CZĘŚĆ 1- METALE (prof. Szczygieł)

1. Co to jest dewitryfikacja ?

przeprowadzenie ze stanu szklistego w krystaliczny

2. Rodziny kwarków opisać :
Mamy trzy zestawy par kwarków. Każdy zestaw tych cząstek zwany jest generacją lub rodziną. Kwarki górny/dolny są pierwszą rodziną kwarków, drugą powabny i dziwny a trzecią prawdziwy i piękny.
Wraz z numerem rodziny rośnie masa cząstek, a cząstki wyższych rodzin mają skłonność do rozpadu na cząstki rodzin niższych.

3. Napisać wartości wiązań i jednostkę
jonowe 600-1550
kowalencyjne 500-1250
metaliczne 100-850
Van der Waalsa <40
Jednostki : kJ/mol, eV/atom

4. Dopasować rodzaj wiązania (do polimerów i ceramiki)
polimery - kowalencyjne, wtórne
ceramika i szkło - kowalencyjne, jonowe

metale- jonowe, metaliczne

5.Uszeregować metale według wzrostu modułu Younga
Pb, Zn, Mg, Al, Ag, Au, Cu, Ni, Fe, Cr, Mo, W

6. Podać przykład brązów
z berylem - brąz berylowy
z cynkiem - brąz cynkowy

Brązy to stopy, które zawierają Cu. Drugim składnikiem jest KAŻDY metal, za wyjątkiem Ni (wtedy mamy miedzionikiel) i Zn (mosiądz).

7. Fe i O jaki tworzą roztwór
międzywęzłowy

Roztwór międzywęzłowy, to roztwór żelaza z pierwiastkami takimi jak: C, N, B, H i O.

8. X5NiCoMoV-10-5-2
-zawiera 4 pierwiastki stopowe
-zawartość niklu 10%
-stal stopowa

9. Jak nazywa się urządzenie do badania udarności
młot Charpy’ego

10. Ile rodzin mają leptony i kwarki
3 i 3

11. Co jest produktem Wielkiego Pieca?
surówka

12. Ile wynosi moduł Younga dla żelaza
196 GPa

13.Stopem jakich metali są siluminy
aluminium i krzem

14.jakie wiązanie występuje w materiałach ceramicznych?
kowalencyjne i jonowe

15.żelazo z azotem co to jest ?
roztwór stały międzywęzłowy

16.skala Mohsa przy czym występuje
określa twardość materiałów

$$\mathbf{E =}\frac{\mathbf{\varepsilon}}{\mathbf{\sigma}}$$

ε – odkształcenie liniowe

σ- naprężenie rozciągające

Jednostka modułu Younga to GPa.

18. Które pierwiastki są najbardziej niepożądane w stali?
S, P, O, N, H

19. Od czego zależy moduł Younga?
- typu wiązań między atomami
- składu chemicznego
- struktury krystalicznej

20. Ile jest faz w pkt eutektoidalnym i eutektycznym?
3 i 3

21. Pytania o liczby swobody dla poszczególnych przypadków:

Dla p=const -> opisane w zdjęciu na dole. Korzystamy wtedy ze wzoru S=n-f+1. Jeśli ciśnienie nie jest stałe, wtedy korzystamy ze wzoru S=n-f+2. (w pytaniach na kole przeważnie są to przypadki z p=const).

S- liczba stopni swobody (to liczymy)

n- ilość składników (dowiadujemy się od razu w poleceniu, przeważnie dwuskładnikowy)

f- liczba faz (stały, ciekły, gazowy)

Dwuskładnikowy, dla składników o nieograniczonej rozpuszczalności

Występują tu 2 fazy: stała α (solid) i ciekła L (liquid). W fazie stałej α mamy 1 fazę (stałą). W fazie ciekłej L mamy również 1 fazę (tym razem ciekłą). W środku wykresu mamy 2 fazy (ciekłą i stałą), ponieważ mieszają się one. Przy „stykach” wykresu (sorka nie wiem jak to nazwać, tam gdzie liczba stopni swobody to 0): wasza liczba składników maleje, macie 1, bo jesteście w skrajnych punktach wykresu, więc macie tylko składnik A albo B. Jeśli chodzi o ilość faz, to są 2, bo już się łączą.

Dwuskładnikowy, dla składników nierozpuszczających się wzajemnie:

W punkcie E ( punkcie eutektycznym) istnieją 3 fazy i 0 stopni swobody!

