczny wygląd bez dodatkowej obróbki
o mała gęstość (lekkie)
o łatwo formowalne w skomplikowane kształty
o mały współczynnik tarcia
o ciÄ…gliwe (tylko termoplastyczne)
o sÄ… izolatorami
o mogą przewodzić prąd elektryczny
o mała sztywność
o niska temperatura topnienia
o duże odkształcenia sprężyste
o pełzanie przy temperaturze normalnej
o kruche (tylko termoutwardzalne)
o silna zmiana właściwości od temperatury
o szkodliwe dla środowiska
·ð Kompozyty(skÅ‚adajÄ… siÄ™ z co najmniej dwóch materiałów należacych do stopów, materiałów ceramicznych lub polimerów):
o Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z
komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a
drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu.
·ð Półprzewodniki:
o Nie sÄ… dobrymi przewodnikami ani dobrymi izolatorami
o Dodanie do półprzewodnika małej ilości niektórych pierwiastków zmienia gwałtownie ich właściwości elektryczne
o Służą do wytwarzania złożonych obwodów elektrycznych, np. wielowarstwowych układów scalonych o wysokim stopniu
integracji
o Powszechnie stosowanymi półprzewodnikami pierwiastkowymi są Si i Ge
o Niektóre związki chemiczne są również półprzewodnikami, np. arsenek galu GaAs
Wykresy CTP
Wykres CTP (CTP: czas-temperatura-przemiana)  graficzna prezentacja danych, dotycząca obróbki cieplnej materiałów inżynierskich.
Wyróżnia się wiele rodzajów tego typu wykresów, m.in.:
·ð CTPc  prezentujÄ…cy zmianÄ™ struktury przy ciÄ…gÅ‚ym chÅ‚odzeniu materiaÅ‚u
·ð CTPi  prezentujÄ…cy zmianÄ™ struktury przy chÅ‚odzeniu materiaÅ‚u z wytrzymaniem izotermicznym
Wykres CTPi dla stali eutektoidalnej(przechłodzenia austenitu):
Przemiana perlityczna(dyfuzyjna) - przemiana fazowa (termiczna) austenitu w perlit zachodząca w wyniku powolnego chłodzenia stali
(poniżej temperatury 727 °C) nagrzanej do temperatury austenitu. Jest to przemiana dyfuzyjna, zwiÄ…zana z przegrupowaniem atomów wÄ™gla,
zachodząca przez zarodkowanie i wzrost zarodków; zarodkowanie heterogeniczne na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w austenicie
na granicach jego ziaren; kolejno tworzenie płytek cementytu i ferrytu.
Przemiana martenzytyczna - jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu. Izotermiczna przemiana austenitu
w martenzyt zachodząca w wyniku gwałtownego chłodzenia nagrzanej do temperatury austenitu stali węglowej. W wyniku tej przemiany
powstaje martenzyt czyli przesycony roztwór węgla w żelazie ą.
Przemiana bainityczna - fazowa przemiana termiczna w bainit, pośrednia między przemianą perlityczną a przemianą martenzytyczną,
polegajÄ…ca na przechÅ‚odzeniu austenitu do temperatury z zakresu 500-300°C, w której nie zachodzi już dyfuzja pierwiastków metalicznych,
zachodzi zaś jeszcze dyfuzja węgla.
Struktury jednofazowa i dwufazowa. Wygląd i właściwości.
Struktura jednofazowa to jednolity układ posiadający w całej swojej objętości takie same własności chemiczne i fizyczne.
Struktura dwufazowa  składa się z dwóch układów oddzielonych od siebie wyraz
ną granicą, na której przynajmniej niektóre makroskopowe
własności chemiczne lub fizyczne ulegają zmianie.
Umocnienia i ulepszenia cieplne. Podobieństwa i różnice.
Umocnienie - ograniczenie ruchu dyslokacjom
Rodzaje umocnień:
·ð Roztworowe - wewnÄ™trzne pola naprężeÅ„ wokół rozpuszczonych atomów oddziaÅ‚ujÄ… wzajemnie z polami naprężeÅ„ wokół
dyslokacji co zmniejsza ruchliwość dyslokacji.
·ð OdksztaÅ‚ceniowe  dyslokacje z przecinajÄ…cych siÄ™ pÅ‚aszczyzn poÅ›lizgu przeszkadzajÄ… sobie wzajemnie w ruchu poÅ›lizgowym, co
prowadzi do ich spiętrzenia i gromadzenia się.
·ð Wydzieleniowe lub czÄ…stkami fazy dyspersyjnej  wykorzystuje siÄ™ czÄ…stki innych faz. CzÄ…stkami takimi mogÄ… być wydzielenia.
·ð Przez rozdrobnienie ziarna  granica plastycznoÅ›ci jest odwrotnie proporcjonalna od pierwiastka z wielkoÅ›ci ziarna materiaÅ‚u
Ulepszanie cieplne  jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z wysokim (lub średnim) odpuszczaniem.
