Zad1

Zad1. Opisz cechy charakterystyczne komórek krystalograficznych układu regularnego (RP, RPC, RSC) oraz heksagonalnego (HZ)

RP regularna prymitywna

-Sieć prosta

-więzły sieci krystalicznej znajdują się tylko na wierzchołkach komórki elementarnej

-1 atom

RPCregularnie przestrzennie centrowana

-każdy jon otoczony jest 8 jonami znaku przeciwnego

-liczba koordynacyjna 8

Metale o tej sieci krystalograficznej to np. żelazo α, sód potas chrom itp, metale tej te grupy są mniej ciągliwe niż metale grupy pierwszej i nadają sie do obróbki plastycznej na gorąco

RSCregularna powierzchniowo centralna

-każdy jon jednego rodzaju jest otoczony 6 jonami drugiego rodzaju

-liczba koordynacyjna 6

Metale o tej sieci krystalograficznej to żelazo γ, srebro, złoto itp. Metale te wykazują dobra plastyczność na gorąco i niektóre tez na zimno, są dobrymi przewodnikami cieplnymi i elektrycznymi

HZheksagonalna zwarta

-zwarte ułożenie atomów w przestrzeni

Metale o tej sieci krystalograficznej to np. magnez rtęć itp. metale te maja znacznie gorsze właściwości plastyczne niż metale o sieci regularnej i tylko niektóre mogą być poddawane obrabianiu plastycznemu na gorąco i na zimno

Zad2. Wymień wady sieci krystalicznej oraz opisz ich rolę w strukturze materiałów

Defekty osłabiają wytrzymałość mechaniczną. Gromadzenie się luk powoduje pęknięcia.

Prowadzą do zmniejszenia własności wytrzymałościowych.

Zad 3. Opisz grupy materiałów inżynierskich. Jakie kryteria determinują przynależność materiału do danej grupy?

Materiały inżynierskie materiały, które nie występują w naturze, wymagają specjalnych złożonych procesów technologicznych i syntez chemicznych, po wykorzystaniu materiałów dostępnych już w naturze

Dzielą się na:

-charakteryzują się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, zdolnośc do trwałych odkształceń pod wpływem działających na nie odkształceń

-wielkie cząsteczki powstałe w procesie polimeryzacji czyli wielocząsteczkowy związek chemiczny powstały z połączenia monomerów, mała gęstość, dobre właściwości mechaniczne

-nieorganiczne związki metali z azotem tlenem, węglem. Cechuje ich wysoka twardość, kruchość, wytrzymałość na ściskanie, odporność na korozję, niska przewodność cieplna i elektryczna

-materiały utworzone z co najmniej dwóch komponentów(faz) o różnych właściwościach w taki sposób, że ma właściwości lepsze od możliwych do uzyskania w każdym z komponentów osobno oraz lepsze niż wynik prostego ich sumowania

Podstawą podanej klasyfikacji jest istota wiązań między atomami tworzącymi dany materiał, utrzymujących je w skoordynowanych przestrzennie układach i determinujących podstawowe właściwości materiału.

Zad4. Opisać termodynamiczną regułę dźwigni. Zastosowanie na przykładzie.

Reguła odcinków, reguła umożliwiająca wyznaczenie z wykresu równowagi fazowej stosunku ilościowego faz współistniejących w danej temperaturze w stopie dwufazowym. Z kolei zawartości procentowej tych faz np. w stopie I-I w której w temperaturze T1 współistnieją 2 fazy- roztwór stały α i roztwór ciepły L, stosunek ilościowy tych faz= stosunkowi odpowiednich odcinków MN :$\frac{\text{KN}}{\text{MK}}$=$\frac{\alpha}{L}$

Zad5. Wyjaśnij pojęcia:

Faza termodynamiczna jednolita część układu fizycznego oddzielona od innych granicami faz po przekroczeniu których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych

Odmiana alotropowa są to odmiany tego samego pierwiastka w tym samym stanie skupienia różniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Mogą różnić się miedzy sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce np. węgiel i jego odmiany (grafit, diament)

Roztwór stały jednorodna faza o wiązaniu i strukturze metalicznej czego skutkiem są właściwości metaliczne. Złożona z co najmniej 2 pierwiastków w których w sieci krystalicznej rozpuszczalnika rozpuszczany jest inny składnik

Faza międzymetaliczna to połączenie metali lub metali z niemetalami wykazujące właściwości metaliczne ze względu na częściowy lub całkowity udział wiązania metalicznego między atomami wchodzącymi w skład fazy

Zad 6. Wyjaśnij relację pojęć:

-likwidus-solidus (linia likwidus występuje na początku krystalizacji a linia solidus wystepuję na końcu krystalalizacji)

