1. Podział polimerów ze względu na budowę i kształty mikrocząsteczek

2. Podział materiałów inżynierskich i ich zastosowanie w inżynierii środowiska

Do podstawowych grup materiałów inżynierskich są zaliczane:

- metale i ich stopy,

- polimery,

- materiały ceramiczne,

- kompozyty.

3. Odmiany alotropowe żelaza

Żelazo nie występuje w przyrodzie w postaci rodzimej.

Żelazo wykazuje dwie odmiany alotropowe. W temperaturze niższej 912°C oraz w zakresie temperatury od 1394 do 1538°C występuje odmiana alotropowa oznaczana α, a w zakresie wysokotemperaturowym oznaczana niekiedy również α(δ) lub δ. Odmiana α krystalizuje w sieci przestrzennie centrowanej układu regularnego A2. Roztwory stałe w żelazie a są nazywane ferrytem. W temperaturze niższej od temperatury 770°C, zwanej temperaturą Curie, żelazo a jest ferromagnetyczne a w temperaturze wyższej - paramagnetyczne.

W zakresie temperatury od 912°C do 1394°C stabilna jest odmiana żelaza γ o sieci ściennie centrowanej układu regularnego A1. Roztwory stałe w żelazie γ są nazywane austenitem. Parametr sieci α każdej odmiany alotropowej żelaza zwiększa się wraz z podwyższeniem temperatury (rys. 8.5) i dla odmiany Feα wynosi 0,286 nm w temperaturze pokojowej i 0,293 nm w 1394°C, a dla odmiany γ - 0,365 nm w 912°C.

4. Sprężystość materiałów

Wszystkie materiały charakteryzuje granica sprężystości, po przekroczeniu zaczyna się coś w nich dziać. Całkowicie kruche materiały pękają albo gwałtownie szkło), albo stopniowo (jak beton lub beton zbrojony). Większość materiałów technicznych czyni to nieco odmiennie; odkształcają się one plastycznie lub zmieniają swoje trwale. Jest bardzo ważne wiedzieć, kiedy i jak się one odkształcają.

Sprężystość liniowa

Na rysunku 4.1 przedstawiono krzywą naprężenie-odkształcenie dla materiału odznaczającego się idealną liniową sprężystością. Właściwość tę opisuje prawo Hooke'a .

Wszystkie materiały charakteryzują się liniową sprężystością dla małych odkształceń - najczęściej przyjmuje się je jako mniejsze niż 0,001 (0,1%). Nachylenie linii naprężenieodkształcenie, które jest takie samo w przypadku ściskania, jak i rozciągania,

wyznacza moduł Younga E. Powierzchnia (zakreskowana) oznacza zmagazynowaną energię odkształcenia sprężystego, przypadającą na jednostkę objętości: ponieważ jest to materiał sprężysty, możemy ją wyzwolić odciążając materiał, który zachowa się jak sprężyna płaska.

Sprężystość nieliniowa

Na rysunku 8.2 przedstawiono materiał o sprężystości nieliniowej. Taką krzywą naprężenie-odkształcenie charakteryzuje się guma, mająca możliwość rozciągania się do

bardzo dużych odkształceń (ok. 5). Materiał jest ciągle sprężysty: jeśli odciążymy go, powróci do stanu początkowego tą samą drogą co podczas obciążania i cała energia przypadająca na jednostkę objętości, zmagazynowana podczas obciążania, będzie odzyskana podczas odciążania - dlatego katapulty są tak groźne.

5. Zastosowanie materiałów inżynierskich na przełomie lat

Człowiek od zarania dziejów wykorzystywał, a z czasem przetwarzał, materiały potrzebne

do zdobycia pożywienia, zwiększenia swego bezpieczeństwa i zapewnienia sobie odpowiedniego

poziomu życia. Śledząc dzieje cywilizacji ludzkiej można dojść do przekonania, że o j

ej rozwoju decyduje w dużej mierze rozwój materiałów i towarzyszący temu rozwój sił wytwórczych.

Świadczy o tym niewątpliwie między innymi nazwanie różnych okresów w dziejach i

ludzkości od materiałów decydujących wówczas o warunkach życia, np. epoki: kamienia,

brązu, żelaza (rys. 2.28).

6. Stopy aluminium

Najogólniej - ze względu na sposób wytwarzania - stopy aluminium dzieli się na:

- do obróbki plastycznej,

- odlewnicze.

Niektóre z tych stopów mogą być stosowane zarówno jako odlewnicze jak i przeznaczone

do obróbki plastycznej.

Stopy do obróbki plastycznej zawierają zwykle do ok. 5% pierwiastków stopowych,

najczęściej Cu, Mg, Mn, niekiedy także Si, Zn, Ni, Cr, Ti lub Li. Niektóre z tych stopów są stosowane w stanie zgniecionym lub po wyżarzaniu rekrystalizującym, a część jest poddawana obróbce cieplnej polegającej na utwardzaniu wydzieleniowym. Odkształceniu plastycznemu, przy zachowaniu specjalnych warunków, można także poddawać stopy aluminium o stężeniu dodatków stopowych większym niż 5%.

Odlewnicze stopy aluminium są przeważnie stopami wieloskładnikowymi o dużym

stężeniu - od 5 do 25% - pierwiastków stopowych, głównie Si, Cu, Mg, Zn i Ni lub ich

różnych zestawień. Charakteryzują się dobrą lejnością i często małym skurczem odlewniczym.

W stanie lanym można także stosować stopy zawierające mniej niż 5% pierwiastków stopowych.

Stopy aluminium z krzemem

Aluminium tworzy z krzemem układ z eutektyką, występującą przy stężeniu 12,6% Si, i dwoma roztworami stałymi granicznymi o rozpuszczalności składników zmniejszającej się wraz z obniżeniem temperatury. Roztwór a (Si w Al) wykazuje sieć regularną typu Al. Aluminium w temperaturze eutektycznej rozpuszcza się w Si w bardzo niewielkim stężeniu - ok. 0,07%, a w temperaturze pokojowej nie wykazuje niemal zupełnie rozpuszczalności w Si.

Stopy aluminium z magnezem

Aluminium tworzy z Mg roztwór stały graniczny a o rozpuszczalności zmniejszającej się wraz z obniżaniem temperatury, krystalizujący w sieci ściennie centrowanej typu Al układu regularnego. W zakresie stężenia do ok. 35,5% Mg występuje mieszanina eutektyczna roztworu a z roztworem stałym wtórnym (3 na osnowie fazy elektronowej AlgMg5, krystalizującej w sieci regularnej złożonej. W stopach przemysłowych Al z Mg stężenie Mg jest zawarte w przedziale od 0,5 do ok. 13%. Stopy o małym stężeniu Mg wykazują dużą podatność na obróbkę plastyczną, a o dużym stężeniu - bardzo dobre własności odlewnicze.