Ulepszanie cieplne prowadzi do:
·ð wzrostu wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci plastycznych (udarnoÅ›ci, wydÅ‚użenia do zerwania, przewężenia),
·ð wzrostu wytrzymaÅ‚oÅ›ci na rozciÄ…ganie,
·ð wzrostu odpornoÅ›ci na pÄ™kanie
·ð spadku twardoÅ›ci
Żelazo alfa i gamma
Å»elazo Ä…  zakres do 912°. Posiada strukturÄ™ krystalicznÄ… RPC. Od 1394° Fe Ä…(´). Poniżej 770° jest ferromagnetykiem, powyżej
paramagnetykiem.
Å»elazo Å‚  zakres od 912° do 1394°. Posiada strukturÄ™ krystalicznÄ… RSC.
Ferryt  jest miÄ™dzywÄ™zÅ‚owym roztworem wÄ™gla w żelazie Ä… lub ´. Charakteryzuje go niska zawartość wÄ™gla, niska wytrzymaÅ‚ość i
twardość, natomiast duża plastyczność i udarność.
Austenit  jest miÄ™dzywÄ™zÅ‚owym roztworem wÄ™gla w żelazie Å‚. Rozpuszczalność wÄ™gla wynosi od 0,8% w 727° do 2.1% w 1148°.
Cementyt  jest węglikiem żelaza o rombowej strukturze krystalicznej. Zawartość węgla jest stała i wynosi 6,67%, co czyni go twardym lecz
kruchym.
Perlit  jest produktem eutektoidalnej przemiany austenitu. Jest więc mieszaniną ferrytu i cementytu, zawierającą 0,8% węgla. Posiada
budowę pasemkową(na przemian ferryt i cementyt) co sprawia, że ma większą twardość i wytrzymałość przy gorszych właściwościach
plastycznych, bez objawów kruchości.
Ledeburyt  jest produktem przemiany eutektycznej. Powstaje z cieczy o zawartości 4,3% węgla i składa się z austenitu i cementytu.
Reguły faz
s = n  f +2
s- liczba stopni swobody(liczba zmiennych niezależnych, których zmiana nie powoduje zmiany liczby faz)
n  liczba składników
f  liczba faz
Reguła dz
wigni
W celu określenia udziałów poszczególnych faz w obszarze dwufazowym należy przez punkt stanu poprowadzić linię poziomą aż do
przecięcia się z najbliższymi liniami wykresu. Długości odcinków między punktami stanu i punktami przecięcia się liniii poziomej z liniami
ograniczającymi obszar występowania faz są odwrotnie proporcjonalne do udziałów tych faz w stopie.
Sieć krystaliczna i typy sieci
Komórka elementarna - najmniejsza, powtarzalna część struktury kryształu, zawierająca wszystkie rodzaje cząsteczek, jonów i atomów,
które tworzą określoną sieć krystaliczną. Komórka elementarna powtarza się we wszystkich trzech kierunkach, tworząc zamknięta sieć
przestrzenną, której główną cechą jest symetria. Komórka elementarna ma zawsze kształt równoległościanu
Układ Jedn. osiowe Kąty między osiami Możliwe sieci Bravais'go
Regularny a = b = c Ä… = ² = Å‚ = 90° prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I), Å›ciennie centrowana (F)
Tetragonalny a = b `" c Ä… = ² = Å‚ = 90° prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I)
prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I), ściennie centrowana (F),
Rombowy a `" b `" c `" a Ä… = ² = Å‚ = 90°
centrowana na podstawach (C)
JednoskoÅ›ny a `" b `" c `" a Ä… = Å‚ = 90°; ² `" 90° prymitywna (P), centrowana na podstawach (C)
Ä… `" ² `" Å‚ `" Ä…
Trójskośny a `" b `" c `" a prymitywna (P)
Ä…, ², Å‚ `" 90°
Heksagonalny a = b `" c Ä… = ² = 90°; Å‚ = 120° prymitywna (P)
Trygonalny a = b `" c Ä… = ² = 90°; Å‚ = 120°
prymitywna (P)
(romboedryczny) (a = b = c) (Ä… = ² = Å‚ `" 90°)
Stopy metali nieżelaznych
Stopy metali nieżelaznych, stopy, w których żelazo nie stanowi głównego składnika i może być najwyżej składnikiem stopowym.
