PODSTAWOWE

1. Wyjaśnij dlaczego metale i stopy o sieci regularnej ściennie centrowanej są bardziej plastyczne niż te o sieci heksagonalnej zwartej?

W sieci regularnej ściennie centrowanej jest więcej płaszczyzn poślizgu niż w sieci heksagonalnej zwartej dlatego dyslokacjom, będącym nośnikiem odkształceń plastycznych, łatwiej się w niej poruszać.

1. Który spośród stopów metali A­-o sieci RSC, czy B-o sieci HZ nadaje się do kształtowania raczej metodą odlewniczą, a który metodą obróbki plastycznej i dlaczego?

Stop A do obróbki plastycznej, ponieważ istnieje więcej płaszczyzn poślizgu niż w materiale o sieci HZ

Stop B do odlewania, ponieważ

1. Podaj klasyfikację defektów w sieci krystalicznej i wskaż, które z nich są odpowiedzialne za odkształcenie plastyczne.

Defekty: punktowe, liniowe, płaskie objętościowe. Za odkształcenie plastyczne odpowiedzialne są defekty liniowe czyli dyslokacje.

1. Co rozumiesz przez sztywność materiałów? Który z materiałów stal czy guma jest bardziej sprężysty i dlaczego?

Sztywność określa odporność materiału na zmianę wymiarów (kształtu) w obszarze odkształceń sprężystych, tj. takich, które ustępują po usunięciu obciążenia. Bardziej sprężysta jest stal, ponieważ jej kształt zmienia się nieznacznie pod wpływem obciążenia w przeciwieństwie do gumy, która może się odkształcić nawet o kilkaset procent.

1. Czy, a jeśli tak to w jaki sposób można zmienić moduł sprężystości materiałów krystalicznych

Modułu sprężystości nie da się zmienić ponieważ jest to stała materiałowa

1. Na czym polega ogólna zasada umacniania materiałów metalowych

Polega na blokowaniu ruchu dyslokacji

1. Która z identycznych próbek wykonanych z tego samego metalu (np. Al):
   A-o wielkości ziarna 10µm czy B-o wielkości ziarna 1mm będzie wykazywać większe własności wytrzymałościowe

Jest to materiał A ponieważ każda granica ziarna jest blokadą dla ruchu dyslokacji. Im drobniejsze ziarna tym więcej granic w tej samej objętości materiału.

1. 
   Co to jest roztwór stały między węzłowy, a co różnowęzłowy

Roztwór międzywęzłowy - jest to taki roztwór stały, którego atomy pierwiastka rozpuszczanego mające małą średnicę mogą, w sieci rozpuszczalnika, zajmować pozycje między atomami węzłowymi.

Roztwór stały różnowęzłowy – jest to taki roztwór stały, w którym atomy pierwiastka stopowego zajmują w sieci krystalicznej położenie węzłowe, zastępując atomy rozpuszczalnika.

1. Dany jest metal o temp. topnienia 327°C. Czy można umocnić go przez zgniot na zimno? Uzasadnij odpowiedź.

Nie można go umocnić przez zgniot ponieważ temperatura rekrystalizacji jest bardzo niska. Nastąpiłoby samoistne zdrowienie.

1. Opisz krótko(lub zilustruj w tabeli) co dzieje się podczas ogrzewania metalu uprzednio odkształconego przez zgniot na zimno?

Podczas ogrzewania metalu uprzednio odkształconego przez zgniot występują trzy etapy: Zdrowienie, Rekrystalizacja i Rozrost ziaren.
Zdrowienie polega na przegrupowaniu dyslokacji, któremu towarzyszy stosunkowo niewielkie zmniejszenie ich gęstości. Umożliwia to zanik naprężeń własnych i przywrócenie własności plastycznych przy zachowaniu wysokich własności wytrzymałościowych.
Rekrystalizacja jest drugim stadium, przebiegającym w wyższej temperaturze niż zdrowienie. Polega na zarodkowaniu nowych ziaren wolnych od dyslokacji. W rezultacie zanika umocnienie i całkowicie przywrócone są właściwości plastyczne. W trzecim stadium zachodzi rozrost ziaren, który jest zwykle niepożądany, ponieważ najczęściej pogarsza własności materiałów.

1. Dlaczego odbudowa struktury stopów odkształconych przez zgniot na zimno zachodzi zwykle w wyższej temperaturze niż w czystych metalach?

Ponieważ stopy metali zawsze mają wyższą temperaturę rekrystalizacji niż czyste metale (0,4-0,8 bezwzględnej temperatury topnienia gdzie w czystych metalach to tylko 0,2-0,3)

1. Dlaczego możemy z pewnym przybliżeniem wnioskować o granicy plastyczności na podstawie wyniku badania twardości?

Ponieważ pomiar twardości wiąże się z odkształceniem plastycznym w bezpośrednim otoczeniu wgłębnika penetrującego materiał pod wpływem przyłożonego obciążenia.

1. Które z tworzyw metalowych A­-o sieci RSC, czy B-o sieci HZ jest bardziej podatne na umocnienie odkształceniowe (przez zgniot na zimno).

Jest to materiał A ponieważ posiada sieć RSC która jest bardziej podatna na odkształcenie plastyczne ze względu na większą ilość płaszczyzn poślizgu po których poruszają się dyslokacje.

1. Co to jest zmęczenie materiału i czym charakteryzuje się powierzchnia przełomu zmęczeniowego w skali mikro- i makroskopowej?