Stopy aluminium z miedzią

W układzie podwójnym Al-Cu występują dwa roztwory stałe graniczne oraz 9 roztworów

wtórnych na osnowie faz międzymetalicznych. Niektóre z tych faz i roztworów wtórnych

utworzonych na ich osnowie krystalizują bezpośrednio z cieczy w wyniku reakcji eutektycznej lub perytektycznej, niektóre zaś powstają w stanie stałym. Eutektyka występuje przy stężeniu 33% Cu i jest złożona z roztworu

Wieloskładnikowe stopy aluminium z cynkiem

Czteroskładnikowe stopy Al z Zn, zawierające Mg i Cu (tabl. 10.17 wg PN-EN 573-3:2004 (U) i PN-EN 573-3/Ak:1998), dotychczas nazywane duralami cynkowymi, wykazują najwyższe własności wytrzymałościowe ze wszystkich stopów aluminium. W stanie utwardzonym wydzieleniowo ich wytrzymałość na rozciąganie Rm osiąga ok. 700 MPa, a granica plastyczności R 0 2 - ok. 600 MPa, przy małym wydłużeniu A = 2-^5%. Ograniczenie ich stosowania jest związane z małą odpornością na działanie podwyższonej temperatury. Stopy te są także mało odporne na korozję, w szczególności naprężeniową, i z tego względu często plateruje się je aluminium lub stopem Al z Zn. Niektóre stopy aluminium z cynkiem można też stosować jako odlewnicze ( wg PN-EN 1706:2001).

7. Stopy żelaza

Ogólna klasyfikacja stopów żelaza z węglem

Stale i staliwa

W zależności od stężenia węgla oraz sposobu wytwarzania można dokonać ogólnej klasyfikacji stopów żelaza z węglem. Stopy o stężeniu węgla mniejszym od ok. 0,05% są

nazywane żelazem technicznym. Stopy zawierające zwykle mniej niż 2% węgla, otrzymywane w wyniku odlewania i następnej obróbki plastycznej, są nazywane stalami.

Odlewnicze stopy o tym samym stężeniu węgla noszą nazwę staliw. W stalach i staliwach węgiel występuje w postaci związanej w cementycie.

Surówki i żeliwa

Stopy żelaza o stężeniu powyżej 2% C o składzie fazowym zgodnym z wykresem Fe-Fe3C

noszą nazwę surówek białych, natomiast krzepnące zgodnie z wykresem żelazo-grafit są

nazywane surówkami szarymi. Surówki przetopione w żeliwiaku lub w innym piecu elektrycznym, często z dodatkiem złomu stalowego, noszą nazwę żeliw. Żeliwami są więc nazywane stopy odlewnicze żelaza z węglem zawierające zwykle powyżej 2% C .

Stale, staliwa oraz żeliwa niestopowe i stopowe

Stopy żelaza z węglem o niewielkim stężeniu innych pierwiastków w postaci domieszek lub

zanieczyszczeń są nazywane odpowiednio stalami, staliwami lub żeliwami niestopowymi

(określane jako węglowe). Do domieszek, które korzystnie wpływają na własności, należą Mn, Si, Cr, Ni i Cu. Natomiast zanieczyszczenia, takie jak P, S, O, H, N, wywierają ujemny wpływ na własności stopów żelaza. Pierwiastki, których stężenie przekracza umowną wartość dodawane do stopów żelaza z węglem (dla polepszenia własności) noszą nazwę dodatków stopowych. Stale, staliwa i żeliwa zawierające dodatki stopowe są nazywane stopowymi.

8. Nagłe pękanie

Niekiedy konstrukcje zaprojektowane poprawnie z punktu widzenia zarówno odkształcenia sprężystego, jak i plastycznego ulegają katastroficznemu zniszczeniu w wyniku nagłego pękania. Cechą wspólną tego typu sytuacji-pękania spawanych kadłubów statków, spawanych mostów i rur gazociągów oraz zbiorników ciśnieniowych - jest obecność pęknięć będących często efektem błędów spawania. Nagłe pękanie jest spowodowane wzrostem - zachodzącym z szybkością propagacji dźwięków w danym materiale - istniejących pęknięć, które nagle stają się niestabilne.

Krytyczny warunek nagłego pękania przybierze wówczas postać:

9. Wykresy dla polimerów kruchych, plastomerów i elastomerów

Na rysunku 11.17 przedstawiono trzy typowe przebiegi krzywych odkształcenia materiałów polimerowych. Polimery kruche (krzywa a) ulegają zerwaniu przy niewielkim odkształceniu wyłącznie sprężystym. Elastomery (krzywa c) ulegają bardzo dużemu odkształceniu sprężystemu. W przypadku materiałów termoplastycznych (krzywa b na rys. 11.17 i rys. 11.18) początkowe odkształcenie sprężyste odpowiada występującemu w stopach metali i materiałach ceramicznych, co jest związane ze sprężystym odkształceniem wiązań metalicznych, jonowych i kowalencyjnych między atomami. Dodatkowo całe segmenty łańcuchów polimerowych mogą być zniekształcone. Po usunięciu naprężenia te segmenty łańcuchów powracają do swych pierwotnych położeń po przekroczeniu czasu (często kilkunastu godzin, a nawet kilku miesięcy), zależnego od lepkosprężystości, decydującej o nieliniowym zakresie odkształcenia. Odkształcenie plastyczne następuje po przekroczeniu granicy plastyczności, lecz nie jest związane z poślizgiem dyslokacji jak w przypadku stopów metali, lecz z rozciąganiem, rozkręcaniem, przemieszczaniem i

wyprostowywaniem łańcuchów polimerowych pod wpływem przyłożonego obciążenia.

10. Przemiany żelaza (coś tam z ochładzaniem było)

W stali nagrzanej do temperatury austenityzowania, podczas wolnego chłodzenia

zachodzą przemiany zgodnie z wykresem równowagi faz żelazo-cementyt. Znacznie większe szybkości chłodzenia stosowane w praktyce powodują przesunięcie przemian do niższej temperatury. W czasie chłodzenia austenitu, w zależności od szybkości chłodzenia i temperatury przechłodzenia, mogą zachodzić przemiany:

- martenzytyczna,

- bainityczna,

- perlityczna.

