Materiały inżynierskie  zagadnienia
1. Klasyfikacja materiałów ceramicznych
Ceramika:
" inżynierska
" Jednoskładnikowa
" Wieloskładnikowa
" tradycyjna
" Wyroby garncarskie
" Wyroby gliniane
" Ceramika porowata
" Wyroby porcelanowe
" Wyroby kamionkowe
" Szkło
" Materiały ogniotrwałe
" Cement
2. Zastosowanie materiałów ceramicznych i ich własności w porównaniu z
metalami oraz polimerami
Ceramika porowata  zastosowanie:
" budownictwo
" szkło
" produkty ogniotrwałe
" produkty gliniane
" produkty porcelanowe i emaliowane
" produkty ścierne
Ceramika inżynierska  zastosowanie:
" przemysł samochodowy i lotniczy
" wytwarzanie
" elektronika
" elementy wysokotemperaturowe
" medycyna
W stalach własności mechaniczne i technologiczne mogą być kształtowane przez dobranie odpowiedniego
składu chemicznego i stosowanie obróbki plastycznej oraz cieplnej.
Materiały ceramiczne charakteryzują się małą przewodnością cieplną i termiczną, wysoką
żaroodpornością i odpornością na działanie czynników chemicznych.
Własności polimerów zależą od wielkości makrocząsteczek.
Stale charakteryzują się dobrą wytrzymałością na zginanie podobnie jak polimery, natomiast ceramiki
wykazują najmniejszą tego typu wytrzymałość. Ceramiki to materiały bardzo kruche, lecz twarde i
odporne na ścieranie.
3. Skład chemiczny podstawowych inżynierskich ceramik krystalicznych
Ceramiki krystaliczne:
" Ceramiki jonowe
MgO, CaO, NiO, FeO, NbO, korund (Al2O3)
" Ceramiki kowalencyjne
SiC, Si3N4,
4. Co to jest szkło?
Materiał nieorganiczny powstały wskutek stopienia, a następnie ochłodzenia bez krystalizacji. Spełnia
makroskopową definicję ciała stałego, chociaż może być uważane za przechłodzoną ciecz.
Głównym składnikiem zwykłego szkła jest SiO2. Inne pierwiastki szkłotwórcze to m.in. Bi2O3, CuO.
5. Co to jest porcelana i fajans?
Fajans to rodzaj ceramiki podobny do porcelany wytwarzany z zanieczyszczonego kaolinu.
Porcelana to rodzaj białej ceramiki wysokiej jakości wytwarzana z glinki kaolinowej ze skaleniem i
kwarcem poprzez wypalanie uformowanych wyrobów w temperaturach 920-980C lub 1280-1460C.
6. Opisz metody technologiczne wytwarzania ceramiki
" Synteza proszkowa
Niemal suche składniki umieszcza się pomiędzy metalowymi płytami, ściska, a następnie wypala
(bez suszenia).
" Wylewanie w formach materiału w postaci zawiesiny
Zawiesinę przygotowuje się jako mieszaninę proszku, środka zapobiegającego zlepianiu i wody
destylowanej. Następnie zawiesinę poddaje się mieleniu, odpowietrzaniu lub działaniu
ultradz
więków. Kolejnym krokiem jest wylanie zawiesiny do formy, suszenie jej i ostatecznie
wygrzewanie.
7. Grupy materiałów inżynierskich stosowanych w technice
" Materiały naturalne
" drewno
" skały
" minerały
" &
" Materiały inżynierskie
" Metale i ich stopy
" Polimery
" Materiały ceramiczne
" Kompozyty
8. Nanomateriały, materiały funkcjonalne, materiały gradientowe,
kompozyty
Nanomateriały to grupa materiałów, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym,
tj. nie przekraczającej 100 nanometrów. Nanomateriały charakteryzują się odmiennymi właściwościami
fizycznymi w porównaniu z materiałami tradycyjnymi. Technologie wytwarzania nanomateriałów
pozwalają uzyskać tworzywa o składzie i własnościach niemożliwych do uzyskania tradycyjnymi
metodami.
