Na czym polega hartowanie stali i jakie są jego efekty
Hartowanie- jest to rodzaj obróbki cieplnej stopów żelaza. Składa się z dwóch faz. Pierwsza to nagrzewanie materiału do temperatury powyżej przemiany austenitycznej i wygrzewanie tak długo aż cała jego objętość będzie wygrzana. Druga: szybkie schładzanie, musi to nastąpić tak szybko by z austenitu nie zdążył wydzielić się cementyt. Hartowanie podnosi twardość i wytrzymałość.
Trudności:
- Nierównomierne chłodzenie (środek jest chłodzony z mniejszą prędkością od krytycznej)
- Szybkie chłodzenie może wywołać naprężenia skurczliwe, które mogą spowodować pęknięcia nieodpuszczonego martenzytu.
Zapobieganie:
Zazwyczaj wprowadza się do stali niewielką ilość odpowiedniego pierwiastka, np. manganu, chromu, niklu. Powoduje to przesunięcie krzywych węgla w prawo.
Różnice pomiędzy obróbką cieplną a cieplno chemiczną
Obróbka cieplna polega na nagrzaniu materiału do wymaganej temperatury, utrzymaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie chłodzić z żądaną prędkością, by uzyskać odpowiednie właściwości mechaniczne.
Obróbka cieplno-chemiczna stali
Celem obróbki cieplno-chemicznej jest uzyskanie odpowiednich własności fizykochemicznych (np. zwiększenie odporności na ścieranie, żaroodporności) drogą dyfuzyjnej zmiany składu chemicznego warstw wierzchnich materiału.
jakie są dodatki stopowe w stalach
Dodatki (pierwiastki) stopowe — pierwiastki dodane do stali w ilości
przekraczającej minimalne stężenie, przy którym nie ma wyraźnego
wpływu na strukturę i właściwości stali.
Najczęściej stosowane dodatki stopowe: chrom, mangan, krzem, nikiel,
wolfram, molibden, wanad, tytan.
W jakiej formie występuje węgiel w żeliwie
Węgiel w żeliwie może być grafitem (szare), bądź cementytem (węglik żeliwa)(białe)
Podział stopów Al i Cu do obróbki plastycznej
Stopy obrabiane cieplnie oraz stopy nie zalecane do spawania
Stopy Al-Cu podlegają obróbce cieplnej, powodującej znaczny wzrost wytrzymałości i zmniejszenie zakresu plastyczności.
Narysować wykres rozciągania ceramiki i uzasadnić przebieg
http://limba.wil.pk.edu.pl/~jg/wyklady_wm/transport/proba_9.pdf
Występowanie polimerów (stany fizyczne)
Polimery mogą występować w stanach: sprężystym(„szklistym” charakteryzującym się dużą wartością modułu ok. 3GPa), lepko sprężystym (przemiana w temperaturze zeszklenia, moduł gwałtownie maleje do 3MPa), wysokoplastycznym (mała wartość modułu ok. 3MPa), lepko płynnym(polimer zaczyna płynąć), oraz stan w którym następuje rozkład chemiczny powyżej temperatury rozkładu.
Czy każda ilość włókien w osnowie wzmacnia kompozyt
Pewności brak że nie każda. Jak przekroczymy pewną granicę, to będzie działało na niekorzyść wytrzymałości.
Co to jest szkło metaliczne
Szkło metaliczne
Stop amorficzny dwu- lub wieloskładnikowy, w którym metal jest
głównym składnikiem, otrzymany przez bardzo szybkie
chłodzenie (103 - 106 K/s)
• Produkuje się je najczęściej przez wylanie cienkiej warstwy stopu na
szybko odprowadzające ciepło podłoże.
• Można też wylewać stop na wirującą tarczę (90 m/s).
• Po raz pierwszy szkło metaliczne otrzymano w 1960 roku
jakieś wzory stopów, których nie przepisałem.
Na czym polega odpuszczanie stali i jego efekty (dotyczy struktury i właściwości materiałów)
Odpuszczanie - obróbka cieplna polegająca na rozgrzaniu materiału i następnie ochłodzeniu.Rozróżniamy 3 rodzaje odpuszczeń:
Niskotemperaturowe - w zakresie od 150 do 200’C (usunięcie naprężeń hartowniczych, zachowanie dużej twardości i odporności na ścieranie).
Średniotemperaturowe - w zakresie od 250 do 500’C (twardość ulega obniżeniu, stal zyskuje wytrzymałość i sprężystość).
Wysokotemperaturowe - od 500 do 723’C (Ma na celu zwiększenie stosunku Re do Rm, zwiększenie granicy plastyczności, wydłużenia i przewężenia).
Odpuszczanie STALI – rodzaj obróbki cieplnej której poddawana jest stal wcześniej z hartowana .Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowanych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali a przede wszystkim zmniejszenie twardości a podniesienie udarności.
