MATERIAŁOZNAWSTWO

Zestaw 1:

1. Wymienić rodzaje wiązań atomowych:

Kowalencyjne - występują między atomami tego samego pierwiastka, powstają przez uwspólnienie elektronów walencyjnych, są bardzo mocne.

Jonowe - łączą atomy różnych pierwiastków, brakujący elektron walencyjny przenoszony jest z jednego atomu na drugi, pierwiastki stają się jonami, otrzymują stałą konfigurację. Wiązania te charakteryzują się dużą oporonością.

Van der Waalsa - jeżeli cząstka nie jest idealnie okrągła możemy wyróżnić 2 bieguny. Wiązanie to występuje między atomami, oraz między cząsteczkami, jest to wiązanie słabe.

Metaliczne - sieć dodatnich jonów, w obrębie której elektrony walencyjne mogą się swobodnie przemieszczać. Tłumaczy to dobrą przenikalność cieplną.

2. Różnica między staliwem, a żeliwem.

Staliwo - stal odlewana bezpośrednio do formy, o zawartości węgla 0,1 - 0,6 %; stopowe i węglowe,

Żeliwo - stop żelaza z węglem zawierający od 2 do 6,67 % węgla oraz domieszki metaliczne, głównie krzem, mangan, fosfor i siarka.

3. Co oznaczają symbole:

NC10 - praca na zimno, 10% chromu

St4S - stal konstrukcyjna zwykłej jakości o zawartości węgla 0,4%, spawalna,

L40 - stal stosowana na przewody długie (rury przewodowe) o Re = 40MPa,

1H18N9T - stal kwasoodporna, spawalna, odporna na działanie wód naturalnych, czynników atmosferycznych, pary wodnej, roztworów alkaicznych i rozcieńczonych kwasów organicznych, skład: 0,1% węgla, 18% chromu, 9% niklu, 1% tytanu; stal ta ma zastosowanie w przemyśle lakierniczym, spożywczym, browarniczym, etc.,

X10CrNi 18-8 - stal przystosowana do pracy w różnych temperaturach o składzie: 0,1% węgla, 18% chromu, 8% niklu.

S275 JR - stal konstrukcyjna zwykłej jakości o Re = 275MPa; JR - wytrzymałość na udarność 27kJ, R=20 C,

GJS-350 - zeliwo sferoidalne, Rm = 350MPa

4. Co to jest korozja erozyjna?

Korozja erozyjna - jest to niszczenie metalu powodowane burzliwym działaniem wody, która powoduje niszczenie warstewki tlenowej. Korozja ta uwydatnia się przez powstanie podłużnych zagłębień pogłębionych w kierunku przepływu wody.

5. Z jakich materiałów wykonuje się rury kanalizacyjne ?

PCW, kamionka, żeliwo, miedź.

6. Wymień materiały termoizolacyjne, stosowane w wysokich temperaturach:

- szkło piankowe - rozdrobnione szkło poddane spienieniu, zakres temperatur stosowania do 450⁰C, np. przewodów kominów; dobra wytrzymałość na ściskanie, współczynnik przewodzenia ciepła 0,08 - 0,09, odporne biologicznie i chemicznie.

- wełna mineralna - produkowana ze składników naturalnych: bazalt, granit, dolomit, żużel technologiczny; przy 20kg/m³ i temp. 20⁰C współczynnik przewodzenia ciepła mieści się w granicach 0,03-0,04 W/(mK), odporność do 600⁰C

- wełna szklana - produkowana ze stłuczki szklanej używana do 4500C, współczynnik przewodzenia ciepła 0,044 - 0,049, stosowane w formie płyt, łupków, kształtek.

- wełna bazaltowa - 7000C, duża odporność i różnorodność kształtów i wymiarów. Stosowana do izolacji termicznej i w instalacjach grzewczych, ognioodporna.