11. Wykresy sprężystości żelaza niskowęglowego i miedzi wyżarzanej

12. Charakterystyka stopów miedzi

Ogólna klasyfikacja stopów miedzi

Stopy miedzi dzieli się na:

- odlewnicze,

- przeznaczone do obróbki plastycznej.

Wyróżnia się następujące grupy stopów miedzi:

- z cynkiem ( tradycyjna nazwa mosiądze ),

- z cynkiem i ołowiem,

- z cynkiem i niklem,

- z niklem ( tradycyjna nazwa miedzionikle ),

- z cyną ( tradycyjna nazwa brązy ),

- z aluminium,

- z innymi pierwiastkami stopowymi (których łączne stężenie przekracza 5%),

- niskostopowe, w których stężenie pierwiastków stopowych jest mniejsze niż 5%.

Ponadto można wydzielić również spoiwa na bazie miedzi, przeznaczone do lutowania

twardego m.in. stopów miedzi, metali szlachetnych, ale także innych metali.

Stopy miedzi z cynkiem

Miedź tworzy z cynkiem dwa roztwory stałe graniczne o sieci A3 oraz trzy fazy międzymetaliczne. Spośród wymienionych faz jedynie faza a krystalizuje bezpośrednio z cieczy, a pozostałe powstają w wyniku reakcji perytektycznych. Stopy miedzi z cynkiem, jako głównym pierwiastkiem stopowym, są tradycyjnie nazywane mosiądzami. Dwuskładnikowe stopy Cu z Zn (tabl. 10.19 ze względu na skład fazowy dzieli się na:

- jednofazowe - o strukturze roztworu a i stężeniu od 2 do 39% Zn,

- dwufazowe o strukturze mieszaniny a + b i stężeniu od 39 do 45% Zn.

Jednofazowe stopy Cu z Zn cechuje bardzo duża plastyczność, co umożliwia stosowanie

ich na produkty głęboko tłoczone i obrabiane plastycznie na zimno. Duża plastyczność w

podwyższonej temperaturze umożliwia ich obróbkę plastyczną na gorąco. Stopy zawierające 5 do 20% Zn są nazywane tradycyjnie tombakami. Dodatek Zn do ok. 30% zwiększa plastyczność oraz wytrzymałość stopów Cu z Zn (rys. 10.6). Wytrzymałość tych stopów zawierających ok. 30 do 45% Zn zwiększa się przy znacznym zmniejszeniu plastyczności. Wiąże się to z obecnością fazy b` w stopach dwufazowych i dlatego można je obrabiać plastycznie wyłącznie na gorąco. Dwufazowe stopy Cu z Zn obrabia się plastycznie na gorąco w temperaturze, w której wykazują one strukturę jednofazową. Stopy Cu z Zn w znacznym stopniu umacniają się w wyniku zgniotu. Stopy Cu z Zn charakteryzują się dobrą odpornością na korozję, szczególnie atmosferyczną i w wodzie morskiej. Odporność na korozję stopów miedzi z cynkiem zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia Cu.

Stopy miedzi z cyną

Techniczne stopy Cu z Sn (nazywane tradycyjnie brązami cynowymi) mają zazwyczaj strukturę roztworu a. Duży zakres temperatury krystalizacji stopów Cu z Sn o strukturze a sprzyja jednak ich skłonności do segregacji. Segregacja może być w pewnym stopniu usunięta

przez długotrwałe wyżarzanie ujednorodniające w ciągu 24 h w temperaturze 700 - 750°C.

Stopy miedzi z cyną wykazują dobrą odporność na korozję, szczególnie w środowisku atmosfery przemysłowej i wody morskiej. Odporność ta ulega polepszeniu wraz ze zwiększeniem stężenia Sn, lecz do wartości nie większej od zapewniającej wystąpienie struktury dwufazowej, decydującej o ułatwieniu korozji. Stopy miedzi z cyną o strukturze jednorodnego roztworu a cechuje duża plastyczność i z tego względu mogą być obrabiane plastycznie na zimno, podobnie jak stopy o niejednorodnej strukturze a, zawierające nie więcej niż 4% Sn. Wraz ze zwiększeniem stężenia Sn ponad ok. 4% w strukturze pojawiają się fazy międzymetaliczne, najczęściej przechłodzona faza d wchodząca w skład mieszaniny eutektoidalnej a + d. W praktyce do obróbki plastycznej są przeznaczone stopy miedzi z cyną zawierające do ok. 8% Sn (tablica 10.20), choć obrabia się je źle, przy dużej skłonności do pęknięć. W stanie obrobionym plastycznie na zimno stopy te charakteryzują się dużymi własnościami mechanicznymi, co umożliwia stosowanie ich w przemyśle chemicznym, papierniczym i okrętowym, m.in. na elementy aparatury kontrolno-pomiarowej, siatki, sprężyny, tulejki, łożyska ślizgowe, ślimacznice i ślimaki. Orientacyjne zakresy stężenia podstawowych pierwiastków stopowych występujących w odlewniczych stopach Cu z Sn (według normy PN-EN 1982:2002). Dotychczas w kraju stosowano odlewnicze stopy miedzi z cyną ujęte w wycofanej normie PN-91/H-87026.

Wieloskładnikowe stopy miedzi z cyną

W celu polepszenia niektórych własności oraz zaoszczędzenia Sn są produkowane stopy

zawierające oprócz Cu i Sn dodatki Zn lub Pb, nazywane tradycyjnie brązami cynowymi

wieloskładnikowymi. Dodatek Zn przeciwdziała segregacji tych stopów cynowych przez zmniejszenie zakresu temperatury krystalizacji fazy a, sprzyjając ujednorodnieniu ich własności mechanicznych i zwiększeniu własności wytrzymałościowych. Cynk jest dobrym odtleniaczem i poprawia lejność tych stopów. Ołów, nietworzący roztworów, polepsza skrawalność stopów Cu z Sn, zmniejsza współczynnik tarcia i korzystnie wpływa na szczelność odlewów, jednak przy większym stężeniu powoduje pogorszenie własności mechanicznych. Wieloskładnikowe stopy miedzi z cyną i innymi pierwiastkami, przeznaczone do obróbki plastycznej mają stężenie Sn ograniczone do ok. 5%. Stopy te są stosowane głównie jako odlewnicze (tabl. 20.21). Charakteryzują się dobrą odpornością na korozję oraz na ścieranie (wynikającą z obecności w strukturze twardych faz międzymetalicznych). Szczególnie duży udział tych faz występuje w stopach miedzi z cyną stosowanych na dzwony (np. w nieznormalizowanym stopie CuSn21-C). Stopy miedzi z cyną i cynkiem (nazywane tradycyjnie spiżami) mają zastosowanie podobne jak stopy Cu z Sn dwuskładnikowe, natomiast stopy Cu-Sn-Zn-Pb (tabl. 10.22) stosuje się głównie na tulejki i panewki łożyskowe, a także na elementy maszyn, aparatury, osprzętu silników pojazdów mechanicznych i armatury wodnej.

