METALE:

1.Jak najczęściej umacnia się aluminium?

Wydzieleniowo (gwałtowne chłodzenie z wysokiej temperatury)
2. Wymienić defekty sieci krystalicznej

0D-wakancje (defekty punktowe), 1D- dyslokacje ( defekty liniowe), 2D-dekty powierzchniowe (granica ziaren), 3D-defekty objętościowe (cząstki)

3. Odmiany alotropowe żelaza oraz ich struktury

Żelazo a –ferryt 768 °C

żelazo β – trwałe w zakresie 768–910 °C

żelazo γ – trwałe w zakresie 910–1 400 °C

żelazo δ – trwałe od 1400 do 1535 °C (temperatura topnienia)

4. Metody pomiaru twardości

Vickersa (HV)

Brinella (HB)

Rockwella (HRA HRB HRC)

5. ile % węgla zawiera stal składająca się z 50% ferrytu podeutektoidalnego i 50% perlitu

0,4% C

6. Omówić rodzaje umocnień stali

• Roztworowe(atomy obce powodują naprężenia, które hamują ruch dyslokacji)

• Dyslokacyjne(odkształceniowe)

• Granicami ziaren

• Cząstkami(wydzieleniowe i dyspersyjne)

7. podział stali odpornych na korozję ze względu na mikrostrukturę (?)
ferrytyczne

• martenzytyczne i umacniane wydzieleniowo

• austenityczne

• ferrytyczno-austenityczne

8. podział żeliw szarych ze względu na rodzaj grafitu w nich zawartego

9. jak obniżyć temperaturę przejścia metalu w stan kruchy

Rozdrobnić ziarno.
10. jaki wpływ ma węgiel w metalach

Wraz ze wzrostem zawartości węgla zwiększa się wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i twardość, zmniejsza się udarność, wydłużenie i przewężenie. Większa zawartość węgla pogarsza spawalność ale polepsza hartowność. Zwiększa podatność na korozję.
11. Na czym polega wiązanie jonowe?

Podaj przykłady materiałów z takim wiązaniem.

Oddziaływanie elektrostatyczne między jonami o różnoimiennych ładunkach. NaCl, CaO, CsBr

12. Na czym polega wiązanie kowalencyjne (atomowe)?

Podaj przykłady materiałów z takim wiązaniem.

Istnienie pary elektronów współdzielonej w porównywalnym stopniu przez oba atomy tworzące wiązanie. O2, CO2.

13. Na czym polega wiązanie metaliczne?

Podaj przykłady materiałów z takim wiązaniem.

Elektrony nie są związane z konkretnym jonem. Kryształy metali(np. miedzi, srebra, złota)

14. Na czym polega wiązanie wodorowe?

Podaj przykłady gdzie takie wiązania występują.

Słabe wiązanie polegającego na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe. H20, białka.

15. Na czym polega wiązanie van der Waalsa?

Podaj przykłady gdzie takie wiązania występują.

Oddzialywanie dyspersyjne między dipolami. Niektóre polimery.

16. Wyjaśnij pojęcia: prosta sieciowa, płaszczyzna sieciowa, sieć przestrzenna.

Prosta sieciowa – prosta przechodząca co najmniej przez dwa punkty sieci krystalicznej,

Płaszczyzna sieciowa – płaszczyzna przechodząca przez co najmniej 3 punkty sieci krystalicznej nieleżące na jednej prostej

Sieć przestrzenna - Sieć krystaliczna, układ cząstek powtarzający się w regularnych odstępach w trzech kierunkach przestrzeni.

17. Co to jest i jak charakteryzuje się komórkę elementarną.

Najmniejsza, powtarzalna część struktury kryształu, zawierająca wszystkie rodzaje cząsteczek, jonów i atomów, które tworzą określoną sieć krystaliczną. Komórka elementarna ma zawsze kształt równoległościanu.

18. Narysuj i opisz komórkę elementarną struktury krystalicznej A1 (RSC)

Wymień metale o takiej strukturze

Atomy rozmieszczone są w narożach i środkach ścian sześcianu.

Fe- γ, Al, Cu, Ag, Pt, Ni, Pb 

19. Narysuj i opisz komórkę elementarną struktury krystalicznej A2 (RPC).

Wymień metale o takiej strukturze.

Atomy są rozmieszczone na narożach i w środku prostopadłościanu. Niezbyt ciągliwe metale.

Fe-a, Ti-a, V, Mn-a, Cr, Mo, W

20. Narysuj komórkę elementarną sieci heksagonalnej zwartej A3 (HZ)

Wymień metale o takiej strukturze

Graniastosłup o podstawie rombu z kątami 60° i 120°. Atomy są rozmieszczone na narożach i w połowie wysokości komórki. Na jedną komórkę przypada 2 atomy. Niezbyt ciągliwe metale.