- materiały ceramiczne - stanowią izolację termiczną do kotłów dużej mocy, np. stop Al₂O₃, SiO₂ i TiO₂ stosowany w temperaturach do 16000C, lambda 0,25W/(mK)

- materiały termalitowe (szamotowe) - produkcja: ziemię okrzemkową, glinkę szamotową i materiał palny suszy się a następnie wypala , w procesie tym powstają mikro pory; zastosowanie jako izolacja pieców nisko- i wysokotemperaturowych; dla 500kg/m³

do 650⁰C, a dla 900kg/m³ do 950⁰C

7. Co to jest dewitryfikat? Podać zastosowanie.

Dewitryfikacja - krystalizacja szkła, proces do wytwarzania tworzyw szklano - ceramicznych,

Dewitryfikat - dobra formowalność (taka sama jak szkła) umożliwiająca łatwe nadawanie skomplikowanych kształtów z dużą dokładnością wymiarową, duża odporność na szoki cieplne, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, kilkuprocentowa zawartość tlenków, stosuje się do pokrywania wirników pomp i łożysk.

8. Co to są kompozyty?

Kompozyty - materiały makroskopowo monolityczne(wydaje się że jest to jeden materiał) dla otrzymania którego połączono składniki o różnych właściwościach. W wyniku takiego połączenia otrzymano właściwości wyższe niż dla składników lub inne właściwości, np.rury z polipropylenu wzmocniono włóknem szklanym.Składa się z osnowy (to na czym trzyma się wypełnienie - polimerowa, metalowa, ceramiczna) i wypełnienia. Właściwości zależą od osnowy, sposobu jej wypełnienia i wypełniania

9. Opisz istotę procesu cięcia tlenem:

Polega na spalaniu metalu strumieniem tlenu, przy współudziale strumienia podgrzewającego. W odniesieniu do stali proces ten odbywa się w temperaturze 1250 - 1350 st. C. Powstające podczas cięcia tlenki żelaza mają temperaturę topnienia około 1330 st. C, a więc niższą niż temperatura topnienia stali (1480 st. C), dzięki temu tlenki łatwo oddzielają się od metalu, zostają wydmuchnięte strumieniem tlenu ze szczeliny cięcia. Palnik do cięcia tlenem składa się z dwóch dysz: tnącej i podgrzewającej.

Zestaw 2:

1. W jakiej strukturze krystalicznej występuje żelazo?

W strukturach alfa i gamma.

2. Jaka jest zawartość węgla w stali, a jaka w żeliwie?

W stali występuje nie więcej niż 2% węgla, natomiast w żeliwie występuje od 2 do 6,67% węgla.

3. Co oznaczają symbole:

St3SCu - stal konstrukcyjna zwykłej jakości, spawalna, o zawartości węgla 0,3%, z dodatkiem miedzi,

K18 - rury kotłowe, zawartość węgla 0,18%,

45 - stal konstrukcyjna wyższej jakości o zawartości węgla 0,45%.

4. Wymienić 3 rodzaje materiałów termoizolacyjnych z tworzyw sztucznych:

Pianka poliuretanowa, styropian, spieniony PE, pianka mocznikowa, spieniony kauczuk.

5. Jakie charakterystyczne właściwości mają elastometry?

Elastometry to tworzywa polimeryczne, które charakteryzują się pod dużym odkształceniem prawie natychmiastowym powrotem do pierwotnej postaci, są bardzo elastyczne, mają duże właściwości wytrzymałościowe.

6. Podać zalety instalacji c.o. i c.w.u. wykonanych z miedzi:

Stal ocynkowana, aby zwiększyć odporność na korozję; Długi okres trwałości (do 50lat); Wysoka odporność korozyjna; Mniejsze zużycie materiału niż na instalację stalową; Małe straty ciśnienia w porównaniu z instalacją stalową; Przewody miedziane mogą pracować do temperatury 150 st. C i ciśnienia 4MPa; Szybkie łączenie, lutowanie, można je wyginać; Dobra przewodność cieplna; Nie ulega procesowi starzenia, dyfuzji tlenowej; Odporna na UV, działania temperatur; Nie pojawiają się glony i bakterie.

7. Co oznaczają symbole:

GX5CrNiMo19-11-2 -

P235 GH - stal do pracy pod ciśnieniem G- inne cechy , H- odporne na wysoką temperaturę o granicy plastyczności Re=235[N/mm2]

8. Co to są materiały ceramiczne?

Ceramika - materiał nieorganiczny w którym występują wiązania jonowe i kowalencyjne. tradycyjna - kamionka porcelana dachówka cegła. Głównym surowcem do wyrobu jest glina a pozostałe: krzemionki i skalenia. Dzięki glinie jest możliwa obróbka plastyczna przed wypaleniem, dzięki któremu zostaje odparowana woda. Cechy: brak plastyczności, twardość, sztywność, dobra wytrzymałość na ściskanie, brak wytrzymałości na rozciąganie, w strukturze występują mikropęknięcia. Przykład: Kamionka i zastosowanie: tworzywo ceramiczne produkowane z gliny kamionkowej, z ewentualnym dodatkiem złomu kamionkowego i topików. Ma barwę od białej do brązowej, wytrzymałość na ściskanie do 800MPa, wytrzymałość na rozciąganie do 150MPa, niektóre gatunki odporne są na działanie kwasów, dużych ciśnień, zastosowanie: rury kanalizacyjne, przewody, wyroby sanitarne.