Najliczniejszą grupę wśród stopów metali nieżelaznych stanowią:
- stopy miedzi
- stopy niklu
- stopy cynku
- stopy cyny
- stopy aluminium
- stopy magnezu
Podstawowe właściwości mechaniczne:
·ð przy obciążeniu statycznym:
o moduły sprężystości E (Younga) i G (Kirchhoffa)
o granica plastyczności Re
o wytrzymałość na rozciąganie Rm (granica wytrzymałości)
o odporność na pękanie
o twardość
o ciągliwość
·ð udarność  przy obciążeniach dynamicznych (impact load)
·ð wytrzymaÅ‚ość zmÄ™czeniowa  przy obciążeniach cyklicznie zmiennych
·ð odporność na peÅ‚zanie  przy podwyższonej temperaturze
·ð peÅ‚zanie  zwiÄ™kszajÄ…ce siÄ™ z czasem odksztaÅ‚cenie plastyczne pod wpÅ‚ywem naprężenia, wystÄ™pujÄ…ce nawet przy naprężeniach
mniejszych od granicy plastyczności
Metody kształtowania metali i stopów:
·ð odlewanie ciekÅ‚ego metalu do formy
·ð obróbka plastyczna, bezubytkowa (walcowanie, kucie, wyciskanie, ciÄ…gnienie, tÅ‚oczenie, zginanie, wykonywanie otworów)
·ð Å‚Ä…czenie (przy użyciu dodatkowych elementów), spajanie (spawanie, lutowanie, zgrzewanie)
·ð zagÄ™szczanie proszku metalowego i spiekanie
·ð obróbka ubytkowa, wiórowa (toczenie, struganie, frezowanie, wiercenie, szlifowanie, polerowanie)
Właściwości drewna:
·ð MaÅ‚a gÄ™stość
·ð TrwaÅ‚ość
·ð Sprężystość
·ð WytrzymaÅ‚ość
·ð MaÅ‚a rozszerzalność i przewodność cieplna
·ð Podatność na obróbkÄ™ mechanicznÄ…
·ð Suche ma maÅ‚Ä… przewodność elektrycznÄ…
·ð Jest zdrowe  ludzkość od poczÄ…tku współistnieje z drzewami
Wiązania silne (pierwotne)  związane z przechodzeniem lub uwspólnianiem elektronów przez atomy
·ð Jonowe - istotÄ… jest elektrostatyczne oddziaÅ‚ywanie miÄ™dzy jonami o różnoimiennych Å‚adunkach. Dwa etapy powstawania
wiÄ…zania:
o przejście elektronu z jednego atomu do drugiego:
żð NaCl: energia jonizacji Na (uwolnienia elektronu) 5,1eV; uwolniony elektron przechodzi do Cl, wyzwala siÄ™
przy tym energia 3,8eV
o powstanie jonów  + i  - czyli atomów elektrycznie nieobojętnych:
żð w przypadku NaCl: powstajÄ… jony Na+ i Cl-
·ð WiÄ…zanie jest stabilne jeżeli energia potrzebna do zerwania wiÄ…zania jonowego jest wiÄ™ksza niż energia wyzwolona przy powrocie
elektronu do atomu macierzystego
·ð Kowalencyjne - istotÄ… jest istnienie pary elektronów, które sÄ… współdzielone w porównywalnym stopniu przez oba atomy tworzÄ…ce
to wiÄ…zanie.
·ð Metaliczne - wiÄ…zanie w substancjach metalicznych miÄ™dzy dodatnio naÅ‚adowanymi zrÄ™bami atomowymi (rdzeniami), osadzonymi
w węzłach sieci przestrzennej, pozostającymi w równowadze z gazem elektronowym, wypełniającym przestrzeń sieciową.
Znacznie słabsze wiązania wtórne
·ð Van der Waalsa - wzajemne oddziaÅ‚ywania elektrostatyczne pomiÄ™dzy dipolami czÄ…steczkowymi, pomiÄ™dzy czÄ…steczkami
pozbawionymi momentów dipolowych lub atomami (tzw. oddziaływania dyspersyjne). Przyczyną wystąpienia oddziaływania van
der Waalsa są trwałe oraz wyindukowane momenty dipolowe w cząsteczkach lub - w przypadku oddziaływań dyspersyjnych -
chwilowe asymetrie rozkładu ładunku w cząsteczce lub atomie.
·ð Mostki wodorowe - wiÄ…zanie wytworzone pomiÄ™dzy atomem wodoru, poÅ‚Ä…czonym kowalencyjnie z atomem X, a atomem Y,
posiadającym swobodną parę elektronów i należącym zazwyczaj do innej cząsteczki. Oba atomy, X i Y, muszą odznaczać się
dużą elektroujemnością.
Polimorfizm - zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tej samej substancji chemicznej. Występuje ono wtedy, gdy ta
sama substancja może występować w dwóch lub nawet kilku formach krystalicznych.
Alotropia  zjawisko występowania, w tym samym stanie skupienia, różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego różniących się
właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Odmiany alotropowe pierwiastka mogą różnić się między sobą strukturą krystaliczną lub liczbą
atomów w cząsteczce. Każda odmiana alotropowa jest trwała w pewnym zakresie temperatury i ciśnienia. Zmiana tych warunków może
spowodować określoną przemianę alotropową. To pojęcie węższe od Polimorfizmu i dotyczy wyłączenie czystych pierwiastków.
Krystalizacja, proces tworzenia się i wzrostu kryształu z cieczy przechłodzonej, roztworu przesyconego lub przesyconej pary (fazy
gazowej).
Aby jednak rozpoczęła się krystalizacja, muszą najpierw powstać bardzo małe zalążki nowej fazy (zarodki krystalizacji), albo należy je do
krystalizatora wprowadzić (zaszczep krystalizacji).
Krystalizację stosuje się do oczyszczania substancji, wydzielania substancji z mieszanin lub rozdzielania mieszanin na składniki
(krystalizacja frakcjonująca) i do otrzymywania monokryształów.