Zn, Mg, Cd, Ti-b, Zr-b, Co-b

21. Narysuj komórkę elementarną układu regularnego i oznacz kierunki [111], [110] i [100]

22. Narysuj komórkę elementarną układu regularnego i oznacz płaszczyzny (111), (110) i (100)

23. Co to jest polimorfizm?

Podaj przykłady metali wykazujących tą cechę.

Polimorfizmem lub alotropią nazywamy występowanie tego samego pierwiastka lub związku w postaci dwóch lub kilku odmian krystalicznych, a odmiany te nazywamy alotropowymi. Przemiany alotropowe zachodzą przy stałych temperaturach i towarzyszy im wydzielanie lub pochłanianie utajonego ciepła przemiany (w zależności od kierunku jej zachodzenia). Do metali posiadających odmiany alotropowe należy żelazo z odmianami Fe-a o sieci A2, Fe-g o sieci A1 i Fe-d (zwana także wysokotemperaturową odmianą a) o sieci A2, cyna z odmianami Sn-a i Sn-b, a poza tym mangan, kobalt, tytan itd.

24. Wyjaśnij pojęcie anizotropii kryształów.

Podaj przykłady właściwości kryształów ulegających temu zjawisku.

Zależność własności kryształów od kierunku krystalograficznego, w którym dana własność jest badana, odróżniającą je od materiałów bezpostaciowych, a więc niekrystalicznych. Wiąże się to z gęstością ułożenia atomów niejednakową we wszystkich kierunkach.

Własności anizotropowe: wytrzymałość, twardość, wydłużenie, moduł sprężystości, a także własności fizyczne np. optyczne, magnetyczne, elektryczne i cieplne

25. Omów defekty punktowe sieci krystalicznej.

• wakanse, luki – wolne miejsca w sieci krystalicznej,

• wyjście atomu na powierzchnie kryształu,

• atomy międzywęzłowe – opuszczające węzły np. wskutek drgań cieplnych,

26. Wymień i scharakteryzuj defekty liniowe sieci krystalicznej.(dyslokacje)

• krawędziowe – poprzez wprowadzenie ekstrapłaszczyzny między nieco rozsunięte płaszczyzny sieciowe, miarą dyslokacji jest wektor Burgersa, wyznaczony poprzez kontur Burgersa i prostopadły do linii dyslokacji krawędziowej,

• śrubowe – powstają w wyniku przesunięcia płaszczyzn atomowych, wektor Burgersa równoległy do linii dyslokacji śrubowej,

• mieszane – śrubowa i krawędziowa występujące w strukturach rzeczywistych,

27. Przedstaw istotę dyslokacji krawędziowej

Powstaje przez wprowadzenie w kryształ dodatkowej płaszczyzny. Cechą charakterystyczną dyslokacji jest duże odkształcenie sieci, co jest spowodowane dążeniem atomów sąsiadujących z linią dyslokacji do dostosowania swych położeń do warunków wytworzonych przez brak płaszczyzny.

28. Co to jest wektor Burgersa dyslokacji i jak się go wyznacza?

Wektor Burgersa wskazuje kierunek i wielkość przesunięcia atomów przy powstawaniu lub ruchu dyslokacji. Wektor Burgersa i linia dyslokacji wyznaczają jej płaszczyznę poślizgu. Najpierw w pobliżu dyslokacji wybieramy jeden atom jako punkt początkowy obwodu (np.atom A). Następnie przesuwamy się od tego atomu w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara od atomu do atomu o taką samą liczbę odległości międzyatomowych, parami we wzajemnie równoległych, ale przeciwnych kierunkach, zakreślając zamknięty obwód. W przypadku gdy wewnątrz zakreślonego obwodu znajduje się dyslokacja, to obwód nie zamyka się i odcinek domykający BA stanowi wektor Burgersa tej dyskolacji. Zwrot wektora Burgersa jest zgodny z kierunkiem wykreślania obwodu

29. Omów istotę poślizgu dyslokacji

Poślizg jest to ruch dyslokacji pod wpływem naprężeń stycznych, wymaga jednak działania w płaszczyżnie i kierunku poślizgu naprężenia większego od krytycznego

30. Jak powstają dyslokacje?

• podczas wzrostu kryształu z cieczy lub pary,

• drogą kondensacji wakancji,

• w wyniku działania pól naprężeń wewnętrznych,

• na skutek rozmnażania się dyslokacji (w wyniku naprężeń zewnętrznych),

• poprzez heterogeniczne zarodkowanie.

31. Co to są granice ziaren i jakie są rodzaje granic ziaren?

Granice ziarn są to wewnętrzne powierzchnie graniczne oddzielające dwa kryształy o takim samym składzie chemicznym, różniące się tylko orientacją krystalograficzną.