Omów krótko dowolny proces obróbki cieplno-chemicznej. Jakie właściwości uzyskuje materiał w jego wyniku
Rodzaje obróbki cieplnej (opis, wykresy 7/1)
Obróbka cieplna polega na nagrzaniu materiału do wymaganej temperatury, utrzymaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie chłodzić z żądaną prędkością, by uzyskać odpowiednie właściwości mechaniczne.
Rodzaje obróbki cieplnej:
Wyżarzanie - zabieg, w którym głównym czynnikiem jest temperatura i czas wygrzewania. Temperatura w tej obróbce może leżeć powyżej jak i poniżej temperatury krytycznej. Szybkość chłodzenia z temperatury krytycznej bardzo powolna, by mogły zajść przemiany fazowe. Poniżej temperatury krytycznej - dowolny.
Rodzaje wyżarzeń powyżej temperatury krytycznej: Ujednorodniające, Normalizujące, Zmiękczające.
Rodzaje wyżarzeń poniżej temperatury krytycznej: Odpuszczające, Normalizujące, Odprężające, Starzejące.
Hartowanie - głównym czynnikiem tego zabiegu jest temperatura i szybkość chłodzenia stopów. W tej obróbce nagrzewa się stop powyżej temperatury krytycznej, a następnie chłodzi z tak szybką prędkością by nie mogły zajść przemiany zgodne z wykresem równowagi, a zaszły przemiany prowadzące do otrzymania faz metastabilnych.
W skrócie: W skutek szybkiego chłodzenia austenitu powstaje Martenzyt.
Odpuszczanie - obróbka cieplna polegająca na rozgrzaniu materiału i następnie ochłodzeniu.
Rozróżniamy 3 rodzaje odpuszczeń:
Niskotemperaturowe - w zakresie od 150 do 200’C (usunięcie naprężeń hartowniczych, zachowanie dużej twardości i odporności na ścieranie).
Średniotemperaturowe - w zakresie od 250 do 500’C (twardość ulega obniżeniu, stal zyskuje wytrzymałość
i sprężystość).
Wysokotemperaturowe - od 500 do 723’C (Ma na celu zwiększenie stosunku Re do Rm, zwiększenie granicy plastyczności, wydłużenia i przewężenia).
Przesycanie - zabieg, w którym głównym czynnikiem jest temperatura i szybkość chłodzenia. Chłodzenie musi być tak szybkie, by nie zdążyły zajść żadne zmiany fazowe.
Co to jest a) stal b) staliwo
Staliwo - stal w postaci lanej, nie poddana obróbce plastycznej
Stal - stop żelaza z węglem, plastycznie obrabiany
Od jakich czynników zależy czy żeliwo jest szare czy białe?
W zależności od postaci w jakiej występuję węgiel rozróżnia się żeliwa :
Białe- węgiel występuję w postaci związanej tj. węglików
Szare = węgiel występuję w postaci wolnej -grafitu
5. Co to za stopy:
6. Jaka właściwość stopu wpływa na żaroodporność
Żaroodporność - zdolność materiału do przeciwstawienia się korozji gazowej w podwyższonych temperaturach. W celu zwiększenia żaroodporności stali stosuje się dodatki stopowe takie jak: chrom, krzem i aluminium.
7. Ceramika – wiązania/budowa strukturalna
Materiały ceramiczne to zagęszczone tworzywa polikrystaliczne - niemetaliczne. Charakteryzują się dużą twardością, żaroodpornością i żarowytrzymałością. Całkowicie kruche (nie da się ich odkształcić plastycznie).
Ważniejsze gatunki ceramiki: Tlenek aluminium, Azotek krzemu, Ceramika cyrkonowa, Ceramika karborundowa
8. Wykres rozciągania polimeru w stanie elastycznym + omów przebieg
http://www.immt.pwr.wroc.pl/~maciek/bk/MiBM/5-%20POLIMERY.pdf
9. Czy długość włókien w osnowie kompozytu ma znaczenie?
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/maria/pdf/INM_12.pdf
Co to jest piania metaliczna + właściwości
Spieniony metal (pianka metalowa) - materiał metaliczny zawierający w swej objętości znaczną liczbę wypełnionych gazem porów. Wyróżnia się pianki o porach otwartych oraz o porach zamkniętych.( ale nie wiem czy to dobrze )
czym rozni sie zeliwo od stali
Ad. 1 Żeliwo różni się od stali zawartością procentową węgla w żelazie. W przypadku stali jest 2% i mniej, a w przypadku żeliwa zakres od 2% do 4,5% węgla w roztworze ferrytu alfa. Węgiel ten ma wpływ na różnice właściwości mechanicznych między stalą i żeliwem oraz na ich zastosowanie.