-eutektyka-eutetoid (eutektyka to mieszanina eutektyczna austenitu z cementytem na wskutek przemiany austenitu w perlit, eutektoid to inaczej perlit i mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem)

-dendryt-segregacja dendrytyczna(dendryt-kryształ unoszący się w cieczy, segregacja dendrytyczna zróżnicowanie składu chemicznego w obrębie dendrytu lub ziarna fazy stałej będące wynikiem krystalizacji w zakresie temp likwidus solidus)

-granica ziarna-granica faz( granica ziarnawewnętrzne powierzchnie graniczne oddzielające 2 kryształy o takim samym składzie chemicznym różniące sie orientacja krystalograficzna, granica faz wewnętrzne powierzchnie graniczne różniące sie orientacja krystalograficzna i typem sieci krystalicznej i składzie chemicznym

Zad 7. Wymień i omów typowe (rodzaje faz)występujące w układach równowagi stopów metali

Fazy międzymetaliczne zad 5.

Faza elektronowado tej grupy zalicza się faza międzymetaliczna tworząca się przy określonych wartościach stężenia elektronowego tzn. stosunku liczby elektronów walencyjnych do liczby atomów w jednej komórce strukturalnej

Fazy międzywęzłowe fazy czynnika wielkości. Są to fazy krystalizujące w sieci Al, A3 i A2 (rzadziej) oraz w sieci heksagonalnej prostej,

Faza Sigmafazy międzymetaliczne krystalizujące w sieci tetragonalnej(komórka zawiera 30 atomów), tworzą się między niektórymi metalami przejściowymi, fazy te są twarde i kruche.

Faza Lavesawzór stechiometryczny AB2,ale głównym czynnikiem jest stosunek promienia atomów składników

Zad 8. Wyjaśnij różnice pomiędzy składnikiem fazowym a strukturalnym stopu. Podaj po 3 przykłady konkretnych faz i struktur

SKŁADNIK FAZOWY SKŁADNIK STRUKTURALNY

-Pojedyncza faza lub charakterystyczne ugrupowanie kilku faz tworzące dany stop

-składniki tworzą strukturę metalograficzną stopu (jeden lub więcej składnik strukturalny)

-część układu jednorodnego pod względem chemicznym i krystalograficznym

-oddzielony od reszty układu granicą międzyfazową

Przykłady składników fazowych:

Ferryt - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe α o strukturze (RPC).

- ma wygląd równoosiowych ziaren o wyraźnych granicach.

-jest fazą bardzo miękką i plastyczną o małej wytrzymałości na rozciąganie,

-dzięki temu stopy ferrytyczne nadają się do obróbki plastycznej

Austenit - jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w Fe y o strukturze(RSC).

- jest nietrwały , ulega eutektoidalnemu rozpadowi na mieszaninę ferrytu i cementytu.

-jest fazą stosunkowo twardą, o znacznej wytrzymałości na rozciąganie, a

przy tym bardzo ciągliwą. Dzięki temu stopy austenityczne podatne są do obróbki

plastycznej, ale odznaczają się złą skrawalnością

Cementyt jest fazą międzywęzłową o strukturze złożonej układu rombowego, zawierającą

ciężarowe 6,67% C.

-duża kruchości i twardości oraz nieznacznie mniejszą niż żelazo gęstością oraz dużą odpornością chemiczną.

-Cementyt do temp. 210°C jest ferromagnetyczny, a w wyższych temperaturach paramagnetyczny.

- Ze względu na znaczny udział wiązania metalicznego obok kowalencyjnego wykazuje własności metaliczne.

- jest fazą nietrwałą, ulegającą w podwyższonych temperaturach rozkładowi (grafityzacji):

- cementyt pierwotny - krystalizuje z roztworu ciekłego, w postaci dużych, grubych

igieł;

- cementyt wtórny - wydziela się z austenitu w wyniku zmniejszania rozpuszczalności

węgla przy obniżaniu temperatury oraz z eutektoidalnego rozpadu austenitu

- cementyt trzeciorzędowy - wydziela się z ferrytu przy zmniejszaniu rozpuszczalności

Przykłady składników strukturalnych:

Perlit jest mieszaniną eutektoidalną nasyconego ferrytu i cementytu

-powstaje jako produkt rozpadu austenitu Na obrazie

-ma budowę płytkową (na przemian rozłożone płytki ferrytu i cementytu) o dyspersji

zależnej od szybkości chłodzenia podczas przemiany.