9. Wymienić rodzaje połączeń nierozłącznych:

Spawane; Zgrzewane; Lutowane; Skurczowe; Wtłaczane; Nitowe.

10. Wymienić rodzaje żeliw:

• białe - węgiel to cementyt, nie ma grafitu, bardzo twarde i kruche,

• szare - znaczna część węgla występuje w postaci grafitu (płatkowy) ;

• sferoidalne - znaczna część węgla występuje w postaci grafitu (kulisty);

• ciągliwe - grafit kłaczkowaty, otrzymuje się je przez obróbkę cieplną żeliwa białego;

11. Co to jest polimetakrylan metylu?

Pleksiglas - termoplast, przezroczysty, łatwo daje się kształtować, polerować, obrabiać mechanicznie, jest odporny na działanie światła, wody, rozcieńczonych kwasów, alkoholu.

12. Z jakich surowców wytwarza się szkło ?

Szkło - bezpostaciowa substancja otrzymywana ze stopionej mieszaniny odpadów mineralnych, Przy ochłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odpowiednik cieczy przechłodzonej. Szkło to materiał nieorganiczny, którego stan jest stanem pośrednim między ciekłym a stałym. Szkło nie ma budowy krystalicznej, a jedynie krystaliczne lokalnie, która nie wpływa na strukturę i właściwości stałego ciała.

Zestaw 3 :

1. Co oznacza symbol:

0H23N28M3TCu - stal kwasoodporna, zawierająca 23% chromu, 28% niklu, 3% molibdenu, 1% tytanu, z dodatkiem miedzi.

X6CrNiTi 17-12-2 - Stal stopowa (bez stali szybkotnących) zawierająca co najmniej 1 pierwiastek stopowy w ilości 5%, zawierająca 0,06% węgla, 17/4% chromu , 3%niklu, 0,2% tytanu

2. Opisać przyczyny występowania korozji erozyjnej:

Korozja erozyjna spowodowana jest burzliwym działaniem wody, która lokalnie powoduje niszczenie warstewki tlenowej. Korozja uwydatnia się poprzez powstanie podłużnych zagłębień pogłębionych w kierunku przepływu wody.

3. Co oznaczają symbole:

65 G - stal wyższej jakości o zawartości węgla 0,65%, z dodatkiem manganu,

St3 - stal konstrukcyjna zwykłej jakości o zawartości węgla 0,3%,

K10 - stal kotłowa o zawartości węgla 0,1%,

S235 JR -

P355 GH - stal do pracy pod ciśnieniem G- inne cechy , H- odporne na wysoką temperaturę o granicy plastyczności Re=355[N/mm2

4. Wykazać różnice pomiędzy stalą uspokojoną, a nieuspokojoną:

Stal uspokojona - odtleniona, nie następuje wydzielanie gazów, odtlenianie za pomocą Si, Mn i Al., w górnej części wlewka znajduje się jama usadowa spowodowana skurczem stali podczas krystalizacji, stanowi odpad 15 - 18%,

Stal nieuspokojona - odtleniona tylko w takim stopniu, aby reakcja wydzielania CO rozpoczęła się z chwilą wlania do wlewnicy; krzepnięciu wlewka towarzyszy intensywne wydzielanie się gazów; w zakrzepłym wlewku powstają liczne pęcherze; silna segregacja siarki, fosforu i węgla.

5. Co to są stale szybkotnące?

Jest to stal zachowująca twardość i zdolność skrawania przy szybkościach skrawania i grubościach wióra, wywołujących nagrzewanie się narzędzi do 600 st. C, wysoko i nisko stopowe.