2.na czym polega odpuszczzanie martenzytu/wyżarzanie odprężające
Ad.2 Odpuszczanie martenzytu polega na nagrzewaniu wyrobu o strukturze martenzytycznej do temperatury umożliwiającej dyfuzję węgla z martenzytu. / Wyżarzanie odprężające polega na nagrzaniu wyrobu do odpowiedniej temperatury, a następnie trzymaniu w niej przez czas 0,5 – 2h i powolnym studzeniu. Proces ten usuwa naprężenia własne bez wywoływania zmian struktury i właściwości.
3.składniki stopowe stali wysokostopowych ferrytycznych /austenitycznych
Ad.3 Stali wysokostopowych ferrytycznych – (Ti, W, V, Mo, Cr, Al., Si) składniki ferrytotwórcze ograniczają zakres występowania austenitu./ Stali wysokostopowych austenitycznych – (Mn, Ni, Co) składniki rozszerzają zakres występowania austenitu.
4.co to choroba wodorwa miedzi/ czym różi się szkło od ceramiki
Choroba wodorowa miedzi – W skutek wyżarzania miedzi w temperaturze powyżej 500 stopni Celsjusza następuje dyfuzja atomów wodoru w głąb sieci krystalicznej metalu. Tam wodór łączy się z tlenkiem miedzi i powstaje para wodna. Para wodna gromadzi się wewnątrz struktury krystalicznej, wytwarzając znaczne ciśnienie, które powoduje powstawanie mikropęknięć i naderwań oraz zmniejszenia plastyczności miedzi. / Różnica szkła od ceramiki. – szkło ma strukturę amorficzną, a nie krystaliczną jak ceramika i w przeciwieństwie do niej nie posiada również stałej temperatury topnienia, oraz jest słabym przewodnikiem dla elektryczności.
5.
6.jak można podzielić stopy al i cu do obróki plastycznej/ jakie jest zastosowaie stopów niklu
Stopy do obróbki plastycznej aluminium, oraz miedzi można podzielić zależnie od zawartości procentowej i rodzaju dodatków stopowych. / Można je podzielić na dwie grupy: stopy odporne na korozje i stopy oporowe. Wykonuje się z nich części aparatury chemicznej, elementy dla przemysłu okrętowego, narzędzia medyczne, monety itp.
7.co to jest metalurgia proszków/ jakie są charakterystyczne właściwości materiałów ceramicznych
Ad.7 Metalurgią proszków nazywamy metodę wytwarzania metali z ich proszków, bez
przechodzenia przez stan ciekły. Oddzielne ziarna proszków łączą sie ze sobą w jednolita
masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub
obojętnej. / Kowalencyjny i jonowy charakter wiązań atomowych. Wysoka temperatura topnienia. Wysoka wartość modułu właściwego (E/p). Wysoki moduł Younga wynikający z dużej sztywności wiązań, oraz niskiej gęstości atomów takich jak tlen, węgiel, aluminium i krzem z których zbudowane są tworzywa ceramiczne. Wysoka wytrzymałość i twardość, a tym samym odporność na ścieranie.
8.w jakich stanach mogą występować polimery
Ad.8 Polimery mogą występować w stanach: sprężystym(„szklistym” charakteryzującym się dużą wartością modułu ok. 3GPa), lepko sprężystym (przemiana w temperaturze zeszklenia, moduł gwałtownie maleje do 3MPa), wysokoplastycznym (mała wartość modułu ok. 3MPa), lepko płynnym(polimer zaczyna płynąć), oraz stan w którym następuje rozkład chemiczny powyżej temperatury rozkładu.
9.jakie wiązania mogą występować w kompozytach / jakie formy może przybrać faza umacniająca w kompozytach
10.narysuj krótko scharakteryzuj i uzasadnij przebieg wykresu rozciągania polimeru
W początkowym etapie rozciągania polimer odkształca się sprężyście, następnie ulega odkształceniu plastycznemu i łańcuchy zaczynają się wyciągać ze splątań, ulegają wyprostowaniu i orientacji zgodnie z kierunkiem działającego naprężenia. W dalszym etapie w rozciąganej próbce tworzy się szyjka, która po rozprostowaniu włókien obejmuje całą próbkę. Po wydłużeniu zwiększa się w kierunku rozciągania wytrzymałość próbki, ponieważ obciążenia przenoszone są za pośrednictwem silnych wiązań kowalencyjnych między atomami w łańcuchu głównym. Do dalszego odkształcenia potrzebny jest znaczny wzrost naprężenia.
1. Co to są stale i jaki jest ich zasadniczy podział?
Stal – jest przerobionym plastycznie technicznym stopem żelaza z węglem zawierającym masowo więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla w zasadzie mniejszej niż 2% i zawierającym inne pierwiastki.
Stal [ze wzg na skład chemiczny] : stale niestopowe [jakościowe i specjalne] stale odporne na korozje, inne stale stopowe [jakościowe, specjalne].