-dobra wytrzymałość i niezła ciągliwość

Ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną nasyconego austenitu i cementytu pierwotnego o

-W temp. eutektoidalnej austenit podlega rozpadowi na ferryt i cementyt wtórny

-poniżej 723°C nosi nazwę przemienionego i składa się z cementytu wtórnego i pierwotnego oraz perlitu

-twardy i kruchy, w związku z tym trudno skrawalnym

Zad 10. Wymień i opisz fazy występujące w układzie równowagi fazowej Fe-Fe3C

Ferryt
– roztwór stały (np. węgla) na osnowie żelaza α lub δ.
Austenit
– roztwór stały (np. węgla) na osnowie żelaza γ.
Cementyt
– faza międzymetaliczna na osnowie żelaza o stałym
składzie stechiometrycznym Fe3C i skomplikowanej komórce elementarnej.

10. Wymień i opisz struktury występujące w układzie równowagi fazowej Fe-Fe3C

Ferryt roztwór stały (np. węgla ) na osnowie żelaza α lub δ

Austenit roztwór stały (np. węgla) na osnowie żelaza γ

Cementyt faza między metaliczne o stałym składzie stechiometrycznym i skomplikowanej komórce elementarnej

Perlitmieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu o strukturze płytkowej

Ledeburytmieszanina eutektyczna austenitu i cementytu

Ledeburyt przemienionycementyt na tle przemienionego w perlit austenitu
Zad 11. Wymień równowagowe przemiany zachodzące w układzie Fe-Fe3C

Przemiana eutektyczna przemiana Lαβ biorą w niej udział 3 fazy w czasie chłodzenia, ciecz przemienia się w 2 fazy stałe jednocześnie

-składnik strukturalny: ledeburyt,

-składnik fazowy: austenit i cementy pierwotny

Przemiana eutektoidalna przemiana w której biorą udział 3 fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w 2 inne fazy stałe jednocześnie γαβ

-składnik strukturalny: perlit- eutektoid-złożony z ferrytu i cementytu

Przemiana perytektoidalna przemiana podczas, której w czasie chłodzenia, 2 fazy reagują ze sobą i powstaje nowa faza stała α+ βγ

Składnik: austenit

Zad 12. Omów relację między strukturą właściwościami stopów z układu Fe-Fe3C

Struktura jednofazowa- główne czynniki które wpływają na ich właściwości:

Stopy struktur dwu- i wielofazowych- główne czynniki które wpływają na ich własności:

13. Jaki wpływ wywiera węgiel na strukturę i własności stali?

Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stopie poprawiają się własności mechaniczne, a pogarszają się właściwości plastyczne. W stalach podeutektoidalnych wraz ze wzrostem zwartości węgla udział ferrytu maleje, a perlitu wzrasta. W stalach nadeutektoidalnych wraz ze wzrostem zawartości węgla, udział perlitu maleje, a cementytu wzrasta.

Stale o większym stężeniu węgla wykazują większą twardość i wytrzymałość na rozciąganie Rm i granic plastyczności Re. Jednocześnie powoduje przy tym zmniejszenie właściwości plastycznych i ciągliwości stali.

14. Jaki wpływ mają dodatki stopowe na strukturę stali?

Dodatkami stopowymi są nazywane pierwiastki wprowadzone do stali celowo w ilości przekraczającej minimalne stężenie przy którym nie stwierdza się wyraźnego wpływu pierwiastka na strukturę i własności stali.

Stanowią one nieciągłości materiału zawierające czynny przekrój elementów konstrukcyjnych osłabiając ogólną wytrzymałość, a w wielu przypadkach stanowiące bardzo groźne koncentratory naprężeń mogące doprowadzić do przedwczesnego zniszczenia części MANYU przy obciążeniach nieprzekraczających dopuszczalnych.

15. Od czego zależy struktura stali, podaj przykłady.

-składu chemicznego np. stale niestopowe, stopowe

-stopni czystości: zwykłej jakości, specjalnego przeznaczenia

-zastosowania: konstrukcyjne, narzędziowe

-postaci: kuta, walcowania na zimno/gorąco

16. Opisz strukturę i właściwości żeliw szarych i zwykłych.

Struktura: osnowa ferrytyczna, ferrytyczno-perliczna, perliczna. Zawiera grafit płatkowy, różnej wielkości, steadyt (eutektyka fosforowa) oraz wtrącanie niemetaliczne

Właściwości:

-trwałość i wytrzymałość rośnie wraz z zawartością perlitu

-dobra skrawalność

-tłumienie drgań

-dobre właściwości lejne

-mała odporność na zużycie ścieranie

17. Opisz strukturę i właściwości żeliwa sferoidalnego.

Struktura: (osnowa) ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna, perlityczna. Grafit występuje w postaci kulistej

Właściwości:

-dobre właściwości wytrzymałościowe

-zwiększona plastyczność

-mniejsza zdolność tłumienia drgań niż w szarych

Uzyskuje się je w wyniku procesu modyfikacji polegającej na wprowadzeniu do metalu dodatku sferoidyzującego np. Mg lub Ce

18. Opisz proces otrzymywania żeliwa ciągłego. Omów jego strukturę, właściwości i zastosowania.

Żeliwami ciągłymi nazywa się żeliwa białe, które wskutek długotrwałego wyżarzania w wysokiej temperaturze (ok. 1000 stopni C) ulegają określonemu uplastycznieniu, dzięki ODWĘGAMI lub grafityzacji lub obu tym procesom łącznie.