Pod względem budowy granice ziarn można podzielić na granice daszkowe (nachylenia), oddzielające ziarna mające wspólny kierunek krystalograficzny równoległy do granicy oraz granice skręcenia, oddzielające ziarna o wspólnym kierunku krystalograficznym prostopadłym do granicy. Przypadkowe granice mają zwykle składowe daszkowe i skręcenia. Pod względem stopnia dezorientacji, granice dzielimy na granice małego kąta i dużego kąta. Szczególnym przypadkiem granic daszkowych dużego kąta są granice bliżniacze. Pod względem stopnia dopasowania granice dzielimy na przypadkowe i specjalne (koincydentne).

32. Omów rodzaje naprężeń

Rozróżniamy dwa rodzaje prostych stanów naprężeń:

– naprężenia normalne, w których obciążenie oddziałuje w kierunku prostopadłym do rozpatrywanego przekroju,

Naprężenia normalne są zwyczajowo oznaczane symbolem „s” (sigma) wraz z indeksem odpowiadającym rodzajowi naprężeń, zazwyczaj:

σr ­– naprężenia rozciągające,

σc ­– naprężenia ściskające,

σg ­– naprężenia zginające.

– naprężenia styczne, w których obciążenie oddziałuje równolegle do rozpatrywanego przekroju.

Naprężenia styczne są zwyczajowo oznaczane symbolem „t” (tau) wraz z indeksem odpowiadającym rodzajowi naprężeń, zazwyczaj:

tt – naprężenia tnące,

ts – naprężenia skręcające.

33. Omów rodzaje odkształceń

Sprężyste - odkształcenie, które ustępuje po usunięciu siły, która je spowodowała

Plastyczne - odkształcenie, które nie ustępuje po usunięciu naprężenia, które je wywołało.

34. Scharakteryzuj moduł Younga

Wielkość określająca sprężystość materiału. Wyraża ona, charakterystyczną dla danego materiału, zależność względnego odkształcenia liniowego ε materiału od naprężenia σ.

Jednostką jest Pascal [Pa]

35. Co to jest liczba Poissona

Stosunek odkształcenia poprzecznego do odkształcenia podłużnego przy osiowym stanie naprężenia. Współczynnik Poissona jest wielkością bezwymiarową i nie określa sprężystości materiału, a jedynie sposób, w jaki się on odkształca.

36. Scharakteryzuj pojecie sprężystości liniowej

Liniowa teoria sprężystości zakłada liniowe związki konstytutywne czyli obowiązywanie prawa Hooke'a oraz liniowe (zlinearyzowane) związki geometryczne, które są odpowiednie do opisu deformacji ciała w zakresie małych przemieszczeń i małych odkształceń

37. Scharakteryzuj pojęcie sprężystości nieliniowej

Sprężystość nieliniowa odpowiada funkcjom energii wyższego stopnia (3+), a materiał tak zdefiniowany nazywamy materiałem hipersprężystym

38. Scharakteryzuj odkształcenie plastyczne w metalach

Odkształcenie trwałe, nie ustępujące po usunięciu napężenia, które je wywołało.

39. Wyjaśnij dlaczego rzeczywiste naprężenie styczne powodujące odkształcenie plastyczne w metalach jest o kilka rzędów wielkości niższe od wartości teoretycznych.

Jest to spowodowane dyslokacjami występującymiw metalach.

40. Co to są płaszczyzny łatwego poślizgu?

W takich płaszczyznach poślizg dyslokacji jest

najłatwiejszy, gdyż droga przeskoku dyslokacji jest

najkrótsza.

41. Co to są systemy poślizgu?

Płaszczyzna poślizgu oraz kierunek poślizgu tworzą razem

system poślizgu.

42. Omów wpływ defektów liniowych na właściwości metali.

Defekty liniowe (dyslokacje) ułatwiają odkształcanie metali i bez nich przeróbka plastyczna byłaby niemożliwa.

43. Omów mechanizm umocnienia roztworowego

Umocnienie roztworowe polega na wprowadzeniu do sieci krystalicznej obcych atomów o średnicach różnych od atomów rodzimych sieci. Naprężenia wprowadzone w ten sposób do sieci powodują dodatkowy opor ruchu dyslokacji.

44. Omów mechanizm umocnienia odkształceniowego

Umocnienie odkształceniowe (umocnienie zgniotem) polega na wzajemnym blokowaniu się dyslokacji poruszających się w różnych płaszczyznach poślizgu.

45. Omów mechanizm umocnienia wydzieleniowego

Metoda obróbki cieplnej metali, prowadząca do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Umocnienie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z przesyconego roztworu stałego, co w temperaturze niższej prowadzi w efekcie do zmiany struktury i właściwości stopu. Proces tego umocnienia składa się z dwóch etapów: przesycania, oraz starzenia