2. Na czym polega a) azotowanie stali b) nawęglanie stali
A. Azotowanie – obróbka cieplno-chemiczna stopów żelaza polegająca na dyfuzyjnym nasyceniu powierzchni metalu azotem. W efekcie azotowania tworzy się warstwa wierzchnia, której struktura i skład fazowy zależy od temperatury, czasu, składu chemicznego przedmiotu i atmosfery. Azotowaniu poddaje się materiały o specjalnie dobranym składzie chemicznym. W przypadku stali, są to stale do azotowania. Azotowanie stosuję się w celu odporności na korozję.
B. Nawęglanie – zabieg cieplny polegający na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej obrabianego materiału. Nawęglaniu poddaje się stale niskowęglowe by zmodyfikować własności warstwy wierzchniej materiału w dalszych fazach obróbki np. zwiększyć jej twardość, a co za tym idzie odporność na ścieranie, przy równoczesnym pozostawieniu miękkiego, elastycznego rdzenia stali niskowęglowej.
3. Czy austenit może być stabilną strukturą w temp pokojowej?
Stabilny austenit w temperaturze pokojowej można uzyskać przy odpowiednio dużej zawartości pierwiastków stopowych.
4. a. Czym różni się żeliwo białe od szarego?
Żeliwo szare – węgiel występuje w postaci grafitu. Uznawane za żeliwo wyższej jakości, jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne, charakteryzuje się dobrą lejnością i posiada mniejszy skurcz odlewniczy – (rzędu 1,0%), niż żeliwo białe. Wytwarza się z niego odlewy korpusów, obudów, bloków pomp, sprężarek i silników.
Żeliwo białe – węgiel występuje w postaci kruchego cementytu. Uznawane za żeliwo niższej jakości, jest mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, charakteryzuje się nie najlepszą lejnością i posiada większy skurcz odlewniczy (do 2,0%) niż żeliwo szare. Jest to żeliwo kruche i nieobrabialne, nie nadaje się na części konstrukcyjne. Jest materiałem wyjściowym do otrzymywania żeliwa ciągliwego.
b. W jakiej formie może występować węgiel w żeliwie
Węgiel może występować w postaci węglików, grafitu lub w postaci cementytu i grafitu.
5. Co to za stopy
CuZn40 mosiądz dwuskładnikowy ;CuZn35Si2Su1 mosiądz; CuSn10Pb5 brąz; CuPb7Zn3 ?
CuAl8 brąz cynowy; CuZn30Mn5B1 mosiądz manganowy; CuSn5P1 brąz; CuNi35Sn2 miedzionikle
6. Co to jest a. żaroodporność b. żarowytrzymałość
Żaroodporność - zdolność materiału do przeciwstawienia się korozji gazowej w podwyższonych temperaturach. W celu zwiększenia żaroodporności stali stosuje się dodatki stopowe takie jak: chrom, krzem i aluminium.
Żarowytrzymałość - odporność stopu na odkształcenia, zdolność metali i stopów do przenoszenia krótko- lub długotrwałych obciążeń (stałych lub zmiennych) w wysokiej temperaturze, połączona z odpornością na wielokrotne zmiany temperatury i niekiedy z żaroodpornością.
7. 3 przykłady a. ceramiki b. materiałów kompozytowych
A. Ceramika – skały i minerały, cement i beton wielofazowe przemiany ceramiczne, szkła na bazie SiO2
B. Materiały kompozytowe-metal, polimer, ceramika
8. Co to jest a. synergia b. polimeryzacja
A. Synergia - Jeśli dana właściwość kompozytu jest bardziej korzystna niż suma właściwości jego poszczególnych komponentów, mówi się o tzw. efekcie synergii.
B. Polimeryzacja - reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.
9. Co oznacza temperatura a. zeszklenia polimeru b. płynięcia polimeru
A. Temperatura zeszklenia temperatura, w której następuje przejście ze stanu ciekłego lub plastycznego do szklistego na skutek nagłego wzrostu lepkości cieczy.
B. Płynięcie polimeru – temp w której materiał przestaje zachowywać stabilność wymiarową i zaczyna samorzutnie płynąć.
10. Wykres przebieg rozciągania kompozytu włóknistego równolegle do osi włókna.
Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 4,3% węgla w postaci cementytu lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu. Dzielimy ja na szare i białe. Żeliwo szare - żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu. Nazwa jego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma szary kolor. Uznawane za żeliwo wyższej jakości, jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne, charakteryzuje się dobrą lejnością i posiada mniejszy skurcz odlewniczy - (rzędu 1,0%), niż żeliwo białe. Wytwarza się z niego odlewy korpusów, obudów, bloków pomp, sprężarek i silników.