Żeliwa ciągliwe białe

Żeliwa ciągliwe czarne

Żeliwa ciągliwe perlityczne

Odznacza się dobrą skrawalnością, dużą odpornością na działanie dymu i kwaśnej wody kopalnianej. Wykorzystuje się z niego odlewy o dużej wytrzymałości, dobrej plastyczności, obrabialności i odporności na uderzenie, gdyż łączy w sobie dobre własności odlewnicze żeliwa z dobrymi własnościami mechanicznymi staliwa. Stosowane w przemyśle maszyn rolniczych, samochodowych, obrabialnych.

Żeliwo ciągliwe otrzymuje się z żeliwa białego w wyniku wyżarzania grafityzującego w celu wydzielenia węgla w postaci grafitu. Wydzielenia te nazywamy węglem żarzenia. Mają postać kłaczkowatych skupień.

Struktura: (osnowa) ferrytyczna lub perliczna

19. Od czego zależy struktura żeliw? Podaj przykłady.

Struktura żeliw zależy zarówno od ich składu chemicznego jak i szybkości krystalizacji metalu, co jest związane z grubością ścianek odlewu. Strukturę żeliwa stanowi osnowa metaliczna, którą może być ferryt, perlit lub ich mieszaniny, ewentualnie z cementytem i wtrąceniami niemetalicznymi, a także grafit o różnej wielkości i kształcie. W zależności od struktury osnowy żeliwo sferoidalne może być ferrytyczne, ferrytyczno-perlityczne lub perlityczne. Osnową może być też bainit lub martenzyt odpuszczony, uzyskiwany po dodatkowej próbce cieplnej. Strukturę żeliwa białego stanowi ledeburyt przemieniony i ewentualnie – steadyt. W żeliwie podeutektycznym występuje przewaga perlitu, natomiast w żeliwie nadeutektycznym – cementytu.

20. Wymień nierównomierne przemiany zachodzące w układzie F-Fe3-C. Podaj składniki fazowe i strukturalne będące efektem tych przemian.

21. Opisz przebieg przemiany martenzytycznej w stalach węglowych.

Przemiana martenzytyczna może przebiegać:

  1. Atermicznie – przez tworzenie się kryształów martenzytów z austenitu bez aktywacji cieplnej.

  2. Wybuchowo – w kilku wybuchach zachodzących w temperaturze poniżej 0 stopni C

  3. Izotermiczne – gdy temperatura Ms jest wysoka, a przemiana jest funkcją czasu i zależy od małej szybkości zarodkowania aktywowanego cieplnie.

Martenzytyczna przemiana stali węglowej zachodzi w czasie hartowania. Fazą ulegającą przechłodzeniu jest roztwór stały w sieci krystalicznej żelaza gamma-Fe. Zgodnie z wykresem równowagi faz w układzie Fe-C, w temperaturze niższej od 727 stopni C, ziarna tej fazy powinny rozpaść się na mieszankę kryształów żelaza alfa-Fe i węglik Fe3C. Bezdyfuzyjna przemiana niestabilnego gamma-Fe w fazę bardziej stabilną polega na takim przemieszczaniu się fragmentów ziarna że lokalnie powstaje sieć tetragonalna nowej fazy martenzytu traktowanego jako przesycony roztwór węgla w sieci żelaza alfa-Fe.

22. Opisz dobór parametrów procesu obróbki cieplnej na przykładzie hartowania.

Temperatura, czas austenityzowania oraz szybkość chłodzenia są zasadniczymi parametrami obróbki cieplnej, zależą od składu chemicznego. Dobór odpowiedniego ośrodka chłodzącego ma duży wływ na wynik hartowania. Najczęściej stosowanymi ośrodkami chłodzącymi są różnego rodzaju ciecze, np. woda, olej, wodne roztwory kwasów – charakteryzujące się różnymi szybkościami chłodzenia.

23. Opisz różnice pomiędzy hartowaniem a wyżarzaniem normalizującym.

Hartowanie – polega na nagrzaniu stali do temp. austenityzowania, wygrzaniu w tej temperaturze i oziębianiu w celu uzyskania struktury nierównowagowej – martenzytycznej lub bainitycznej odznaczające się większą twardością niż w stanie wyjściowym i wytrzymałością, oraz większą plastycznością.