Materiały funkcjonalne to takie, które zmieniają kształt i własności fizyczne pod wpływem działania pól
zewnętrznych. Należą do nich:
" piezoelektryki
" materiały magnetostrykcyjne
" materiały z pamięcią kształtu
" materiały elektro- i magneto- reologiczne
Materiały gradientowe to takie, w których wzdłuż co najmniej jednego określonego kierunku uzyskano
ciągłą zmianę własności użytkowych lub konstrukcyjnych.
Kompozyty to materiały o strukturze niejednorodnej złożone z dwóch lub więcej komponentów (faz) o
różnych właściwościach.
9. Technologia otrzymywania stali zlewnej
Stal zlewną otrzymuje się w procesach konwertorowych poprzez utlenianie domieszek:
" Bessemerowskim (konwertor Bessemera)
" Martenowskim (piec martenowski)
" Thomasa (konwertor Thomasa)
10. Co to jest stal?
Stal to stop żelaza z węglem o zawartości węgla nie większej niż 2,11%. Stal taką nazywa się węglową.
Istnieją także stale stopowe, które zawierają domieszki innych pierwiastków (tzw. dodatków stopowych).
11. Technologia otrzymywania stali
Metody otrzymywania stali dzieli się na:
" Procesy konwertorowe
" z bocznym dmuchem
" z dolnym dmuchem
" bessemerowski
" thomasowski
" z górnym dmuchem
" Proces martenowski
" Procesy elektrotermiczne
" piece oporowe
" piece łukowe
" piece indukcyjne
12. Klasyfikacja stali
Ze względu na skład chemiczny:
" węglowe
" niskowęglowe
" średniowęglowe
" wysokowęglowe
" stopowe
" niskostopowe
" średniostopowe
" wysokostopowe
Ze względu na zastosowanie:
" konstrukcyjne
" narzędziowe
" specjalnego zastosowania
13. Podział pierwiastków stopowych w stalach
Mn, Ni, Co  austenitotwórcze
Ti, W, V, Mo, Cr, Al, Si  ferrytotwórcze
14. W jakiej postaci występują pierwiastki stopowe w stalach
Pierwiastki w stalach występują jako:
" rozpuszczone w ferrycie lub austenicie
" węgliki, azotki, węgliko-azotki
" tworzące fazy międzymetaliczne (z Fe lub między sobą)
" wtrącenia niemetaliczne
" w stanie wolnym (nie reagują ze sobą lub nie rozpuszczają się w osnowie)
15. Najważniejsze pierwiastki stopowe występujące w stalach
" Nikiel
" Chrom
" Mangan
" Wolfram
" Molibden
" Wanad
" Kobalt
" Krzem
" Tytan
" Niob
" Aluminium
" Miedz

16. Krzywa rozciągania stali miękkiej i twardej
Krzywa rozciągania stali miękkiej:
Krzywa rozciągania stali twardej:
17. Rodzaje badań jakim podlegają materiały inżynierskie
" Badania własności mechanicznych
" statyczna próba rozciągania
" badanie udarności
" badanie twardości
" badanie wytrzymałości na zginanie, skręcanie, ściskanie, ścinanie, ścieranie
" badanie odporności na zmęczenie
" Próby technologiczne
" Badania nieniszczące
" wizualne
" radiologiczne
" akustyczne
" elektromagnetyczne
" penetracyjne
18. Scharakteryzuj metody spawania materiałów inżynierskich
" Spawanie gazowe  przy spalaniu acetylenu
" spawanie elektryczne  z wykorzystaniem spawarki; spawanie odbywa się przez wytworzenie łuku
elektrycznego
" elektrodami otulonymi
" łukiem krytym
" w osłonie gazów
" MIG  spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (Ar, He)
" MAG  spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego chemicznie (CO2, CO2+gaz
obojętny)
" TIG  spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych
" drutem rdzeniowym
" spawanie elektrogazowe
" spawanie elektronowe
" spawanie laserowe
" spawanie hybrydowe
" spawanie plazmowe
" spawanie łukowo-wodorowe
" spawanie żużlowe
" spawanie termitowe
19. Na czym polega lutowanie miękkie i twarde
Lutowanie miękkie polega na spajaniu elementów w zakresie temperatur nie przekraczającej 450C.