13. Zachowanie materiałów w procesach wysokotemperaturowych

Obróbka cieplna jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących

polepszenie własności mechanicznych i fizyczno-chemicznych metali i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu oraz działania ośrodka.

Rodzaje obróbki cieplnej

Ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury i własności metali i

stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej:

- obróbkę cieplną zwykłą,

- obróbkę cieplno-chemiczną,

- obróbkę cieplno-mechaniczną (zwaną także obróbką cieplno-plastyczną),

- obróbkę cieplno-magnetyczną.

W przypadku obróbki cieplnej zwykłej zmiany struktury i własności są spowodowane

głównie zmianami temperatury i czasu. Podczas obróbki cieplno-chemicznej istotny wpływ na skład chemiczny, strukturę i własności warstwy wierzchniej wywiera także ośrodek, w którym odbywa się obróbka. W obróbce cieplno-mechanicznej (cieplno-plastycznej) na własności obrabianego materiału wpływa ponadto odkształcenie plastyczne.

W obróbce cieplno-magnetycznej istotne znaczenie odgrywa natomiast pole magnetyczne.

14. Różnice między elastomerami i termoplastami

Elastomery to materiały polimerowe, które przy małych naprężeniach wykazują duże

odkształcenie (do 1000%), gdyż ich temperatura zeszklenia jest niższa od temperatury pokojowej, a więc zakres temperatury użytkowania znajduje się w stanie wysokosprężystym.

Plastomery to materiały polimerowe wykazujące bardzo małe odkształcenia (mniejsze niż

1%). Zaliczają się do nich termoplasty (amorficzne i krystaliczne) i duroplasty (chemoutwardzalne i termoutwardzalne).

15. Czynniki decydujące o doborze materiałów inżynierskich

Czynniki decydujące o doborze materiałów inżynierskich do różnych zastosowań

Wielokryterialna optymalizacja jako podstawa poboru materiałów

Mnogość dostępnych obecnie materiałów inżynierskich stwarza konieczność ich poprawnego doboru na elementy konstrukcyjne lub funkcjonalne, narzędzia i ewentualnie inne produkty lub ich elementy. Doboru tego należy dokonywać na podstawie wielokryterialnej optymalizacji, w tym także opierając się na własnościach podanych w tablicy 1.3. Tablica ta obejmuje zespół własności umożliwiających pełną charakterystykę materiałów inżynierskich. W tablicy 1.4 podano przykładowo informacje o materiałach inżynierskich niezbędne w zależności od różnych zastosowań przemysłowych.

Do podstawowych czynników decydujących o doborze materiałów inżynierskich zaliczyć można:

- wymagania funkcjonalne i ograniczenia,

- własności mechaniczne,

- kształt,

- dostępność, terminowość dostaw, zamienniki,

- możliwość wykonania,

- odporność na korozję i degradację,

- stabilność,

- technologiczność z uwzględnieniem problematyki jakości oraz zrównoważonego rozwoju,

- szczególne własności,

- względy estetyczne,

- kryteria ekonomiczne (cena materiału, koszty pozyskania, przetwarzania i eksploatacji),

- kryteria koniunkturalne (moda, preferencje polityczne, prywatne powiązania).

Uogólniając, za najważniejsze kryteria doboru materiału uznać należy:

- jakość i nowoczesność materiału,

- cenę,

- dostępność (terminowość dostaw),

- terminowość dostaw jest kryterium, które w wielu przypadkach jest ważniejsze od ceny

16. Rodzaje obróbki cieplnej żelaza

Pkt.13

Obróbka cieplno-chemiczna - poza przekazywaniem ciepła - jest związana z transportem masy. Najogólniej w procesie transportu masy można wyróżnić pięć procesów składowych, do których należą:

- reakcje w ośrodku nasycającym, związane z tworzeniem czynnika umożliwiającego

transport składnika nasycającego,

- dyfuzja w ośrodku nasycającym, polegająca na dopływie składnika dyfundującego do

powierzchni metalu i często na odpływie produktów reakcji tworzących się na granicy

rozdziału faz,

- reakcje na granicach rozdziału faz,

- dyfuzja w metalu,

- reakcje w metalu, np. tworzenie się roztworów stałych lub wydzieleń faz.

17. Scharakteryzuj najważniejsze stopy (czy metale?) nieżelazne

Klasyfikacja stopów metali nieżelaznych

W tablicy 10.11 podano specyfikację stopów różnych metali nieżelaznych, równocześnie

dokonując ich klasyfikacji na stopy odlewnicze i do obróbki plastyczne ważnej ze względu na

praktyczne zastosowania tych stopów.

18. Zapobieganie korozji

Ochrona przed korozją

Znajomość mechanizmów korozji oraz środowisk korozyjnych, w których mają pracować maszyny i urządzenia lub ich elementy wykonane z metali i stopów, umożliwia zastosowanie

odpowiednich i najskuteczniejszych środków zabezpieczających przed korozją. Niemożliwe jest zupełne wyeliminowanie zniszczeń korozyjnych, chociaż zwykle daje się

zmniejszyć znacznie szybkość i rozmiary korozji. Do głównych środków zabezpieczających przed korozją należą:

• dobór składu chemicznego stopów pracujących w warunkach korozji,

• ochrona katodowa,

• ochrona protektorowa,

• ochrona anodowa,

• stosowanie inhibitorów,

• powłoki i warstwy ochronne,

• ograniczenie oddziaływania środowiska korozyjnego.

Zasady doboru składu chemicznego stopów odpornych na korozję elektrochemiczną.

Odpowiedni dobór składu chemicznego może spowodować przesunięcie standardowego

potencjału elektrodowego stopu do dodatnich wartości, zapewniając wysoką odporność na

korozję. Działanie takie wywołuje np. dodatek ok. 13% Cr w stali. Wysoką odporność na korozję elektrochemiczną wykazują stopy lub metale jednofazowe, gdyż nie występują na ich powierzchni mikroogniwa między dwiema fazami. Dążenie do uzyskania struktury

jednofazowej stanowi więc jedną z zasad komponowania składów chemicznych stopów

odpornych na korozję elektrochemiczną.