Wyżarzanie normalizujące – jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu elementu stalowego do odpowiedniej temperatury, przetrzymywaniu w tej temperaturze, a następnie powolnym schładzaniu. Ma ono głównie na celu doprowadzenie stali do równowagi termodynamicznej w stosunku do stanu wyjściowego który jest znacznie odchylony od stanu równowagowego. Wyżarzanie normalizujące dzięki wykonywaniu efektu rozdrobnienia ziarna wyraźnie zwiększa granice plastyczności i udarności przy nieznacznym wzroście twardości.

Czyli różnica polega na tym że przy hartowaniu stal staje się twardsza, a przy wyżarzaniu normalizującym bardziej plastyczna.

24. Opisz ulepszenie cieplne stali węglowych – technologia, struktura, właściwości.

Ulepszanie cieplne jest to obróbka cieplna polegająca na zahartowaniu i średnim lub wysokim odpuszczaniu stali. Prowadzi ono do uzyskania najlepszej kombinacji własności wytrzymałościowych i plastycznych. Składa się ona z dwóch po sobie następujących operacji, hartowania i odpuszczania. Pod pojęciem ulepszania cieplnego rozumie się hartowanie i wysokie odpuszczanie w zakresie 55-670 stopni C. Trzeba wziąć strukturę z opisu hartowania i odpuszczania jest to w którymś pytaniu!!!

Zad 25. Opisz różnice pomiędzy przesycaniem a hartowaniem- technologia, struktura, właściwości

PRZESYCANIE HARTOWANIE
TECHNOLOGIA Obróbka cieplna, której poddawane jest m.in. stal w celu stabilizacji austenitu . Polega na nagrzaniu stali do temperatury , w której nastąpi przemiana austeniczna a następnie szybkie schładzanie. Nagrzanie przedmiotu do temp., w której następuje wytworzenie struktury austenitu i następnie szybkim chłodzeniu w wodze lub oleju w celu otrzymania struktury martenzytycznej.

-bez przemiany alotropowej

-daje się stosować tylko dla stali wysokowęglowych lub zawierających dodatki stopowe

 -następuje przemiana alotropowa
STRUKTURA

-struktura nietrwała na skutek przesycenia

-roztwór stały jest roztworem przesyconym i można z niego wytrącić niektóre składniki(cementyt trzeciorzędowy)

 - struktury austenitycznej
W przesycaniu unika się wystąpienia przemiany martenzytycznej. Potrzeba otrzymania struktury martenzytycznej
WŁAŚCIWOŚCI

Uzyskanie austenitu zwiększa odporność stali na korozję

Po przesyceniu nieznacznie zmniejszają się własności mechaniczne

Plastyczne zaś zwiększają się, gdyż stop stał się jednofazowy

struktura martenzytyczna, zapewnia stali dużą twardość, odporność na ścieranie i wytrzymałość

- Zabieg zmniejsza częściowo również odkształcenia i nie dopuszcza do powstania pęknięć w przedmiocie.

Zad 26. Opisz różnice pomiędzy starzeniem a odpuszczeniem- technologia, struktura, właściwości

STARZENIE ODPUSZCZENIE
TECHNOLOGIA

-nagrzanie i wytrzymanie uprzednio przesyconego roztworu w temperaturze znacznie niższej od temperatury granicznej rozpuszczalności w celu wydzielenia o odpowiednim stopniu dyspersji składnika lub składników znajdujących się w nadmiarze w przesyconym roztworze stałym

-starzenie może zachodzić w temperaturze otoczenia

polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temperatury nieprzekraczającej

AC1, wygrzaniu w czasie 30 minut do kilku godzin i oziębianiu. Operacja ta jest stosowana w celu

zmiany struktury i właściwości materiału w kierunku poprawy ciągliwości i zmniejszenia kruchości

naprężeń własnych.

-końcowy zabieg obróbki cieplnej stali konstrukcyjnej
-hartowanie bainityczne po nim odpuszenie nie ejst wymagane
STRUKTURA - w czasie starzenia zachodzą zmiany strukturalne zbliżające skład stopu do stanu równowagi
WŁAŚCIWOŚCI

-w stalach niskowęglowych i kotłowych starzenie jest niekorzystne (obniża plastyczność i powoduje kruchość

-pogorszenie własności plastycznych stali(starzenie w temp. otoczenia)

-zwiększa plastyczność i ciągliwość

- zmniejsza naprężenie własne

27. Omów błędy technologiczne procesów obróbek cieplnych.(to jest w prezentacji którą dołącze).

28. Opisz występowanie fazy austenitycznej.

Faza ta występuje w czystych stopach żelaza w temperaturze powyżej 727oC, maksymalna zawartość węgla 2,1% (w temp. 1148oC). W niższej temperaturze austenit rozpada się na ferryt i cementyt, tworząc perlit. Dodatki stopowe mogą poszerzyć zakres występowania austenitu poniżej 20oC. Zakres występowania stabilnego austenitu określa obszar punktów G, S, E, J i N na wykresie żelazo-węgiel.