22. Średnica węgla:

ok. 140 pm, a dokładniej to 134pm

23. Długość wiązania węgiel-węgiel:

154 pm

24. Jak zależą moduł sprężystości wzdłużnej i T topnienia od energii wiązań?

rosną ze wzrostem siły wiązań

25. Ferryt to.. i trzeba było wybrać prawidłowe odpowiedzi

RPC, A2, regularnie przestrzennie centrowana

26. Wpisać, gdzie występuje
A1 (beryl, grafit, austenit, srebro)

A2 (gips, ferryt)

A3 (sól kamienna)
A4 (diament)

27. Jakie pierwiastki nadają stali określone właściwości

Siarka, wodór i fosfor- kruchość
Tlen- zmniejszenie ciągliwości i udarności

Azot- zmniejszenie plastyczności w miarę upływu czasu oraz zmniejszenie ciągliwości i udarności

Mn- zapobieganie kruchości

Si- zwiększenie żaroodporności i oporu elektrycznego

Ni- zwiększenie hartowności stali

Cr- zwiększenie hartowności stali, poprawienie odporności na ścieranie, zwiększenie odporności na korozję

W- poprawienie odporności na ścieranie

V- zwiększenie hartowności stali

Cu- zwiększenie odporności na korozję atmosferyczną

B- poprawienie hartowności

Chyba wszystkie możliwe wypisałam.

28. Zawartość węgla w rodzajach stali
węglowa (2%), stopowa (maks 1%)

29. Współczynnik Poissona

$$\mathbf{\upsilon = -}\frac{\mathbf{\varepsilon}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{\varepsilon}_{\mathbf{n}}}$$

30. Co określa moduł Younga?
Określa sztywność materiału, tj. opór przeciwko wydłużaniu lub ściskaniu sprężystemu

31. Moduł Kirchoffa
Współczynnik sprężystości poprzecznej

32. W zakresie bardzo małych odkształceń ε<0,001:
Wszystkie ciała są liniowosprężyste

33. Tensometry służą do:
pomiaru wydłużenia

34.Parametry statycznej próby rozciągania:
umowna granica sprężystości,
umowna granica plastyczności,  
wytrzymałość na rozciąganie,
wydłużenie względne,
przewężenie względne

35. Budowa ferrytu( A1,A2,A3,A1 A2 w zależności od T)

(nie wiem o co tu chodzi, ferryt (Fe-α) to ogólnie jest A2… im wyższa temperatura zmienia się w Fe-β, ale nie jest to uważane za odrębną fazę i nie ma osobnego układu krystalograficznego. Także nie rozumiem pytania).

36. Metoda Vickersa co mierzy:
twardość

37. Dodatki stali ( Mn Si Al):
dodatki zwykłe

38. Granica plastyczności i delta l od T jak się zmienia:
ze wzrostem temperatury granica plastyczności (Re) maleje, a wydłużenie Δl rośnie.

ze wzrostem temperatury wytrzymałość na rozciąganie (Rm) maleje, a przewężenie rośnie.

39. Jaką wartością wyraża się granica plastyczności:
naprężenie powodujące wydłużenie trwałe próbki o 0,2% ( R=F/So)

40. Jaką wartością wyraża się granica sprężystości:
naprężenie powodujące wydłużenie trwałe próbki o 0,05% ( R=F/So)

41.Jakie właściwości musi mieć atom, aby zastąpił inny atom?
- musi mieć ten sam typ struktury
- różnica promieni atomowych nie może przekraczać 15%
- podobna elektroujemność
- ta sama wartościowość

42. Roztwór Ni w Cu:

Substytucyjny

43. C75 co oznacza
stal niestopową (węglową) 0,75%C, Mn<1%
   
44. Miary ciągliwości:
-wydłużenie
-przewężenie

45. Ze wzrostem T granica plastyczności Re i wytrzymałość na rozciąganie Rm:
maleją

46. Jednostki twardości
HB, HV, MN/m²

47. Zależność udarności od struktury:
- RSC - ciągliwy typ przełomu, (dobra udarność) niezależnie od T
- HZ - są zazwyczaj kruche
- RPC sposób pękania zależy od T w niskiej kruche, a w wysokiej ciągliwe

48. Przykład materiałów bardzo plastycznych
ołów, złoto (niska T topnienia), cyna, miedź

49. Nadstopy(superstopy)

Do pracy w wysokich temperaturach i przy dużych obciążeniach. Cechują się wysoką żaroodpornością, wytrzymałością i odpornością na pełzanie w wysokich temperaturach, dobrą stabilnością powierzchniową i odpornością na korozję i utlenianie.

np. Ni+ 15.5% Cr+ 8% Fe

Ni+ 24% Mo+ 6% Fe +5% Cr + 2.5% Co

Ni+ 28% Fe+ 21% Cr+ 3% Mo+2.1% Ti+ 0.3% Al.

