1. Co to jest stal, staliwo, żeliwo.

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). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne składniki. Do pożądanych składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu zwane są zanieczyszczeniami.

Staliwo – wieloskładnikowy stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlany w formy odlewnicze), nie poddany obróbce plastycznej. W odmianach użytkowych zawartość węgla nie przekracza 1,5%, suma typowych domieszek również nie przekracza 1%. Właściwości mechaniczne staliwa są nieco niższe niż własności stali o takim samym składzie po obróbce plastycznej. Wynika to z charakterystycznych dla odlewów: gruboziarnistości i pustek międzykrystalicznych.

Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 6,67% węgla w postaci cementytu i/lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu.

2. Podstawowa klasyfikacja stali. Ze względów praktycznych klasyfikacji gatunków stali dokonuje się zgodnie z PN-EN 10020:1996 według składu chemicznego oraz wg ich zastosowania i własności mechanicznych lub fizycznych.

1. ze względu na skład chemiczny (rodzaj i udział składników stopowych):

   • stal węglowa (niestopowa)

     • niskowęglowa

     • średniowęglowa

     • wysokowęglowa

   • stal stopowa

     • niskostopowa

     • średniostopowa

     • wysokostopowa

2. ze względu na procentową zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:

   • stal podeutektoidalna

   • stal eutektoidalna

   • stal nadeutektoidalna

3. ze względu na stopień czystości:

   • zwykłej jakości

   • wyższej jakości

   • najwyższej jakości

4. ze względu na zastosowanie:

   • stal konstrukcyjna

     • ogólnego przeznaczenia

     • niskostopowa

     • wyższej jakości

     • automatowa

     • łożyskowa

     • sprężynowa

     • do azotowania

     • do ulepszania cieplnego

   • stal narzędziowa:

     • węglowa

     • stopowa:

• do pracy na zimno

• do pracy na gorąco

• szybkotnąca.

  • stal specjalna

    • nierdzewna

    • kwasoodporna

    • magnetyczna

    • odporna na zużycie

• Stal Hadfielda

  • transformatorowa

  • zaworowa

  • żaroodporna

  • stal maraging

  • żarowytrzymała

3. Jak zmienia się struktura stali niestopowych zależnie od zawartości węgla i jaki to ma wpływ na własności stali.

Zwiększenie zawartości węgla powoduje zmianę struktury stali:

-przy zawartości C w stali <0.8% struktura składa się z ferrytu i perlitu

-przy zawartości węgla >0,8% w strukturze obok perlitu występują również cementyt wtórny

Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ze zmianą własności mechanicznych stali.

Zawartości wpływa również na:

-własności technologiczne – pogarsza zgrzewalność, skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną i spawalność

-własności fizyczne

-zmniejsza współczynnik rozszerzalności liniowej

-zmniejsza przewodność cieplną

4. W jakim celu stosujemy dodatki stopowe do stali, staliw i żeliw.

Dodatki stopowe stosujemy w celu zmiany właściwości stopu.

Dzięki wprowadzeniu do stali dodatków stopowych można uzyskać:

-Wysokie własności mechaniczne i technologiczne

-zwiększoną hartowność

-wysoką twardość i odporność na ścieranie

-określone własności fizyczne i chemiczne takie jak

odporność na korozję

żaroodporność

żarowytrzymałość, itp.

5. Klasyfikacja stopów miedzi.

1.Z cynkiem ( mosiądze ):

a) do przeróbki plastycznej:

- dwuskładnikowe (Cu+Zn)

- z cynkiem i ołowiem ( Cu+Zn+Pb)

- z niklem i cynkiem (Cu+Ni+Zn)

- wieloskładnikowe

b) odlewnicze

2. Metalami innymi niż cynk i nikiel ( brązy ):

- z cyna (Cu+Sn)

- z aluminium ( Cu+Al.)