29. Opisz występowanie przemiany martenzytycznej.

Przemiana martenzytyczna – przemiana bezdyfuzyjna przechłodzonego austenitu, w wyniku cieplnego chłodzenia z szybkością większą od krytycznej w zakresie temp. MS początku i MF końca przemiany. Zachodzi w metalach mających odmiany alotropowe oraz w ich stopach jeżeli roztwory stałe również ulegają przemianom polimorficznym. Przemianom mertenzytycznym ulega wiele różnych metali i ich stopów z niemetalami, np. Ti, Zn, Na, Fe-N, Cu-Al. Przemiany zachodzą wówczas gdy odmiana alotropowa trwała w wyższej temperaturze i zostaje bardzo szybko ochłodzona do temperatury w której trwała druga z odmian.

30. Opisz zjawisko umacniania odkształceniowego.

Umocnienie odkształceniowe, inaczej umocnienie zgniotem jest realizowane poprzez odkształcenie plastyczne metali. Podczas odkształcenia materiału wzrasta gęstość dyslokacji. Dyslokacje zaczynają się wzajemnie przecinać i hamować ruch poślizgowy, a to prowadzi do ich spiętrzenia i gromadzenia się. Rezultatem takiego zjawiska jest silne umocnienie.

31. Wymień mechanizmy odkształcania plastycznego polikrystalicznych metali. Omów wpływ temperatury i szybkości odkształcania na deformację plastyczną.

32. Wyjaśnij pojęcia:

Odkształcenie plastyczne-trwałe odkształcenie spowodowane jakimś obciążeniem, które nie znika nawet po jego usunięciu. Odkształcenie plastyczne może być spowodowane:

-poślizg(przesunięcie jednej części kryształu względem drugiej)

-bliźniacze( obrócenie jednej części kryształu względem drugiej i utworzenie symetrii)

Zgniot krytyczny – jest to wartość zgniotu, przy którym w procesie wyżarzania otrzymuje się największe ziarna. Wyżarzanie rekrystalizujące powinno się przeprowadzać po przekroczeniu zgniotu krytycznego.

Temperatura rekrystalizacja – graniczną temperaturą pomiędzy obróbką plastyczna na gorąco i zimno

PRZERÓBKA PLASTYCZNA NA ZIMNO- przeróbka prowadzona poniżej temperatury rekrystalizacji

33. Opisz metody umacniania aluminium. Wymień jego właściwości i zastosowania.

- skręcanie wysokociśnieniowe

Metoda ta polega na umieszczeniu cienkiego dysku metalu na cylindrycznym kowadle i przyciśnięcie go do drugiego kowadła. W czasie tego procesu jedno z kowadeł powoli się obraca. Nacisk wywierany na metal wynosi około 60 000 kilogramów na centymetr kwadratowy. Po zakończeniu skręcania wysokociśnieniowego aluminium 7075 (to aluminium z niewielką domieszką cynku i magnezu)przechodzi proces starzenia.

-dodanie drugiego pierwiastka

-odkształcenie plastyczne

-z obszaru dwufazowego podgrzanie do obszaru jednofazowego

Właściwości:

-dobre właściwości plastyczne

-wzmacnia właściwości mechaniczne

-brak odmian alotropowych

-odporność na korozje atmosferyczną

-niska gęstość 2,7 g/cm3

Zastosowanie:

Puszki, folia aluminiowa, przemysł spożywczy

34. Opisz właściwości i zastosowania stopów aluminium przeznaczonych do przeróbki plastycznej.

Durale miedziowe-stopy na osnowie aluminium z miedzią i magnezem. Cechuje ich duża plastyczność i mała odporność na korozje

Durale cynkowe- stopy na osnowie aluminium z cynkiem, miedzią i magnezem. Cechuje ich dobra plastyczność i niska odporność na korozje. Wykazują najwyższe właściwości mechaniczne ze wszystkich stopów aluminium

Zastosowanie: tabor kolejowy, elementy konstrukcji lotniczych, elementy maszyn

Stopy te można podzielić na dwie podgrupy:

- stopy stosowane bez obróbki cieplnej (mangan, aluminium-magnez, aluminium-magnez-mangan.)