Stal – stop żelaza z węglem, plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Podziału dokonuje się według składu chemicznego(nisko-, średnio-, wysoko-(węglowa, stopowa) oraz według ich zastosowania(konstrukcyjna, narzędziowa) i własności mechanicznych lub fizycznych.
2.
Odpuszczanie martenzytu - rodzaj obróbki cieplnej, której poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali. Odpuszczanie polega na rozgrzaniu zahartowanego wcześniej przedmiotu do temperatury w granicach 150 do 650 °C, przetrzymywaniu w tej temperaturze przez pewien czas, a następnie schłodzeniu. W czasie odpuszczania całość lub część martenzytu zawartego w zahartowanej stali rozpada się, wydzielając bardzo drobne ziarna cementytu.
Wyżarzanie odprężające - obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu materiału do temperatury niższej od Acl, wygrzaniu i wolnym studzeniu. Nie dokonuje się zmiana struktury stali. Celem wyżarzania jest usunięcie naprężeń odlewniczych, spawalniczych, cieplnych oraz spowodowanych przeróbką plastyczną na zimno.
3 Ferrytyczne-Stal nierdzewna ferrytyczna jako główny dodatek stopowy zawiera chrom(12,5-17%) oraz niewielkie domieszki molibdenu, tytanu, niobu oraz innych składników. Stal nazywana jest ferrytyczną, gdyż w swojej budowie strukturalnej posiada ferryt.
4. Choroba wodorowa miedzi – szkodliwe zjawisko zachodzące w miedzi. Powyżej temperatury 380 °C tlen w miedzi występuje w postaci tlenku miedzi(I) Cu2O (poniżej znajduje się w postaci tlenkumiedzi(II). Wskutek wyżarzania w temperaturze powyżej 500 °C następuje dyfuzja atomów wodoru w głąb sieci krystalicznej tego metalu. Atomy wodoru potrafią penetrować miedź na znaczne głębokości. Wodór w miedzi reaguje z zawartym w niej tlenkiem miedzi, w której to reakcji wydziela się para wodna.
Para wodna, która nie będąc w stanie wydostać się na zewnątrz, gromadzi się wewnątrz struktury krystalicznej, wytwarzając znaczne ciśnienie, które powoduje powstawanie mikropęknięć i naderwań oraz zmniejszenia plastyczności miedzi.Choroby można uniknąć poprzez użycie miedzi niezawierającej tlenu lub przez wyżarzanie w atmosferze niezawierającej wodoru i jego łatwo rozkładających się związków.
5.
Materiały ceramiczne - zagęszczone tworzywa polikrystaliczne - niemetaliczne. Charakteryzują się dużą twardością, żaroodpornością i żarowytrzymałością. Całkowicie kruche (nie da się ich odkształcić plastycznie.)
Szkło - ciało stałe zakrzepłe bez udziału krystalizacji, przypominającym przechłodzoną ciecz.
7. Metalurgia proszków – metoda wytwarzania przedmiotów z proszków metali bez topienia ich. Oddzielne cząstki proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Proces metalurgii proszków jest ekonomiczną metodą wielkoseryjnej produkcji elementów o niewielkich prostych kształtach, w wyniku której uzyskuje się w pełni zwarte sprasowane komponenty. Technologia ta umożliwia uzyskanie jednorodnej mikrostruktury wolnej od niemetalicznych wtrąceń i defektów.
Ceramika = Duża twardośc , żaroodporność i żarowytrzymałość . Całkowicie kruche ( nie da się ich odksztalcic plastycznie.
Tworzywa sztuczne - mała gęstość, odporność na korozję oraz łatwość przetwórstwa (niskie koszty wykonywania dużych serii gotowych wyrobów w porównaniu do innych grup materiałów). Mała odporność na wysokie temperatury i mniejsze właściwości mechaniczne (np. twardość, podatność na pełzanie) w porównaniu do metali lub ceramiki.
1. Stopy żelaza z węglem
Stal - przerobiony technicznie stop żelaza z węglem zawierający najwięcej żelaza, zawartość węgla poniżej 2%.
Żeliwo - stop żelaza z węglem o wartości węgla powyżej 2%. Żeliwa są stosowane w odlewnictwie. Dzielą się na: białe (węgiel w postaci węglików, kruche) i Szare (węgiel w postaci wolnej, duża odporność na zużycie). Stosowane w odlewnictwie.
2. Ceramika (wykres naprężenia odkształceniowego 10A/11, drobny opis)
Materiały ceramiczne to zagęszczone tworzywa polikrystaliczne - niemetaliczne. Charakteryzują się dużą twardością, żaroodpornością i żarowytrzymałością. Całkowicie kruche (nie da się ich odkształcić plastycznie).
Ważniejsze gatunki ceramiki: Tlenek aluminium, Azotek krzemu, Ceramika cyrkonowa, Ceramika karborundowa
3. Wpływ węgla na właściwości mechaniczne stali
Od ilości węgla zależy, czym będzie stop: stalą (podeutektoidalną, eutektoidalną, nadeutektoidalną) czy żeliwem.