Co+ 20% Cr+ 15% W+ 10% Ni

50. Co jest na wykresie fazowym
…………………………………………….

51. Ile jest faz dwu składnikowych w układzie nierozpuszczalnym złożonym z 2 substancji:
3 (wykres u góry, na rysunku są to fazy L+A, L+B i A+B)

Faz jednoskładnikowych- 3.

52. Ile jest faz dwu składnikowych w układzie rozpuszczalnym złożonym z 2 substancji:
1 (wykres u góry, na rysunku jest to faza L+α)
Faz jednoskładnikowych- 2.

53. Popularne stopy glinu
siluminy (Al+ Si), durale ( Al+ Cu, Mn, Mg, Fe)

54. Stop miedzi i cynku to:
mosiądze

55. Pełzanie to:
Zwiększające się z upływem czasu odkształcenie plastyczne pod wpływem stałego obciążenia

56. Jaki roztwór powstanie jak rozpuścimy cynk w żelazie:
substytucyjny (podstawieniowy) uporządkowany roztwór stały

57. Co to jest stop?
Mieszanina dwóch lub więcej pierwiastków z których, co najmniej jeden z głównych składników stopu jest metalem, a wszystkie występujące fazy mają właściwości metaliczne. Składnikami stopów są substancje proste (pierwiastki) lub złożone - np.. związki nie ulegające przemianom. Stopy mogą mieć strukturę jedno-lub wielofazową. Liczba rodzaj i własności faz są uzależnione od składu chemicznego stopu.

58. Wyjaśnij pojęcie anizotropii kryształów.
Anizotropia kryształów- zależność własności fizycznych (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła) i chemicznych (szybkość wzrostu i rozpuszczania) kryształu od kierunku przestrzennego. Anizotropia kryształów jest konsekwencją uporządkowanej struktury krystalicznej.

59. W jakich stopach występują nadstruktury?
Nadstruktury to dwuskładnikowe roztwory stałe, w których wyniku powolnego, chłodzenia lub wyżarzania nastąpiło uporządkowanie przedtem chaotycznie rozmieszczonych atomów. Występują w stopach miedzi ze złotem, miedzi z platyną, miedzi z niklem i żelazem, kobaltu z wanadem i żelazem.

60. Jaką strukturę mają ferryty
A2, RPC

61. Wymień defekty liniowe:
krawędziowe, śrubowe, mieszane

62.Równanie Gibbsa:
S= n-f+2, układy skondensowane gdy p=const S=n-f+1

63.Granica plastyczności
Siła powodująca wydłużenie trwałe o 0,2%

64. Granica sprężystości
Siła powodująca wydłużenie trwałe o 0,05%

65. Wiązania w materiałach inżynierskich
-jonowe
-kowalencyjne
-metaliczne
-Van der Waalsa

66. Rodzaje roztworów stałych
- Fe z C, N, B, H, O międzywęzłowe
- pozostałe to substytucyjne

67.Wykres dla ograniczonej rozpuszczalności - reguła dźwigni dla podkrytycznej
(jakie fazy występują w tym wykresie, chodzi o opisanie alfa, beta itd? czy ze stała i ciekła ?)

68.Struktura krystaliczna metali

Większość metali ma jedną z trzech struktur krystalicznych:

- struktura regularna ściennie centrowana (A1, RSC)- beryl, grafit, austenit, Ag, Au, Al, Cu, Ni, Pb

- struktura regularna przestrzennie centrowana (A2, RPC)- gips, ferryt, Mo, W, V, Nb

- struktura heksagonalnie zwarta (HZ, A3)- Zn, Mg, Cd, sól kamienna

69.Oznaczanie stali było np. 90, samo wiec nie wiem o co chodzi

Na jakieś 80-90% chodzi tu o stal niestopową, a to 90 to się tyczy węgla. (to jest chyba wg tej starej normy)

Zawartość węgla 0,9%, stal niestopowa (węglowa), zawartość Mn <1%

70. Zanieczyszczenia w stalach

S, P, O, N, H

71. Pierwiastki stopowe w stalach

Ti, Mo, Si, W, Cr, Mn, Ni, Cu, V, B

72. Składniki zwykle w stalach

Mn, Si, Al (dodawane w celu odtlenienia)

73. Zmęczenie- pojęcie oraz jakie jest dla stali i stopów nieżelaznych
Zmęczenie materiału - zjawisko pękania materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń.

Wytrzymałość zmęczeniowa (dla stali): graniczna amplituda naprężeń, przy której próbka nie ulegnie zniszczeniu nawet przy bardzo dużej ilości cykli

Wytrzymałość zmęczeniowa (dla stopów nieżelaznych): największa amplituda naprężeń, przy której próbka nie ulegnie zniszczeniu podczas arbitralnie dużej liczby cykli (najczęściej N=106).