- stopy stosowane w stanie utwardzonym dyspersyjnie

35. Scharakteryzuj odlewnicze stopy aluminium. Podaj przykłady zastosowania.

Są to stopu (dwu- lub wieloskładnikowe) o dużej zawartości dodatków stopowych (5%-20%), głównie jest to krzem, magnez, miedź lub nikiel. Mają one dobre właściwości odlewnicze, mały skurcz i małą skłonność do pękania na gorąco. Przykładami są siluminu oraz stopu aluminium z magnezem( wykazujące wysoką odporność na korozję, dobra spawalność)

Zastosowanie: felgi, części do statków (kadłub silnika)

Ta grupa stopów obejmuje 12 znormalizowanych gatunków. Cecha każdego stopu składa się z litery A (stop aluminium), lub z litery K, G lub M (krzemowy, magnezowy lub miedziowy) oraz liczby określającej zawartość % głównego lub dwóch głównych składników stopowych. Wśród odlewniczych stopów aluminium można wyróżnić stopy dwuskładnikowe Al-Si, Al-Cu oraz wieloskładnikowe Al-Si-Cu.

Stopy aluminium z krzemem jako głównym składnikiem stopowym noszą nazwę siluminów. Ze względu na zawartość krzemów dzielą się na podeutektyczne, eutektyczne i nadeutektyczne. Niektóre siluminy oprócz krzemu zawierają niewielkie ilości miedzi i magnezu, niklu, manganu, tytanu. Charakteryzują się doskonałymi właściwościami odlewniczymi i stosunkowo dobrymi własnościami mechanicznymi oraz dostateczną odpornością na korozje. Praktycznie nie podlegają obróbce cieplnej, a ich własności mechaniczne polepsza przez specjalne zabiegi w stanie ciekłym zwanych modyfikowaniem. Są one szeroko stosowane na odlewy tłoków i głowic cylindrów silników spalinowych, aparatury okrętowej.

Dwuskładnikowe stopy Al-Cu charakteryzują się dobrą lejnością i stosunkowo dobrą plastycznością, ale niską wytrzymałością. Podlegają obróbce cieplnej, powodującej znaczny wzrost wytrzymałości, ale spadek plastyczności. Ich zastosowanie ogranicza się do zastosowania galanterii stalowej i innych odlewów, od których wymaga się dobrej plastyczności. Główne zastosowanie przemysłowe mają stopy wieloskładnikowe z których wytwarza się m. in. odlewy części samochodowych i maszyn średnio i wysoko obciążonych.

Stopy Al-Mg charakteryzują się wysoką odpornością na korozję, dość dobrą wytrzymałością i plastycznością. Podlegają przesyceniu i starzeniu. Są szczególnie odporne na obciążenia dynamiczne i posiadają ładny połysk. Mają zastosowanie w częściach aparatury chemicznej, a także w budowie okrętów i samolotów.

36. Opisz właściwości i zastosowania stopów aluminium utwardzonych wydzieleniowo.

Durale miedziowe i cynkowe

-dobre właściwości plastyczne

-słaba odporność na korozje

-dobre właściwości mechaniczne

Zastosowanie: tabor kolejowy, elementy konstrukcyjne maszyn lotni czczych, elementy maszyn

Zad. 37 Opisz właściwości i zastosowanie miedzi.

Właściwości:

Zastosowanie:

Zad. 38 Opisz właściwości i zastosowanie mosiądzów.

Właściwości:

Zastosowanie:

zad. 39 Opisz procesy odcynkowania i sezonowego pękania mosiądzów.

Odcynkowanie- jest to rodzaj korozji mosiądzów, polegający na rozpuszczeniu się cynku i miedzi w roztworach zawierających chlor. Cynk ulega rozpuszczeniu i przechodzi do roztworu, a miedź pozostaje w postaci gąbczastej, co dodatkowo wzmaga korozję. Odcynkowanie nie powoduje zmian kształtu przedmiotu, lecz znacznie obniża jego wytrzymałości i szczelności

Pękanie sezonowe- jest zjawiskiem, któremu podlegają mosiądze jedno- lub dwufazowe obrobione plastycznie na zimno i poddanych działaniu ośrodka zawierającego amoniak. Polega ono na pekaniu międzykrystalicznym stopów poddanych naprężeniom wywołanym obróbką. Proces korozji naprężeniowej występuje , gdy jednocześnie zostaną spełnione 3 warunki:

Zad.40 Opisz odlewnicze stopy miedzi. Wymień przykłady zastosowania.

Mosiądz-

Brąz-

Miedzionikle-

Zad. 41 Spieki metaliczne- omów technologię metalurgii proszków.

Zad.42 Ceramika porowata- technologia wytwarzania, struktura i właściwości.

Technologia wytwarzania:

Ceramika porowata charakteryzuje się 5÷15% udziałem porów, po wypaleniu w wysokiej temperaturze, stosowanym w celu odprowadzenia wody. Dokładne wymieszanie odpowiednich surowców, formowaniu, wysuszeniu i wypaleniu . Proces wypalania odbywa się w piecach

Struktura:

Ceramika porowata obejmuje produkty z gliny oraz materiały ogniotrwałe i charakteryzuje się sporym udziałem fazy szklistej otaczającej składniki krystaliczne

Właściwości:

-w technice sanitarnej, w tym m.in. porcelanę, kamionkę, dachówkę i cegłę.