Zasady doboru składu chemicznego stopów odpornych na korozję gazową.

Skład chemiczny stopu i jego zdolność do tworzenia zgorzeliny, która odgrywa jednocześnie

rolę warstwy ochronnej, należy do najistotniejszych decydujących o przebiegu korozji gazowej. Dobre własności ochronne wykazuje zgorzelina w postaci ciągłej warstwy jednofazowej związku - np. BX -utworzona na powierzchni stopu przez dodatek stopowy o znacznym powinowactwie chemicznym z utleniaczem. Dodatkami takimi są np. Zn, Al, Si, Cr, Be i Mg. Istotne jest przy tym, by związek BX ściśle przylegał do metalicznego rdzenia i nie tworzył niskotopliwych eutektyk z innymi produktami korozji. Warstwa ochronna, której skład fazowy zależy od rodzaju stopu, nie powinna również wykazywać pęknięć i mikroszczelin, umożliwiających dyfuzję cząstkową i dysocjacyjny przebieg tworzenia zgorzelin wielowarstwowych.

Ochrona katodowa.

Ochrona katodowa polega na polaryzacji zewnętrznym prądem metalu, na powierzchni

którego występują lokalne ogniwa korozji elektrochemicznej. Metodą tą można chronić:

• stale, miedź, ołów, mosiądze, pracujące w roztworach wodnych lub glebie,

• metale i stopy pasywne, takie jak aluminium lub stal odporna na korozję, podlegające

korozji wżerowej,

• metale i stopy, takie jak mosiądze, stale odporne na korozję, stale niskowęglowe,

magnez i aluminium, ulegające korozji naprężeniowej,

• metale i stopy, ulegające korozji zmęczeniowej,

• stale kwasoodporne i duraluminium, ulegające korozji międzykrystalicznej,

• mosiądze, podlegające odcynkowaniu.

Ochrona protektorowa.

Ochrona protektorowa jest odmianą ochrony katodowej. Jeżeli zewnętrzna elektroda

charakteryzuje się niższym standardowym potencjałem elektrodowym w szeregu napięciowym niż chroniony metal, nie trzeba stosować zewnętrznego źródła prądu stałego.

Ochrona anodowa

Metale przejściowe i ich stopy łatwo ulegające pasywacji mogą być skutecznie chronione, gdy są anodą, a ich potencjał osiąga wartość odpowiadającą obszarowi pasywnemu zgodnie z krzywą potencjostatyczną. Potencjał pasywny jest regulowany automatycznie za pomocą potencjostatu. Ochrona anodowa znacznie zmniejsza szybkość korozji, lecz nie powoduje jej całkowitego ustania. Metodą tą mogą być chronione zbiorniki i cysterny do przewozu i magazynowania kwasów siarkowego i fosforowego, wodorotlenków oraz roztworów soli, np. siarczanów.

Inhibitory

Inhibitorem jest nazywana substancja chemiczna, która po dodaniu do środowiska korozyjnego wpływa na zmniejszenie szybkości korozji. W zależności od sposobu działania

rozróżnia się: pasywatory, inhibitory niepasywujące, np. trawienia, oraz inhibitory lotne.

Pasywatory

Pasywatorami są np. jony występujące w roztworach chromianów Cr04, azotynów N02 ,

molibdenianów Mo04 , wolframianów W04 , żelazianów Fe04 lub nadtechnetanów Te04 .

Po zetknięciu się z powierzchnią metalu chronionego przed korozją pasywatory wywołują na

powierzchni anodowej dużą gęstość prądu, tak że zostaje przekroczony prąd Ikt powodujący

pasywację metalu.

Inhibitory trawienia

Inhibitorami trawienia są zwykle związki organiczne zawierające grupy z N, S i OH oraz

aminy. Inhibitory te wpływają w niewielkim stopniu na potencjał korozyjny. Tworzą na

powierzchni metalu bardzo cienkie zaadsorbowane warstwy, hamujące rozpuszczanie się

metalu. Adsorpcja przebiega zarówno w obszarach katodowych, jak i anodowych, a polaryzacja ma charakter mieszany. Przykładowo - inhibitorami dodawanymi do środowisk

działających na stale są: jodek chinolinowy, tolilotiomocznik, siarczek propylu, dwuamyloamina i formaldehyd.

Środki konserwacyjne

Podobny wpływ jak inhibitory trawienia wywierają oleje, smary lub woski z odpowiednimi

dodatkami organicznymi, stosowane jako środki do zabezpieczania przed korozją elementów

stalowych w czasie transportu i magazynowania. Związki organiczne dodawane do środków

konserwacyjnych są adsorbowane na powierzchni i tworzą cienką warstwę zabezpieczającą

przed korozją.

Inhibitory lotne

Inhibitory lotne to substancje o odpowiednio małej prężności par, które tworzą na

powierzchni metalu warstwę zaadsorbowaną, zabezpieczającą przed dostępem wody lub tlenu. Należą do nich azotyn dwucykloheksyloaminy, węglan cykloheksyloaminy oraz mieszanina mocznika i azotynu sodowego. Środki te są używane do czasowego zabezpieczenia przed korozją takich elementów, jak np. łożyska kulkowe i umożliwiają ich stosowanie bez czyszczenia. Konieczność utrzymania wymaganej prężności par inhibitora lotnego wymaga stosowania szczelnych opakowań, np. z papieru impregnowanego.

Powłoki i warstwy ochronne

Powszechnym sposobem zabezpieczania przed korozją, i to zarówno elektrochemiczną jak i

chemiczną, jest stosowanie powłok ochronnych. W zależności od użytych na nie materiałów

rozróżnia się:

• powłoki metalowe,

• powłoki nieorganiczne,

• powłoki organiczne.