74. Moduł Younga

Określa sztywność materiału, tj. opór przeciwko wydłużaniu lub ściskaniu sprężystemu

$$\mathbf{E =}\frac{\mathbf{\varepsilon}}{\mathbf{\sigma}}$$

75. Odmiany alotropowe żelaza
α – ferryt do 911 °C
γ – austenit od 911 do 1382 °C
δ – δ-ferryt od 1382 d0 1536 °C
żelazo płynne od 1536 °C

76. Wykres dla nierozpuszczających sie składników- reguła dźwigni w stanie nadeutektycznym

77. Oznaczanie stali

Stale są oznakowane wg normy PN-EN 10027-1.

• Stale niestopowe (węglowe) zawartość Mn<1%. Na początku dajemy literę C oznaczającą węgiel a potem liczbę będącą 100 krotną zawartością węgla. Czyli np.

C55-> 0.55% C

• Stale niestopowe przy zawartości Mn ≥ 1%. Na początku zaczynamy od cyfry, która jest 100 krotną zawartością węgla, następnie wypisujemy pierwiastki stopowe i liczby, które TRZEBA przemnożyć przez te znajdujące się w tabeli. Jeśli dla danego pierwiastka nie wystarczyło cyfry, oznacza to że jest tam 1 (który trzeba przemnożyć przez współczynnik podany w tabeli):

Pierwiastek	Współczynnik
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W	4
Al., Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr	10
Ce, N, P, S	100
B	1000

Czyli np. 55NiCrMoV6-2-2

0.55% C, 1.5% Ni, 0.5% Cr, 0.2% Mo, 0.1% V

• Stale stopowe przy zawartości min jednego pierwiastka stopowego ≥ 1%. Na początku dajemy literę X, następnie liczbę będą 100 zawartością węgla w stali. Następnie symbole pierwiastków, później liczby odpowiadające ich zawartości.

Np. X5CrNiMo17-12-2

0.05% C, 17% Cr, 12% Ni, 2% Mo

• Stale szybkotnące. Na początku dajemy litery HS, następnie wypisujemy pierwiastki w kolejności W, Mo, V, Co(ale tylko same cyfry). Jeśli jest 0 tzn że danego pierwiastka nie ma i przechodzimy do kolejnego.

Np. HS18-0-1

18% W i 1% V.

78. Wady i zalety zastosowania stopów miedzi

Wady	Zalety
- cięższe od stali	- duża przewodność elektryczna i cieplna - dobra plastyczność - dobra odporność na korozję

79.Wady i zalety zastosowania stopów aluminium

Wady	Zalety
- niska temperatura topnienia	- mała gęstość - duża plastyczność - dobra przewodność elektryczna - dobra odporność na korozję - dobra wytrzymałość właściwa (stosunek wytrzymałości na rozciąganie do gęstości)

80. Wykresy ograniczona rozpuszczalność- reguła dźwigni

81. Udarność
Odporność materiału na działanie naprężeń dynamicznych. Miarą udarności jest energia konieczna do zniszczenia próbki obciążonej udarowo. Do badania udarności służy młot Charpy’ ego.

82. Warunki rozpuszczalności

• 2 metale muszą mieć ten sam typ struktury

• różnica promieni atomowych nie może przekraczać 15%

• podobna elektroujemność

• taka sama wartościowość

83. Jakie cechy powinno mieć dobre wiertło

• bardzo twarde

• odporne na ścieranie

84. coś o powłokach nanometalicznych

Chyba chodzi tu o to, co jest dodawane do materiałów ceramicznych i szkieł. Nie wiem o co chodzi w pytaniu, ale ogólnie to:

Podstawowymi składnikami są Al₂O₃, SiO₂, MgO, SiC, Si₃N₄. Mają małą przewodność elektryczną i cieplną. Są odporne na korozję, mają dobrą zdolność do przenoszenia obciążeń ściskających. Mają słabą ciągliwość i odporność na pękanie. Są odporne na wysokie temperatury. Mają dużą stabilność chemiczną, są ogniotrwałe i są stosowane w przemyśle metalurgicznym.

85. Cechy dobrego zbiornika odpornego na ….. (?)

86. Wady metali i stopów:

Mała odporność chemiczna i korozja.

87. Opór materiału przeciwko wciskaniu obiektu to….

Twardość

88. Co to jest przemiana eutektoidalna?

Odwracalna przemiana fazowa, w wyniku której przy chłodzeniu z fazy stałej o składzie eutektoidalnym wydziela się mieszanina dwóch faz stałych (eutektoid).

89. Co należy do pierwszej rodziny kwarków?

Górny i dolny.

90. Metody wyznaczania składu z wykresu fazowego:

• reguła dźwigni

• analiza na podstawie reguły faz Gibbsa

• termopara

91. Postać węgla w żeliwie szarym:

Grafit