-odporność na działanie wysokich temperatur

- odporność na działanie czynników chemicznych

-dobre właściwości mechaniczne

- dobre właściwości dielektryczne i izolacyjne),

-duża twardość

-mała wytrzymałość na rozciąganie

- podatna na uderzenia i krucha.

Zad.43 Ceramika inżynierska- technologia wytwarzania, struktura i właściwości.

Technologia wytwarzania

W wyniku spiekania w wysokiej temperaturze, bez udziały fazy ciekłej, bardzo czystych związków ( tlenki, węgliki, azotki) orz pierwiastków w stanie stałym mających postać krystaliczną.

Struktura:

Jednakowa jest liczba kationów i anionów, mogą charakteryzować się kilkoma typami struktur kryptograficznych

Właściwości:

Zad. 44 Szkła tradycyjne, organiczne i metaliczne- podobieństwa i różnice.

Zad. 45 Omów strukturę i właściwości polimerów.

Struktura:

Duże molekuły zbudowane z 50 lub więcej powtarzających się jednostek (merów) najczęściej związanych ze sobą kowalencyjnie

Właściwości:

Zad.46 Materiały polimerowe- komponenty, właściwości i zastosowanie.

Materiały polimerowe:

Syntetyczne, wielocząsteczkowe materiały organiczne otrzymywane w procesie polireakcji z produktów chemicznej przeróbki węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego.

Właściwości:

W temperaturze pokojowej (elastomery) wykazują dużą zdolność do odkształceń i wydłużeń, (termoplasty) można wielokrotnie kształtować i ponownie przetwarzać, mogą być w stanie stałym i ciekłym, struktura amorficzna lub częściowo krystaliczna, odporne na działanie zasad i stężonych kwasów, korozję elektrochemiczną. Większość polimerów jest niemagnetyczna. Małe przewodnictwo cieplne, największa pojemność cieplna i skurcz, w starcie starzenia wzrasta twardość, kruchość, maleje elastyczność.

Zastosowanie:

zad. 47 Porównaj duroplasty i termoplasty

Duroplasty Termoplasty
Temperatura

Utwardzają się po podgrzaniu

Ulegają rozpadowi

 Ulegają uplastycznieniu
Przetwarzanie Nie można Można przetwarzać wielokrotnie
Zakres mięknienia Nie mają zakresu mięknienia Mają
Pozostałość rozciąg. Nie można wyznaczyć pozostałości rozciągnień Można

Zad.48 Elastomery-struktura, właściwości i zastosowanie.

Struktura:

Tworzywa gumowe-polimery wysokocząsteczkowe, których makromolekuły pod wpływem środka wulkanicznego tworzą sieć wielocząsteczkową

Termoplastyczne- nie mają struktury sieciowej, są topliwe, co umożliwia obróbkę, rozpuszczalne, mniejsza rozprężliwość porównaniu z tworzywami gumowymi.

Właściwości:

Wytrzymałość elastyczność, twardość, bardzo duża odporność mechaniczna, odporność na ścieranie

Zastosowanie:

Urządzenia, gdzie potrzeba właściwości tłumiących, tuleje i elementy mechaniczne, okładziny do przenośników ślizgowych, przy produkcji list zgarniających do pługów, stroje dla nurków.

Zad. 49. Opisz zagadnienie recykling materiałów polimerowych.

Recykling tworzyw sztucznych można podzielić na recykling materiałowy, chemiczny i termiczny.

Recykling materiałowy polega na wykorzystania odpadów i zużytych materiałów do produkcji nowych wyrobów.

Recykling chemiczny polega na rozpadzie materiału polimerowego w wyniku reakcji chemicznej z wodą lub innymi związkami chemicznymi w wyniku, której powstają związki małocząsteczkowe, służące do ponownego otrzymania czystych polimerów lub do innych celów.

Hydrokraking polega na uwodornieniu substancji powstałych w wyniku rozpadu polimeru pod ciśnieniem w wysokiej temperaturze.

Spalenie odpadów polimerowych dla celów energetycznych jest technicznie możliwe i od dawna stosowane.

Zad. 50 Materiały naturalne- cechy i zastosowania.

Jest to grupa materiałów pozyskiwanych ze źródeł naturalnych, których nie otrzymuje się na drodze syntezy chemicznej czy innych złożonych procesów technologicznych. Przystosowuje je się do użytku przez proste procesy fizyczne takie jak cięcie, skrawanie, miażdżenie, mielenie itp.

Zastosowanie:


Wyszukiwarka