19. Przedstawić udział poszczególnych grup materiałów inżynierskich w ogólnym zużyciu w okresie rozwoju cywilizacji

Pkt.5

20. Scharakteryzować sprężystość materiałów, podstawowe różnice w zachowaniu materiałów podczas ich działania

Pkt.4

21. Warunki jakie muszą zaistnieć aby nastąpił przypadek nagłego pęknięcia materiału

Warunki nagłego pękania

Wróćmy teraz do warunku inicjacji nagłego pękania nadając mu następującą postać o

charakterze ogólnym dla różnego typu konstrukcji:

Lewa strona tego równania ujmuje warunek, że nagłe pękanie wystąpi w materiale

poddanym działaniu naprężeń s, jeżeli występujące pęknięcia osiągną pewną krytyczną

wielkość a; lub alternatywnie, jeśli do materiału, w którym występują pęknięcia o wielkości a przyłożone zostanie naprężenie s. Prawa strona równania zależy jedynie od wielkości o charakterze materiałowym; od modułu Younga E oraz od parametru Gc(wiążkości materiału), czyli energia wymagana do utworzenia pęknięcia o powierzchni jednostkowej, jest wartością uzależnioną od cech danego materiału. Istotną cechą tego równania jest krytyczna kombinacja naprężenia i wielkości pęknięć, przy której mamy do czynienia z pojawieniem się nagłego pękania. Wyrażenie
pojawia się tak często w rozważaniach dotyczących zjawiska nagłego pękania, że zwykle jest ono zastępowane jednym symbolem K [MNm-3/2], który jest nazywany współczynnikiem intensywności naprężeń.

22. Przedstawić wykorzystywane w budowie maszyn stopy żelaza, ich podstawowe właściwości i zastosowania

Żeliwa stopowe

Do żeliw stopowych są wprowadzane dodatki stopowe (tabl. 10.5), występujące oprócz

domieszek. Pierwiastki te są dodawane w celu polepszenia własności użytkowych żeliw, a w

szczególności:

- zwiększenia własności mechanicznych,

- zwiększenia odporności na ścieranie,

- polepszenia odporności na działanie korozji elektrochemicznej,

- polepszenia odporności na działanie korozji gazowej w podwyższonej temperaturze,

- polepszenia innych własności fizycznych, np. magnetycznych lub elektrycznych. Skład chemiczny żeliw jest dobierany tak, aby w wyniku dodania pierwiastków stopowych nie zmienić niekorzystnie ich struktury i własności.

23. Typy przemian zachodzących podczas ochładzania stali z różnymi prędkościami

W stali nagrzanej do temperatury austenityzowania, podczas wolnego chłodzenia

zachodzą przemiany zgodnie z wykresem równowagi faz żelazo-cementyt. Znacznie większe szybkości chłodzenia stosowane w praktyce powodują przesunięcie przemian do niższej temperatury. W czasie chłodzenia austenitu, w zależności od szybkości chłodzenia i temperatury przechłodzenia, mogą zachodzić przemiany:

- martenzytyczna,

- bainityczna,

- perlityczna.

Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temperatury Ms początku tej przemiany, w przypadku dużej

liczby stali mniejszej nawet od ok. 200°C, przy chłodzeniu z szybkością większą od

krytycznej vk. W wyniku tej przemiany powstaje martenzyt, czyli przesycony roztwór

węgla w żelazie a (rys. 9.6). Przemiana martenzytyczna zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temperatury w zakresie od temperatury początku przemiany Ms, do temperatury Mf jej końca. Wartości temperatury Ms i Mf zależą od składu chemicznego austenitu i obniżają się ze zwiększeniem stężenia węgla w austenicie (rys. 9.7) oraz wszystkich niemal dodatków stopowych z wyjątkiem Al i Co (rys. 9.8).

Przemiana bainityczna łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej i dyfuzyjnego

przemieszczania węgla. Zachodzi przy przechłodzeniu stali do temperatury w zakresie ok.

450 - 200°C. W wyniku przemiany powstaje bainit, będący mieszaniną ferrytu

przesyconego węglem i dyspersyjnych węglików. Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczanie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami przemiany są miejsca ubogie w węgiel, utworzone w pobliżu granic ziarn i dyslokacji.

Zróżnicowanie składu chemicznego austenitu wymaga pewnego czasu inkubacji, niezbędnego do zainicjowania przemiany bainitycznej. W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temperaturze Ms zachodzi bezdyfuzyjna przemiana martenzytyczna (rys. 9.9a). W obszarach austenitu o dużym stężeniu węgla następuje jednocześnie dyfuzyjny proces wydzielania bardzo drobnych cząstek cementytu o dużej dyspersji. W wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu, ulegające następnie bezdyfuzyjnej przemianie martenzytycznej. W obszarach, które uległy przemianie martenzytycznej, podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielanie cementytu oraz węglika e, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem. Rozrost bainitu jest kontrolowany szybkością dyfuzji węgla w austenicie, a nie szybkością przemiany martenzytycznej. W zależności od temperatury przechłodzenia rozróżnia się (rys. 9.9):

- bainit górny,

- bainit dolny.

Bainit górny składa się z ziarn przesyconego węglem ferrytu o nieregularnych kształtach z

nieregularnymi wydzieleniami węglików oraz z austenitu szczątkowego.

Bainit dolny składa się z przesyconego węglem ferrytu o postaci listwowej, zbliżonego do

martenzytu, płytkowych węglików w równoległych rzędach, ściśle zorientowanych względem

listew ferrytu oraz z austenitu szczątkowego.

Przemiana perlityczna zachodzi po ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury Ar1. W jej wyniku z austenitu powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z

płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Przemiana perlityczna jest przemianą dyfuzyjną, związaną z przegrupowaniem atomów węgla i zachodzącą przez zarodkowanie oraz rozrost zarodków. Zarodkowanie perlitu odbywa się heterogenicznie, czyli w sposób uprzywilejowany, na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w jednorodnym austenicie - na granicach ziarn tej fazy. Wzrost płytki cementytu (rys. 9.10a) bogatej w węgiel powoduje znaczne zmniejszenie stężenia węgla w austenicie do wartości Ca (rys. 9.11), umożliwiającej powstanie płytki ferrytu. W wyniku ograniczonej rozpuszczalności węgla w ferrycie jego nadmiar wzbogaca austenit w pobliżu utworzonej płytki ferrytu, umożliwiając tworzenie kolejnej płytki cementytu (rys. 9.11b). Proces kolejnego dobudowywania płytek trwa aż do

wyczerpania się austenitu. Przemiana perlityczna przebiega również przez wzrost czołowy utworzonych wcześniej płytek (rys. 9.10 i 9.12). Utworzone kolonie perlitu mają kształt

kulisty, gdyż szybkości dobudowywania nowych płytek i ich rozrostu czołowego są jednakowe. W wyniku dyfuzji węgla do płytek cementytu następuje zróżnicowanie składu chemicznego austenitu przed frontem przemiany (rys.9.12).