Lutowanie twarde to spajanie elementów w zakresie temperatur przewyższającym 450C.
20. Etapy wytwarzania elementów konstrukcyjnych metodą metalurgii
proszków
" Wytwarzanie proszków
" metody chemiczne
" metody fizykochemiczne
" metody mechaniczne
" Prasowanie proszków
" Spiekanie proszków
21. Stal spiekana a stal wytapiana
Stal spiekana umożliwia precyzyjne określenie składu chemicznego poprzez dobór odpowiednich
proporcji proszków, posiada lepszą mikrostrukturę (brak segregacji węglików, brak pasmowości), nadaje
się do obróbki plastycznej (nawet przy 40-procentowej obecności węglików), nadaje się dobrze do obróbki
skrawaniem, zachowuje stabilność wymiarową po hartowaniu i odpuszczaniu.
22. Przykłady stali konstrukcyjnych i ich zastosowanie
Stale spawalne o podwyższonej wytrzymałości:
Przeznaczone na duże konstrukcje typu mosty, rurociągi, statki, zbiorniki. Przykłady: S275N(L), S420N(L);
Stale do ulepszenia cieplnego:
Przeznaczone do wytwarzania części maszyn ulepszanych cieplnie, hartowanych płomieniowo lub
indukcyjnie, podlegających w czasie pracy dużym obciążeniom mechanicznym. Robi się z nich wały,
korbowody, koła zębate, śroby, sworznie. Przykłady: 50CrMo4, 34CrNiMo6, 30MnB5, 38Cr2;
Stale sprężynowe:
Stale te są przeznaczone na sprężyny spiralne i płaskie. Podstawowym pierwiastkiem jest krzem
podwyższający granicę sprężystości. Przykłady stali: krzemowe (45S), Krzemowo-manganowe (60SG),
krzemowo-manganowo-chromowe (60SGH), chromowo-krzemowe (50HS);
Stal na łożyska kulkowe i wałeczkowe:
Są to stale przeznaczone na części łożysk tocznych, tj. pierścienie zewnętrzne i wewnętrzne, kulki,
wałeczki. Przykłady to 100Cr6, 100CrMnSi6-4;
23. Przykłady stali narzędziowych i ich zastosowanie
Stale narzędziowe niestopowe (węglowe):
To stale głównie do pracy na zimno. Służą do wyrobu narzędzi o prostych kształtach, takich jak młoty,
siekiery, piły, przecinaki, dłuta. Przykładami są stale C45U, C70U, C105U;
Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno:
Mają zwiększoną hartowność i odporność na ścieranie dzięki obecnością dodatków stopowych. Stosuje się
je do narzędzi o skomplikowanych kształtach, np. płyty tnące do wykrojników, pierścienie do przeciągania,
szczęki i rolki do walcowania i wytłaczania. Przykładami są 102Cr6, X100CrMoV5, X210Cr12;
Stale narzędziowe do pracy na gorąco:
Stosowane jako formy odlewnicze, matryce, narzędzia do wyciskania, walce hutnicze. Przykłady:
32CrMoV12-28, X40CrMoV5-1;
Stale szybkotnące:
Są stosowane na narzędzia skrawające pracujące w bardzo ciężkich warunkach, o dużych szybkościach
skrawania i dużych wiórach, dzięki zdolności do zachowania dużej twardości. Przykłady: HS18-0-1, HS6-5-
2;
24. Podział żeliw
" Żeliwo szare
" szare zwykłe
" sferoidalne
" modyfikowane
" wermikularne
" Żeliwo połowiczne
" Żeliwo białe
" Żeliwo ciągliwe
" Żeliwo stopowe
25. Charakterystyka żeliw białych
Żeliwo białe to żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu. Jego przełom ma kolor
jasnoszary. Jest to żeliwo mniejszej jakości, mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, o mniejszej lejności i
charakteryzujące się dużym skurczem odlewniczym.