- z krzemem ( Cu+Si)

- z berylem (Cu+Be)

- z manganem (Cu+Mn)

- z ołowiem (Cu+Pb)

3. Z niklem ( miedzionikle)

6. Klasyfikacja stopów aluminium.

Stosunkowo niskie własności wytrzymałości można zwiększać nawet kilkakrotnie poprzez wprowadzanie pierwiastków stopowych oraz odpowiednią obróbkę cieplną tak otrzymanych stopów.

Ze względu na sposób przetwarzania stopy aluminium dzielimy na:

-odlewnicze

-do przeróbki plastycznej

Stopy odlewnicze są przeważnie:

-stopami wieloskładnikowymi

-o dużym stężeniu (od 5 – 25%) pierwiastków stopowych, głownie Si, Cu, Mg, Ni lub ich różnych zestawień

-charakteryzują się dobrą lejnością i często małym skurczem odlewniczym

Stopy do przeróbki plastycznej

-zawierają znacznie mniejsze stężenia pierwiastków stopowych )do ok 5%). Zwykle: Cu, Mg, Mn niekiedy też Si, Zn, Ni, Cr, Ti lub Li

-niektóre z tych stopów są stosowane

- w stanie zgniecionym

- lub po wyżarzaniu rekrystalizującym

-lub podlegają obróbce cieplnej – utwardzaniu dyspersyjnemu

8. Co to są polimery. Co rozumiem pod pojęciem „tworzywa sztuczne”.

Polimery są to substancje zbudowane z makrocząsteczek(czyli cząsteczek o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym), powstałych z dużej liczby powtarzających się i połączonych między sobą identycznych elementów podstawowych zwanych merami(lub też jednostkami strukturalnymi). Polimer jest to zatem związek wielkocząsteczkowy- zbiór mikrocząsteczek złożony z wielu merów.

Tworzywa sztuczne są materiałami, w których najistotniejszy składnik stanowią polimery(związki wielocząsteczkowe), syntetyczne lub pochodzenia naturalnego. Oprócz związku wielocząsteczkowego tworzywo sztuczne zawiera zwykle składniki dodatkowe, które nadają mu korzystne właściwości użytkowe i przetwórcze.

9. Wyjaśnić pojęcia: termoplasty, duroplasty, elastomery.

-Elastomerami nazywamy tworzywa wykazujące w temperaturze pokojowej odkształcenia wysokoelastyczne już przy małych naprężeniach. Czyli są to tworzywa, których temperatura zeszklenia jest niższa od temperatury pokojowej. Zakres użytkowania znajduje się w obszarze temperatur stanu wysokoelastycznego. Tg < 20 şC Są to polimery cechujące się skłonnością do dużych odkształceń, a po poddaniu dużemu odkształceniu w temperaturze pokojowej i po następnym odciążeniu powracają do pierwotnej postaci lub bardzo do niej zbliżonej (rozerwanie może nastąpić przy odkształceniu do 1000% ) Zwykle elastomerami są tworzywa z podwójnymi wiązaniami w makrocząsteczkach . Elastomery z uwagi na możliwość utwardzania przez wulkanizację dzielimy na wulkanizujące i niewulkanizujące.

-Duroplasty. Tworzywa te cechuje przestrzennie usieciowana budowa, tworząca się pod wpływem: - podwyższonej temperatury - tworzywa termoutwardzalne (utwardzają się w podwyższonej temperaturze stając się nietopliwymi i nierozpuszczalnymi nie wykazując zdolności do uplastycznienia). - lub czynników chemicznych - tworzywa chemoutwardzalne (utwardzanie jest wynikiem chemicznego sieciowania pierwotnie liniowych lub rozgałęzionych makrocząstek - przebiega pod działaniem utwardzaczy czyli odpowiednich substancji chemicznych, w temperaturze pokojowej lub podwyższonej, co zwykle przyspiesza proces).