24. Podstawowe cechy i właściwości aluminium i jego stopów

Pkt.6

25. Typowe krzywe odkształcania pod wpływem naprężeń polimerów kruchych: termoplastycznych, elastomerów

Pkt.11

26. Przedstawić i opisać podstawowe czynniki decydujące o doborze materiałów inżynierskich uwzględnianych w procesie projektowania produktu.

Pkt.16

27. Przedstawić i opisać proces "wysokotemperaturowy" zachowania się materiałów pod wpływem naprężeń.

28. Jak zmieniają się podstawowe właściwości stopu żelaza wraz ze wzrostem zawartości węgla.

Wpływ węgla na własności stali węglowych

Dominujący wpływ na strukturę i własności stali węglowych wywiera węgiel. W miarę

podwyższania stężenia tego pierwiastka w stali zmniejszeniu ulega udział miękkiego i

plastycznego ferrytu w strukturze stali, a zwiększeniu - udział twardego i kruchego

cementytu. Z tego względu stale o większym stężeniu węgla wykazują większą twardość, wytrzymałość na rozciąganie Rm i granicę plastyczności Re (rys. 8.13). Zwiększenie stężenia węgla powoduje przy tym jednoczesne zmniejszenie własności plastycznych i

ciągliwości stali, a w szczególności - wydłużenia A i przewężenia Z określanych w próbie

rozciągania, oraz pracy łamania K (udarności KC) określanej w próbie zginania udarowego.

Stężenie węgla decyduje również o własnościach technologicznych stali. Przy większym stężeniu węgla stal cechuje się większym współczynnikiem liniowej rozszerzalności cieplnej i mniejszą przewodnością cieplną, co zwiększa naprężenia cieplne i skłonność do pęknięć w trakcie obróbki cieplnej. Zwiększone stężenie węgla pogarsza podatność stali na obróbkę plastyczną na zimno i na gorąco. Węgiel o stężeniu 0,25% zdecydowanie pogarsza również spawalność stali. Stale niskowęglowe o stężeniu węgla mniejszym od 0,25% - ze względu na dużą ciągliwość - wykazują gorszą skrawalność niż stale o strukturze perlitycznej. Stale nadeutektoidalne - ze względu na znaczny udział kruchego i twardego

cementytu - charakteryzuje również obniżona skrawalność.

29. Przedstawić stosowane obróbki cieplne stopów żelaza.

30. Przedstawić właściwości techniczne stopów metali na bazie miedzi.

Pkt.13

31. Przedstawić i scharakteryzować trzy podstawowe sieci krystalograficzne w których krystalizuje większość metali: A1, A2 oraz A3

SIEĆ REGULARNA ŚCIENNIE CENTROWANA

Elementarną komórkę sieci regularnej ściennie centrowanej A1 w kształć sześcianu tworzy 14 rdzeni atomowych. Spośród nich 8 rdzeni atomowych je usytuowanych w narożach, natomiast 6 - w środku geometrycznym ścian bocznych sześcianu (rys. 3.7). Sieć ta należy do najgęściej wypełnionych rdzeniami atomowymi. Liczba koordynacyjna dla atomów sieci A1 wynosi 12, a liczba rdzeni atomowych przypadających na jedną komórkę sieciową - 4 (tabl. 3.4). Najgęstsze ułożenie rdzeni atomowych w tej sieci występuje w 4

płaszczyznach rodziny {111} (rys. 3.7b) oraz w 3 kierunkach rodziny (110), leżących w tych płaszczyznach. Płaszczyzny rodziny {111} są ułożone zgodnie z sekwencją ABCABC..., gdzie odpowiednio jako A, B i C są oznaczone płaszczyzny tej rodziny o odpowiednim rozkładzie atomów. W sieci A1 między węzłami tworzą się dwa rodzaje przestrzeni międzywęzłowych -tzw. luk. W kryształach czystego pierwiastka nie są one obsadzone żadnymi atomami. W stopach metali lub zanieczyszczonych metalach w

lukach tych mogą występować atomy innych pierwiastków o odpowiednio małej średnicy, np. atomy węgla w sieci żelaza g.

SIEĆ REGULARNA PRZESTRZENNIE CENTROWANA

W elementarnej komórce sieci regularnej przestrzennie centrowanej A2 znajduje się 9

rdzeni atomowych, w tym 8 na narożach sześcianu, jeden w jego środku geometrycznym

(rys. 3.8a). Liczba koordynacyjna tej sieci wynosi 8. Sieć A2 charakteryzuje się więc mniejszą gęstością wypełnienia rdzeniami atomowymi, płaszczyzny są w niej rzadziej wypełnione rdzeniami atomowymi niż płaszczyzny {111} w sieci A1. Najgęstsze ułożenie rdzeni atomowych w sieci A2 mają płaszczyzny {110}, których jest 12, a w nich kierunki (111), po dwa w każdej płaszczyźnie (rys. 3.8b). W sieci A2 występują luki oktaedryczne,

zajmujące środek płaszczyzn zewnętrznych sześcianów oraz w połowie długości każdej z

krawędzi (rys. 3.8c), i luki tetraedryczne po 4 na każdej ścianie sześcianu (rys. 3.8d).

SIEĆ HEKSAGONALNA O GĘSTYM UŁOŻENIU ATOMÓW

W sieci heksagonalnej A3 - o gęstym ułożeniu rdzeni atomowych - 3 elementarne komórki sieciowe są złożone z 17 rdzeni atomowych (rys. 3.9a), z których znajduje się w narożach prostopadłościanu o podstawie sześciokąta foremnego, 2 - w środku geometrycznym podstaw, a 3 pozostałe są usytuowane symetrycznie we wnętrzu elementarnej komórki sieciowej. W sieci tej występują gęsto obsadzone atomami płaszczyzny (0001),

podobnie jak płaszczyzny {111} w sieci A1 oraz 3 kierunki o gęstym ułożeniu atomów (1120). Sieć A3 jest utworzona z naprzemianległych płaszczyzn typu A i B (rys. 3.9b) o sekwencji ABAB... W sieci A1 występuje natomiast dodatkowo płaszczyzna typu C przy sekwencji ułożenia płaszczyzn ABCABC... W przypadku idealnych sieci A3 stosunek wysokości elementarnej komórki sieciowej c do odległości rdzeni atomowych w płaszczyźnie podstawy a jest równy c/a = 1,633 (chociaż zwykle różni się od tej wartości). W sieci A3 luki oktaedryczne i tetraedryczne (rys. 3.9c,d) są takie same jak w sieci A1.