Wraz ze wzrostem zawartości węgla gwałtownie maleje plastyczność przy równoczesnym wzroście twardości, wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności. Granice plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie rosną liniowo do 1% zawartości C po czym spadają, ponieważ materiał staje się kruchy.
4. Powody dodawania pierwiastków stopowych
Pierwiastki stopowe dodajemy, aby poprawić hartowność, aby wywołać umocnienie roztworowe i utwardzenie wydzieleniowe cząstkami twardych faz, aby wywołać odporność na korozje, aby uzyskać stabilizacje austenitu
5. Temperatura zeszklenia (informacje + wykresy 10B/4)
Jest to temperatura, w której objętość swobodna równa się zero, a poniżej tej temperatury polimer ma strukturę szklistą.
6. Rodzaje obróbki cieplnej (opis, wykresy 7/1)
Obróbka cieplna polega na nagrzaniu materiału do wymaganej temperatury, utrzymaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie chłodzić z żądaną prędkością, by uzyskać odpowiednie właściwości mechaniczne.
Rodzaje obróbki cieplnej:
Wyżarzanie - zabieg, w którym głównym czynnikiem jest temperatura i czas wygrzewania. Temperatura w tej obróbce może leżeć powyżej jak i poniżej temperatury krytycznej. Szybkość chłodzenia z temperatury krytycznej bardzo powolna, by mogły zajść przemiany fazowe. Poniżej temperatury krytycznej - dowolny.
Rodzaje wyżarzeń powyżej temperatury krytycznej: Ujednorodniające, Normalizujące, Zmiękczające.
Rodzaje wyżarzeń poniżej temperatury krytycznej: Odpuszczające, Normalizujące, Odprężające, Starzejące.
Hartowanie - głównym czynnikiem tego zabiegu jest temperatura i szybkość chłodzenia stopów. W tej obróbce nagrzewa się stop powyżej temperatury krytycznej, a następnie chłodzi z tak szybką prędkością by nie mogły zajść przemiany zgodne z wykresem równowagi, a zaszły przemiany prowadzące do otrzymania faz metastabilnych.
W skrócie: W skutek szybkiego chłodzenia austenitu powstaje Martenzyt.
Odpuszczanie - obróbka cieplna polegająca na rozgrzaniu materiału i następnie ochłodzeniu.
Rozróżniamy 3 rodzaje odpuszczeń:
Niskotemperaturowe - w zakresie od 150 do 200’C (usunięcie naprężeń hartowniczych, zachowanie dużej twardości i odporności na ścieranie).
Średniotemperaturowe - w zakresie od 250 do 500’C (twardość ulega obniżeniu, stal zyskuje wytrzymałość
i sprężystość).
Wysokotemperaturowe - od 500 do 723’C (Ma na celu zwiększenie stosunku Re do Rm, zwiększenie granicy plastyczności, wydłużenia i przewężenia).
Przesycanie - zabieg, w którym głównym czynnikiem jest temperatura i szybkość chłodzenia. Chłodzenie musi być tak szybkie, by nie zdążyły zajść żadne zmiany fazowe.
8. Hartowanie – trudności i zapobieganie
Trudności:
- Nierównomierne chłodzenie (środek jest chłodzony z mniejszą prędkością od krytycznej)
- Szybkie chłodzenie może wywołać naprężenia skurczliwe, które mogą spowodować pęknięcia nieodpuszczonego martenzytu.
Zapobieganie:
Zazwyczaj wprowadza się do stali niewielką ilość odpowiedniego pierwiastka, np. manganu, chromu, niklu. Powoduje to przesunięcie krzywych węgla w prawo.
9. Rodzaje umocnień
- Umocnienie roztworowe - polega na dodaniu do stali narzędziowych wolframu i kobaltu.
- Umocnienie cząstkami twardych faz
10. Odporność na korozję
Stale zawierające przynajmniej 10,5% chromu są odporne na korozję. Chrom tworzy na powierzchni warstwę tlenku, zapobiegającą przedostania się tlenku w głąb materiału.
11. 5 grup stali nierdzewnych
Stale nierdzewne dzieli się na:
- stale martenzytyczne
- stale ferrytyczne
- stale austenityczne
- stale ferrytyczno-austenityczne
- stale umacniane wydzielinowe
12. Stale stopowe
Konstrukcyjne: do budownictwa, nawęglania, ulepszania cieplnego, azotowania, sprężynowe i na łożysko toczne
Narzędziowe: szybkotnące, do pracy na zimno i na gorąco
Specjalne: do pracy w podwyższonych temp., odporne na korozje (nierdzewne, kwasoodporne), żaroodporne
i zaworowe, o szczególnych właściwościach magnetycznych i fizycznych
13. Stale niestopowe
Konstrukcyjne: zwykłej, wyższej i najwyższej jakości
Narzędziowe: płytko i głęboko hartujące się
Specjalne: magnetycznie miękkie, łatwo obrabiane mechanicznie
Stale narzędziowe niestopowe charakteryzują się małą ilością zanieczyszczeń fosforem i siarką. Są twarde po zahartowaniu i odpuszczeniu w niskich temperaturach, ponieważ stale z dużą zawartością węgla po zahartowaniu są bardzo twarde, stosuje się je do obróbki skrawaniem przy niewielkich prędkościach skrawania.