-Termoplasty. Tworzywa te ogrzane do wystarczająco wysokiej temperatury miękną aż do plastycznego płynięcia, a po ochłodzeniu ponownie stają się twardym ciałem stałym. Proces ten jest odwracalny pod warunkiem nie przekroczenia temperatury rozkładu tworzywa. Termoplasty najczęściej posiadają strukturę łańcuchów prostych.

Do najważniejszych termoplastów należą: - polietylen, - poli(chlorek winylu), - polistyren, - polipropylen, poliamidy, - poli(metakrylan metylu), - kopolimery: ABS, SAN oraz - polioctan winylu.

Podstawową wadą termoplastów jest bardzo mała odporność na temperaturę

10. Co wiem o:

- polietylenie (PE)

Polietylen PE – produkt polimeryzacji etylenu dwoma metodami:

wysokociśnieniową LDPE - o malej gęstości, cząstki o budowie rozgałęzionej i małym udziale obszarów krystalicznych, temp mięknięcia 80-90 stopni

niskociśnieniową HDPE – o dużej gęstości, cząsteczki o budowie liniowej, duży udział obszarów krystali8cznych (85-90%), temp mięknięcia 90-115 stopni

W obu przypadkach otrzymujemy PE w postaci granulatu.

Obszary krystaliczne zapewniają elastyczność tworzywa.
Im więcej obszarów krystalicznych tym większa:

- gęstość

- odporność chemiczna

- temperatura mięknięcia

- twardość i kruchość

- wytrzymałość

Wykorzystywane do produkcji:

foli i innych opakowań

rur do zimnej wody pitnej i ścieków

powłok kablowych

sprzętu medycznego

- polipropylenie (PP) -Tworzywo częściowo krystaliczne ( do 60% ) o własnościach zbliżonych do polietylenu.

Ciężar cząsteczkowy 50 – 100 tys.

Gęstość niższa niż PE – 0,906 g/cm3, zakres stosowania – 25 stopni 100stopniC

Znaczenie techniczne ma polipropylen izotaktyczny, który charakteryzuje się:

- dużą wytrzymałością 28 – 37 MPa

- dobrą odpornością chemiczną

- małą ścieralnością

- dobrymi własnościami dielektrycznymi

Wady to:

- nieodporny na działanie promieni UV (staje się kruchy)

- w wysokiej temperaturze ulega degradacji pod wpływem tlenu Negatywne cechy polimeru można zminimalizować wprowadzając odpowiednie stabilizatory czy napełniacze. Powstaje w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu wobec katalizatora.

Zastosowanie:

- w przemyśle maszynowym do wytwarzania różnych detali: - koła zębate - osprzęt maszynowy

- na naczynia czy inne elementy do sterylizacji

- do produkcji rur i innych elementów (kształtki) wykorzystywanych w budowie sieci wodociągowo-kanalizacyjnej – również do wody gorącej (nie stanowi pożywki dla mikroorganizmów i nie jest przez nie atakowany)

- na osłony kabli (np. w telekomunikacji)

- Podobnie jak PE wytwarzane są z PP folie przeznaczone na: - opakowania (w tym również żywności) - projekty ekologiczne (geomembrany i ekomembrany) - a także w postaci włókien (wykorzystywanych w przemyśle włókienniczym)

- poli(chlorku winylu) (PVC)

PCV jest produktem polimeryzacji chlorku winylu ( CH2 = CHCl ) (podwyższona temperatura i ciśnienie)

Czysty PCV - bez dodatków plastyfikatów, w temperaturze otocznia jest polimerem twardym, sztywnym, a przy obniżonej temperaturze kruchy.

• temperatura zeszklenia: 80-85 °C

• temperatura płynięcia: 145-170 °C (o małej odporności cieplnej)

• W temperaturze powyżej 120 °C zaczyna się jego rozkład z wydzieleniem chlorowdoru (HCl).