Uszkodzenie materiału pod wpływem działania obciążenia zmiennego. Na powierzchni przełomu możemy wyróżnić dwa obszary: gładki i ziarnisty. Obszar gładki charakteryzuje się tym są widoczne są w tym miejscu przełomu charakterystyczne koncentryczne linie, mające swoje centrum w miejscu początku przełomu zwanym też ogniskiem. Muszlowa część przełomu tworzy się w czasie rozwoju pęknięcia. Wygładzenie tej powierzchni jest wynikiem tarcia powierzchni pęknięcia wywołanego odkształceniami elementu podczas kolejnych cykli zmian obciążenia. Ziarnista część przełomu odpowiada końcowemu pęknięciu elementu.

Proces ten rozpoczyna się mikropęknięciem w miejscu zwanym ogniskiem, tj. w miejscu lokalnej koncentracji naprężeń, wywołanej działaniem mikrokarbu.

1. Która z próbek, A-o gładkiej powierzchni czy B-o powierzchni chropowatej, wykonanych z tego samego materiału jest bardziej odporna na zniszczenie wskutek zmęczenia lub obciążenia udarowego?

Próbka A, bo każde wgłębienie w powierzchni próbki B stanowi karb który może doprowadzić do koncentracji naprężeń

1. Co rozumiesz przez temp. przejścia w stan kruchy-próg kruchości w tworzywach metalowych o sieci RPC? Czy z punktu widzenia eksploatacji wykonanego zeń elementu, zmieniającej się od -40°C do +50°C byłoby lepiej gdy będzie ona wyższa czy niższa?

Temperatura poniżej której występuje wyraźne zmniejszenie udarności. Temperatura przejścia w stan kruchy powinna być niższa niż najniższa temperatura eksploatacji.

1. Jaki jest zasadniczy cel obróbki cieplnej zwanej wyżarzaniem? Co znaczy termin, że wyżarzanie stali należy do grupy obróbki cieplnej z przemianą albo bez przemiany fazowej? Podaj po jednym przykładzie każdego z rodzajów wyżarzania.

Zasadniczym celem wyżarzania jest doprowadzenie stali do stanu równowagi w stosunku do stanu wyjściowego. Wyżarzanie z przemianą fazową oznacza obróbkę cieplną przekształcającą jedną strukturę sieci krystalicznej na inną wykorzystywane tylko dla stopów żelaz. Wyżarzanie bez przemiany oznacza że nie ma przebudowy sieci ma przeznaczenie ogólne.Przykłady: Bez przemiany to odprężanie. Z przemianą to zmiękczanie

1. Co to jest dyfuzja? Która z dwóch próbek z tego samego materiału
   A-drobnoziarnista czy B- gruboziarnista, będzie wykazywać większą dyfuzyjność i dlaczego?

Proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek w danym ośrodku. Większą dyfuzyjność będzie wykazywała próbka A ponieważ granic ziaren jest dużo. Granice ziaren stanowią defekty powierzchniowe i powodują że gęstość ułożenia atomów w ich obszarze jest mniejsza niż w sieci, co ułatwia przeskoki atomów.

1. Co to jest dyfuzja? Która z dwóch próbek A-umocniona przez zgniot na zimno, czy
   B-wyżarzona będzie wykazywać większą dyfuzyjność i dlaczego?

Próbka po zgniocie, bo będzie zawierała dyslokacje stanowiące ułatwioną drogę dla przemieszczania się atomów

1. Co to jest dyfuzja? Która z dwóch próbek, które były wyżarzone w piecu o wysokiej temperaturze: A-szybko chłodzona w wodzie czy B-chłodzona wolno wraz z piece, będzie wykazywać większą dyfuzyjność i dlaczego?

Chłodzona w wodzie, bo będzie miała drobniejszą strukturę krystaliczną

1. Dane są trzy metale A o sieci RSC i promieniu atomowym r_A=0,125nm, B o sieci RPC i promieniu atomowym r_B = 0,128nm oraz C o sieci RSC i promieniu atomowym r_C = 0,145nm. Czy którakolwiek para rokuje nadzieje na utworzenie roztworu stałego ciągłego? Uzasadnij odpowiedź

Próbka A i C ponieważ mają takie same sieci i niewielką różnicę promieni atomwych

1. 
   Co jest warunkiem umacniania wydzieleniowego? Naszkicuj przebieg zmian twardości stopu podczas starzenia w funkcji czasu i temperatury starzenia.

Umacnianie wydzieleniowe jest możliwe tylko dla stopów

1. Co jest warunkiem umacniania przez roztwór

Warunkiem umocnienia przez roztwór jest obecność pierwiastków stopowych i różnica w wielkości promienia atomowego

1. Dlaczego metale i ich stopy są bardziej odporne na kruche pękanie niż ceramika?

Ponieważ są to materiały sprężysto plastyczne

1. Co to jest pełzanie? Narysuj wykres ilustrujący szybkość pełzania tego samego materiału w funkcji czasu i temperatury pełzania

Pełzanie to odkształcenie w skutek działania długotrwałych, stałych obciążeń w wysokich temperaturach

1. Na czym polega umacnianie metali przez rozdrabnianie mikrostruktury (przez granice ziaren)?

Polega na zwiększeniu ilości ziaren i tym samym zwiększeniu ilości przeszkód dla ruchu dyslokacji w postaci granic ziaren.