15. Rozciąganie polimerów na zimno
W temperaturze niższej o 50’C od temperatury zeszklenia zmieniają stan na lepko sprężyste
- małe odkształcenia - polimer wykazuje sprężystość liniową
- przy odkształceniu ok. 0,1 - polimer zaczyna zachowywać się plastycznie i ulega wydłużeniu
17. Cel wyżarzania zupełnego i normalizującego
Celem wyżarzania zupełnego jest uzyskanie jednorodnej struktury i tym samym możliwie najmniejszych twardości perlitu, ciągliwości oraz obrabialności.
Celem wyżarzania normalizującego jest uzyskanie jednorodnej struktury perlityczno-ferrytycznej. Ten rodzaj wyżarzania zapewnia uzyskanie dość dobrej w stosunku do wyżarzania zupełnego właściwości wytrzymałościowych.
1.Rodzaje ubytków w stopach metali.(dyslokacje)
Ubytki dzielimy na punktowe i liniowe. Punktowe to wakansy (czyli brak atomu w strukturze sieci krystalicznej) i atomy miedzy wezlowe (czyli dodatkowy atom w szczelinie miedzy wezlami atomow). Liniowe to dyslokacje krawędziowe (czyli zaburzenia sieci struktury krysztalu poprzez powstanie dodakowej plaszczyzny) i dyslokacje śrubowe (jest to zaburzenie struktury krysztalu poprzez przesuniecie jednej części kryształu względem drugiej). Na plastyczność materiału mają wpływ dyslokacje krawędziowe ponieważ potrzeba mniej energii aby przeniesc atom po plaszczyznie poślizgu niż w przypadku gdy odksztalcamy materiał bez defektów gdzie potrzeba zerwac wszystkie wiązania żeby przesunać struktóre o jeden atom.
2.Który materiał drobno czy gróbo ziarnisty ma lepsze właściwości plastyczne? Odpowiedz uzasadnij.
gruboziarnisty- ponieważ im grubsze jest ziarno tym mniejszy jest efekt umocnienia stopu dzięki czemu uzyskuje się niższe właściwości wytrzymałościowe i większe właściwości plastyczne.
3.Wykres któryś z wykładu 4 i opisać co to jest L, alfa, beta, A i B.
L-faza ciekła. Alfa,beta-roztwory stale odpowiednio roztworu B w A i A w B [ A(B), B(A)] A,B-czyste składniki stopu.
4.Narysować wykres rozciągania bez dokładnej granicy plastyczności, wraz z opisem osi i wzorami.
5.Jak ustalić umowna granicę plastyczności?
Jest to punkt oznaczający 0,1-0,2% odkształcenia plastycznego. Charakteryzuje materiał dla którego nie występuje wyrażny punkt oznaczający początek odkształcenia plastycznego.
6.Jak zachowuje śie materiał podczas chłodzenia w przemianie peryktycznej? Określić zachowanie przemiany i jej strukture w temperaturze pokojowej.
To przemiana podczas której dwie fazy stałe reagują ze sobą i powstaje jedna nowa faza stała ( alfa + beta -> gamma ). W temperaturze pokojowej roztwor wystepuje w fazie stałej(nie wiem jak to inaczej opisac ).
1.Krzywa z wyrażna granicą plastyczności.
Prawie tak samo jak w zadaniu 4.
2.Prawo Hooka?
Odkształceni jest wprost proporcjonalne do napreżenia, a współczynnikiem proporcjonalności jest modół Younga.
3.Na czym polega umacnianie materiałów?
Umacnianie materiałów polega na zablokowaniu ruchu dyslokacji w materiale.
4.Materiał krystaliczny-jest to materiał charakteryzujacy się zwarta reguralna budowa w której atomy upakowane sa w taki sposób by pozostawic jak najmniej wolnej przestrzeni niedzy soba.
5.Wykres (A,B,A+A) podany. Opisać przemiany zachodzące podczas chłodzenia.
Jest to zależne od rodzaju wykresu-mogą występowac przemiany: alotropowa(przemiana jednej struktury krystalograficznej w inna-alfa w gamma), eutektoidalna(z jednej fazy stałej powstają jednocześnie dwie fazy stałe) lub perytektoidalna(dwie fazy stałe reagują tworząc jedną nowa faze stałą).