Zakres zastosowania: 0-70 °C.

Tworzywa sztuczne na bazie polichlorku winylu produkuje się w 2 grupach:

• twardy (WINIDUR) - nie zawiera plastyfikatorów ( tylko stabilizatory, wypełniacze)

• miękki (IGIELIT) - zawiera plastyfikatory i wypełniacze.

Zastosowanie:

PVC twardy : ze względu na dużą odporność chemiczną znajduje zastosowanie do produkcji rur i wykładzin zbiorników chemicznych i w budownictwie (rynny, zsypy odpadkowe, rury kanalizacyjne, rury do zimnej wody, gazu ziemnego).

PCV miękki (uplastyczniony) : stosuje się do wytwarzania folii, opakowań środków spożywczych, giętkich węży do wody, kwasów, benzyny, odzież ochronna, jako materiał izolacyjny kabli w przemyśle elektrotechnicznym, różnych przedmiotów codziennego użytku i pojemników.

Własności PVC można poprawić kopolimeryzacją z innymi monomerami: zwiększyć udarność, obniżyć temperaturę przetwórstwa.

PVC to polimer należący do grupy polimerów powszechnego użytku (produkowanych w ogromnych ilościach).

W podziale tworzyw polimerowych PVC znajduje się w grupie tzw. plastomerów, które zawierają rozgraniczenie na termoplasty i duroplasty. PCV jest termoplastem bezpostaciowym.

PCV należy do grupy polimerów amorficznych. Cechuje je przezroczystość, zła odporność chemiczna, mały skurcz objętościowy przy formowaniu i mała wytrzymałość.

Polichlorek winylu zmiękczony (PVCzm) należący do grupy elastomerów niewulkanizujących wykorzystywany jest jako wykładziny podłogowe, rury, kable, uszczelki, tkaniny.

- polistyrenie (PS)

W temperaturze otoczenia jest to tworzywo twarde i kruche. Ze względu na asymetryczną strukturę monomeru ma strukturę łańcuchową praktycznie całkowicie bezpostaciową (amorficzną). Gęstość ok. 1,05 g/cm3, ( 1,04 – 1,065 ) Temperatura zeszklenia 80 – 85C Jest fizjologicznie obojętny. Zalety: - duża stabilność wymiarów – umożliwia stosowanie w precyzyjnej aparaturze pomiarowej - mała higroskopijność - dobre własności dielektryczne (niezmienne w szerokim zakresie częstotliwości) rezystywność ok. 10 18 m - jest odporny na działanie większości cieczy, nawet silnie korodujących Wady: mała odporność cieplna, kruchość, mała udarność i twardość powierzchniowa - pod wpływem światła słonecznego żółknie i staje się bardziej kruchy i łamliwy - niska udarność - kruchość - mała twardość powierzchniowa (łatwo daje się rysować) - nie jest odporny na działanie rozpuszczalników organicznych

Odmianą spienioną polistyrenu jest produkowany w kraju w postaci najczęściej: - płyt, - bloków - czy innych kształtek styropian o gęstości 0,015 do 0,3 g/cm3. Polistyren stosunkowo łatwo tworzy szereg różnych kopolimerów. Ich własności mogą znacznie różnic się od własności polistyrenu. W praktyce inżynierskiej szczególnego znaczenia mają kopolimery styrenu z: - akrylonitrylem - butadienem Jako przykładowe wymienimy: - SAN kopolimer Styrenu z Akrylonitrylem - ABS terpolimer Akrylonitrylu z Butadienem i Styrenem Są też inne: - MBS metakrylan metylu + styren + akrylonitryl - SBS styren + dien + styren ABS Terpolimer ABS jest termoplastycznym, amorficznym tworzywem: - o gęstości 1,06 g/cm3 - dużej odporności termicznej - wykazujący duża udarność (z karbem) Dzięki dobrym własnościom znalazł zastosowanie w: - przemyśle motoryzacyjnym (części karoserii, błotniki, zderzaki itp.) - lotnictwie - do wytwarzania artykułów codziennego użytku (meble, obudowy urz. elektrycznych, radioodbiorniki, telewizory, magnetowidy) - wytwarzania rur i urządzeń sanitarnych