32. Przedstawić warunki w których wystąpi zniszczenie zmęczeniowe materiału.

ZNISZCZENIE ZMĘCZENIOWE

Jeśli znamy maksymalny wymiar pęknięć, na podstawie przedstawionego kryterium możemy

dobrać krytyczną wielkość obciążenia tak, aby nie nastąpiło nagłe pęknięcie materiału.

Jednakże pęknięcia mogą powstawać i rosnąć z małą szybkością przy obciążeniach

mniejszych od obciążeń krytycznych, jeśli mają one:

- charakter zmienny w czasie,

- gdy otoczenie materiału jest środowiskiem korodującym.

Pierwszy z powodów wzrostu pęknięcia nazywamy zmęczeniem materiału, drugi korozja.

Tak jak to przedstawiono w tabl. 5.2 rozróżniamy cztery rodzaje zmęczenia materiałów.

33. Przedstawić i opisać stosowane metody ochrony przed korozją podziemnych rurociągów stalowych.

34. Usystematyzować metale nieżelazne pod względem ich globalnego zużycia.

35. Przedstawić współzależność występująca przy projektowaniu produktów

PROJEKTOWANIE PRODUKTÓW

Pierwsza faza projektowania produktu dotyczy wzornictwa przemysłowego związanego

z ogólnym opisem funkcji produktu oraz opracowaniem ogólnej jego koncepcji, obejmującej

jedynie formę zewnętrzną, kolor i ewentualnie ogólne założenia co do głównych elementów.

Następne fazy obejmują projektowanie inżynierskie i kolejno przygotowanie produkcji.

W projektowaniu inżynierskim można wyróżnić projektowanie systemu wytwarzania

(rys 1.5) oraz projektowanie produktów.

36. Przedstawić przy pomocy schematu McElvega dostateczne powszechnych surowców w procesie produkcji

Dostępność zasobów zależy od ich zlokalizowania na terenie jednego lub kilku kraj.

Zależy także od ich wielkości, lub precyzyjniej, od bazy surowcowej (wyjaśnienie poniżej)

oraz od energii potrzebnej do ich wydobycia i przetworzenia. Wpływ takich czynników, jak wielkość zasobów i energia można, w pewnych granicach, badać i przewidywać.

Kalkulacje czasu eksploatacji zawierają ważne rozróżnienie między dostępnymi obecnie

zasobami a całością zasobów istniejących w danym regionie. Przez dostępne obecnie zasoby

rozumie się znane pokłady, które można z zyskiem eksploatować przy zastosowaniu dzisiejszych technik i przy aktualnych kosztach wydobycia; mają one niewiele wspólnego z prawdziwą wielkością zasobów; nie są one do siebie nawet w przybliżeniu proporcjonalne.

Do całości zasobów zalicza się oczywiście nie tylko zasoby dostępne obecnie, ale również i te, które mogą stać się dostępne w przyszłości, dzięki wyższym cenom zbytu, lepszej technologii czy usprawnieniu transportu.

37. Ocen twardość rożnych materiałów

Twardość, własność ciał stałych polegająca na stawianiu oporu odkształceniom plastycznym przy lokalnym oddziaływaniu nacisku na ich powierzchni, wywieranego przez inne, twardsze ciało. Twardość jest cechą umowną, umożliwiającą porównywanie odporności na uszkodzenia powierzchni różnych materiałów. Powszechnie stosuje się kilka metod badania twardości (głównie metali).
W metodach Brinella, Rockwella, Vickersa mierzy się odpowiednie wymiary odcisków w badanym materiale, powstałe w wyniku wgniecenia wgłębnika (kulki stalowej lub z węglików spiekanych w metodzie Brinella, stożka diamentowego lub hartowanej kulki w metodzie Rockwella, diamentu w kształcie piramidy w metodzie Vickersa).
Przy znanej sile obciążenia oraz wielkości odcisku powierzchni oblicza się twardość (w metodzie Rockwella pomiar głębokości odcisku wykonuje się specjalnym czujnikiem wykazującym od razu twardość).
Ponadto twardość można mierzyć metodą statyczną (opisane wyżej) i dynamiczną. W metodzie dynamicznej mierzy się wysokość odbicia stalowej kulki od powierzchni badanego materiału (metoda Shora). W pomiarach twardości minerałów stosuje się skalę twardości Mohsa.
Dzięki doświadczalnie stwierdzonym zależnościom pomiędzy twardością a innymi własnościami materiałów (np. wytrzymałością na rozciąganie) oraz na podstawie ustaleń, że próby twardości jedynie w minimalnym stopniu uszkadzają badany materiał, mogą one w wielu przypadkach zastąpić próby znacznie trudniejsze do przeprowadzenia, np. rozciąganie.

38. Ocena materiałów w ich utlenianiu

UTLENIANIE MATERIAŁÓW

Atmosfera ziemska ma działanie utleniające. Materiały które dobrze zachowały się w

atmosferze są odporne na utlenianie w środowisku występującym na ziemi.

Na ziemi widzimy głównie ceramikę, gdyż skorupa ziemska (rozdz. 2) jest niemal

całkowicie zbudowana z tlenków, krzemianów, glinianów i innych związków tlenu, które

będąc tlenkami są całkowicie stabilne. Również szeroko rozpowszechnione w naturze

halogenki metali alkalicznych są stabilne, np. NaCl, KCl, NaBr.

Metale nie są stabilne; tylko złoto występuje jako "rodzime" w naturalnych warunkach

(jest ono całkowicie odporne na utlenianie we wszystkich temperaturach). Wszystkie

inne metale, których danymi dysponujemy, będą się utleniać w kontakcie z powietrzem.

Polimery nie są stabilne: w większość są palne, co oznacza, że się łatwo utleniają.

Węgiel i ropa naftowa (surowce do otrzymywania polimerów) występują w naturze, ale

dzieje się tak tylko dlatego, że procesy geologiczne odizolowały je od kontaktu z

powietrzem. Do wyjątków należy kilka polimerów, m.in. PTFE (politetrafluoroetylen,

zawierający grupy -CF2- ), które są tak stabilne, że wytrzymują działanie wysokich

temperatur przez dłuższy czas.

Kompozyty polimerowe zachowują się oczywiście tak samo; np. drewno nie zalicza się

do odpornych na utlenianie w wysokich temperaturach.

39. Wykres rozciągania materiału plastycznego i kruchego

40. Przykłady polimerów węglowodorowych

---