6. Fazy :żelazo, węgiel.
Ferryt alfa – różnowęzłowy roztwór węgla w żeliwie alfa. Miękki o małej wytrzymałości. Austenit gamma – międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe gamma. Cementyt (Fe3C)-Metastabilny węglik żelaza o strukturze rombowej: jest twardą i kruchą fazą. Grafit- bardzo miękki.
1.Polikrystaliczny i monokrystaliczny-definicje.
Polikrystaliczny- złożony z bardzo wielu kryształów zorientowanych pod różnymi kątami i oddzielonych od siebie obszarami nazywanymi granicami ziarna.
Monokrystaliczny: do typowych właściwości należą : wytrzymałość, sztywność, sprężystość, twardość i wydłużenie.
2.Stałe materiałowe.
Moduł Younga (E)
3.Opisać wykres A, B.
4.Coś z dyslokacją. (podobnie jak w zadaniu pierwszym opisującym ubytki)
1.Co to jest stal? Podział stali.
Stal- stop żelaza z węglem i innymi dodatkami stopowymi, zawierający do ok. 2% węgla. Podzial stali ze względu na zawartość węgla:
-podeutektoidalna
-eutektoidalna
-nadeutektoidalna Podział stali może być też na:
- niskostopowe
-średniostopowe
-wysokostopowe
-niskowęglowe
-średniowęglowe
-wysokowęglowe
2.Krzywa rozciągania dla kompozytów-określić jej etapy.
1-odkształcenia sprężyste, 2-rozpoczęcie odkształcania plastycznego, 3-początek tworzenia się szyjki, 4-zerwanie.
3.Co to jest ceramika? Wyjaśnić etapy powstawania ceramiki.
Ceramika- tworzywa w stanie stałym, składające się głównie z substancji nieorganicznych (prócz metali i ich stopów), otrzymywane zazwyczaj przez spiekanie. Jest odporna na działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych. Jest twarda. Jej wada to kruchość. Etapy powstawania ceramiki: Lepienie, suszenie, wypalanie, szkliwienie.
4.Co to są durele i jak można je umacniać?
5.Co to są żeliwa? Wpływ kryształów wydzieleń osnowy na właściwości materiałów?
Żeliwo –jest to stop żelaza i węgla w stosunku od 2% wegla i 98% żelaza do 4% węgla i 96% żelaza.
?????????
?????????
1.Umacnianie wydzieleniowe stopw AL.
metoda obróbki cieplnej metali prowadząca w efekcie do zwiększania ich wytrzymałości mechanicznej. Utwardzanie jest efektem wydzielania rozpuszczonego składnika z roztworu przesyconego a w temperaturze niższej prowadzącego w efekcie do zmiany właściwości stopu.
2.Co to jest stal? Podział stali ze względu na zawartość węgla.
Stal- stop żelaza z węglem i innymi dodatkami stopowymi, zawierający do ok. 2% węgla. Podzial stali ze względu na zawartość węgla:
-podeutektoidalna
-eutektoidalna
-nadeutektoidalna
3.Co to jest wyżarzanie? Podział metali ze względu na temperature.
4.Wykres dla polimerów w temperaturze o 50OC niższej od Tg-rozciąganie na zimno.
1.Co to caramika? Właściwości i zastosowanie konstrukcyjne.
Ceramika- tworzywa w stanie stałym, składające się głównie z substancji nieorganicznych (prócz metali i ich stopów), otrzymywane zazwyczaj przez spiekanie. Jest odporna na działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych. Jest twarda. Jej wada to kruchość.
Zastosowanie- elementy izolacyjne, promy kosmiczne, energetyka, implanty, filtry, optyka, nadprzewodniki, piece ceramiczne, części silnikowe- izolatory świec zapłonowych.
2.Krzywa rozciągania polimerów.
3.Opisać proces hartowania.
Hartowanie- jest to rodzaj obróbki cieplnej stopów żelaza. Składa się z dwóch faz. Pierwsza to nagrzewanie materiału do temperatury powyżej przemiany austenitycznej i wygrzewanie tak długo aż cała jego objętość będzie wygrzana. Druga: szybkie schładzanie, musi to nastąpić tak szybko by z austenitu nie zdążył wydzielić się cementyt. Hartowanie podnosi twardość i wytrzymałość.
4.Def. stali i jak zmieniają się jej właściwości po dodaniu węgla?
Stal- stop żelaza z węglem i innymi dodatkami stopowymi, zawierający do ok. 2% węgla. Po dadaniu węgla stal staje się twardsza i bardziej krucha tracąc jednocześnie właściwości plastyczne.
5. Jaka jest różnica pomiędzy staliwem, a stalą?
Staliwo - stal w postaci lanej, nie poddana obróbce plastycznej
Stal - stop żelaza z węglem, plastycznie obrabiany