i przykłady wykorzystania w inżynierii środowiska

11. Zastosowanie polimerów w budownictwie.

Bardzo istotną zaletą tworzyw sztucznych jest możliwość stosowania ich w różnorodnej postaci. Mogą one być stosowane jako:

 konstrukcyjne do wytwarzania przedmiotów użytkowych, najczęściej w postaci:

- tłoczyw (przeznaczone do plastycznego formowania, mają postać proszków, granulatów, tabletek, ciastowatych mas lub tekstylnych skrawków nasyconych żywicą, przerabiane są metodami wtryskiwania, wytłaczania bądź prasowania.

- żywic (jako żywice techniczne do bezpośredniego odlewania, nasycania laminowania, bądź do dalszego przerobu na tłoczywa, preimpregnaty, kleje, kity itd.)

- preimpregnatów (arkusze lub zwoje materiału wzmacniającego o odpowiedniej strukturze nasycone żywicą i przeznaczone do formowania wyrobów wielkogabarytowych technikami prasowania)

- półwyrobów (płyty, folie, pręty, rury, laminaty itp., - gotowe wyroby uzyskuje się poprzez obróbkę skrawaniem i łączenie metodami klejenia, zgrzewania lub spawania)

bądź jako funkjonalne:

-włóknotwórcze do wytwarzania włókien

-adhezyjne do łączenia różnych materiałów: kleje, kity itp.

-powłokowe do ochronnego lub dekoracyjnego pokrywania powierzchni

- impregnacyjne do uszlachetniania drewna, papieru czy tkanin

- termo i elektroizolacyjne

13. Materiały ceramiczne. Podstawowe własności. Rodzaje.

Ceramika- materiały otrzymywane z mieszaniny surowców występujących w stanie naturalnym (gliny, skalenie, kwarc, kaolin) oraz wytworzone zw.chem. (tlenki, krzemiany, węgliny, azotki, siarczki) przez wypalenie ich do stanu spieczenia. Do ceramiki obecnie zalicza się wyroby z glin, szkło, emalie, spoiwa mineralne, materiały ścierne, niemetaliczne, materiały magnetyczne, ferroelektryczne, dieelektryczne itp. Materiały ceramiczne cechują się duż odpornością na działanie wysokiej temp., czynników chemicznych, twardością. Są to jednak materiały kruche i nie nadają się do obróbki po wypaleniu.

Rodzaje: 1.welkotonażową (masowo produkowana): materiały budowlane, ceramika szlachetna (porcelana, porcelit, fajans), ceramika sanitarna, ceramika ogniotrwała. 2. Specjalna: materiały elektryczne, materiały narzędziowe. 3. Szkło-materiały odporne na ścieranie. 4. Kompozyty.

14. Ceramiczne materiały ogniotrwałe.

Stosowane są do budowy: - urządzeń służących do wytwarzania i oczyszczania metali

- pieców do obróbki cieplnej

- innych urządzeń , w których występują wysokie temperatury

Są odporne na działanie wysokich temperatur. Według ogniotrwałości można je podzielić na:

- ogniotrwałe 1500 - 1770 C

– wysoko ogniotrwałe 1770 - 2000 C

- o najwyższej ogniotrwałości powyżej 2000 C

17. Co to jest cement. Jakie znam rodzaje cementu.

Cement-hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane przez wypalenie na klinkier i zmielenie surowców mineralnych (margiel lub wapień igielna) w piecu cementowych. Stosowany do przygotowania zapraw cementowych, betonów. W zależności od sposobów produkcji: cement portlandzki, hutniczy,glinowy,pucolanowy,żużlowy. W zalezności na sposób i szybkośćwiązania: ekspansywny, szybkotwardniejący, tamponażowy.

18. Co to jest beton. Rodzaje betonów. Zastosowanie

Jest to sztuczny kamień, powst wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki bet (mieszanka spoiwa – cement, kruszywa grubego – żwr, drobnego –piasek o frakcjach do , wody i ew. dodatków i domieszek, które poprawiają właściwości mieszanek b i bet. cechą betonu jest wytrzymałość na ściskanie. wartość wytrzymałości określa klasa bet. beton ciężki – o ciężarze objętościowym większym niż 2600 kg/m³, stosowany jako osłony biologiczne dla osłabienia promieniowania jonizującego, bzwykły – o ciężarze obj. 2200-2600 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek+żwir lub piasek+ np. kamień bazaltowy) do wykonywania elementów konstrukcyjnych beti niebet o ciężarze obj. 1800 – 2200 kg/m³ – wyk. z zast. kruszyw porowatych (np. keramzyt) do wyk. elem. o podwyższonej izolacyjności cieplnej, np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych, b lekki – o ciężarze obj. do 1800 kg/m³, wyk. z zast. lekkich kruszyw oraz b komórkowe; b lekki stosuje się do wykonywania elem. ściennych i stropowych średnio i drobnowymiarowych.

19. Rodzaje szkła.

Ze względu na właściwości chemiczne szkło dzielimy na:

a) krzemowo-sodowo-wapniowe (szkło zwykłe) - łatwe do wytwarzania, formowania w niskiej temperaturze mięknięcia (skło okienne, butelki, opakowania)

b) boro-krzemowe - dobra odporność na szybkie zmiany temperatury (naczynia kuchenne, laboratorynje)

c) bezsodowe szkło E -  włókna i tkaniny do wzmacniania kompozytów (nie zawiera tlenków alkalicznych K20, Na2O)

d) kryształowe - o dużej zawartości tlenku ołowiu 20 – 24 % PbO

e) kwarcowe - wysoka wytrzymałość na temperaturę, wykorzystywanie do produkcji sprzętu laboratoryjnego oraz lamp kwarcowych (niekrystaliczna krzemionka, wytrzymuje temperaturę do 1000 C jeśli nie zawiera tlenków modyfikujących.

f) ołowiowe - do 40% Pb, nie przepuszcza promieni Roentgena (na ekrany aparatów rentgenowskich

g) i inne.

20. Jakie materiały nazywamy kompozytami. Kompozyt (Materiał kompozytowy (łac. compositus = złożony) jest to makroskopowo monolityczny materiał utworzony sztucznie z co najmniej dwóch komponentów (faz), o różnych własnościach, w taki sposób, że ma on własności lepsze i (lub) nowe w stosunku do komponentów wziętych osobno lub wynikających z prostego sumowania tych własności. Inaczej mówiąc – jest to połączenie (kompozycja) przynajmniej dwóch różnych materiałów w celu uzyskania ściśle określonych własności tak otrzymanego materiału.

Istnieją inne (różne) definicje kompozytów, jak również warunki, które musi spełniać materiał aby nazwać go kompozytem. Możemy przyjąć, że kompozytem jest materiał spełniający następujące warunki:

• materiał musi być wytworzony sztucznie

• musi składać się z co najmniej dwu różnych chemicznie i fizycznie materiałów (tworzyw)

• pomiędzy komponentami musi istnieć wyraźna granica rozdziału

• jednym ze składników jest osnowa, której zadaniem jest spajanie zbrojenia i przekazywanie obciążenia zewnętrznego na zbrojenie

• drugim składnikiem jest zbrojenie, którego zadaniem jest przenoszenie obciążeń

• własności kompozytu są funkcją własności komponentów oraz ich udziałów objętościowych

21. Jak możemy sklasyfikować kompozyty.