6. Jaka jest różnica w budowie polimeru, polietylenu i teflonu?

PE i PTFE należą do termoplastów,

PE (C₂H₄)_n - charakteryzuje się liniową, rzadziej rozgałęzioną budową makrocząsteczek, między cząsteczkami nie ma wiązań sieciujących; słabe wiązania van der Waalsa - podczas ogrzewania topią się, a więc PE mięknie i płynie podobnie jak lepka ciecz, po ochłodzeniu twardnieje ponownie; d = 0,92g/cm³, brak smaku i zapachu

PTFE (C₂F₄)_n - budowa liniowa, biały woskowy proszek, d = 2,1-2,3 g/cm3, temperatura topnienia 327°C, odporny chemicznie.

7. Co to jest cermetal ? Zastosowanie.

Są to małe cząsteczki ceramiczne osadzone w osnowie metalicznej; Węgliki spiekane (płytki otrzymywane przez spiekanie przy wysokim ciśnieniu i temperaturze sproszkowanych węglików metali z kobaltem i niklem); metale twarde, ceramity (elementy łożysk samosmarujących); tlenki ferydu i uranu; węglik baru, krzemu.

8. Jaka jest różnica między staliwem, a żeliwem ?

Staliwo - stal odlewana bezpośrednio do formy, o zawartości węgla 0,1 - 0,6 %; stopowe i węglowe,

Żeliwo - stop żelaza z węglem zawierający od 2 do 6,67 % węgla oraz domieszki metaliczne, głównie krzem, mangan, fosfor i siarka.

9. Co to są tworzywa chemoutwardzalne ?

Należą do polimerów utwardzalnych (duroplastów) utworzonych za pomocą środków sieciujących (wiązania sieciujące mogą się tworzyć w skutek ogrzewania lub środków chemicznych); cechy: nierozpuszczalność, przy nadmiernym ogrzaniu nie przechodzą w stan ciekły, lecz następuje ich rozkład.

10. Narysuj kryształ żelaza alfa.

11. Podaj nazwy następujących tworzyw sztucznych:

PE - PoliEtylen ; PUR - ........................................; PCW - PoliChlorekWinylu;

PP - PoliPropylen; PS - PoliStylen.

12. Do czego służy guma mikroporowata?

Guma mikroporowata wytwarzana jest poprzez pękanie i wulkanizację lateksu naturalnego z ewentualnym dodatkiem kauczuku syntetycznego, przez co zwiększa się twardość i odporność na ścieranie. Jest to materiał elastyczny wykorzystywany na izolację akustyczną lub cieplną, podkładki tłumiące drgania, podeszwy, obcasy, wykorzystywany jest także w tapicerstwie.

Zestaw 4:

1. Co to jest nawęglanie?

Proces nasycania warstwy powierzchniowej stali węglem, w celu otrzymania twardej powierzchni, odpornej na ścieranie. Nawęglaniu poddajemy powierzchnie narażone na ścieranie (powierzchnie kół zębatych). Do nawęglania używamy stali niskowęglowej, która nawęglana jest przez dyfuzję węgla (w wysokiej temperaturze przez dłuższy okres czasu). Podczas nawęglania możemy otrzymać lepsze efekty niż przy hartowaniu. Wadą jest to, iż element, który wchłania węgiel zmienia swoje wymiary. Proces ten nie nadaje się do obróbki materiałów wykończeniowych.

2. Co oznaczają symbole:

55 - stal wyższej jakości o zawartości węgla 0,55%,

A10 - stal automatowa o zawartości węgla 0,1%,

MSt3YS - stal konstrukcyjna zwykłej jakości o znanym składzie chemicznym, zawartości węgla 0,3%, półuspokojona, spawalna,

Zl 25 - żeliwo o Rm = 250MPa,

P275 SL - stal mogąca pracować w podwyższonym ciśnieniu, Rm = 275 na proste zbiorniki ciśnieniowe o niskiej temperaturze

3. Jakie charakterystyczne właściwości mają elastometry?

Elastometry to tworzywa polimeryczne, które charakteryzują się pod dużym odkształceniem prawie natychmiastowym powrotem do pierwotnej postaci, są bardzo elastyczne, mają duże właściwości wytrzymałościowe.

4. Co to jest styropian?

Jest to spieniony poroforem polistylen.

5. Narysuj kryształ żelaza gamma.

6. Podaj temperaturę topnienia czystego żelaza:

Jest to 1535 st. C

7. Wymienić i krótko opisać rodzaje korozji występujące w instalacjach miedzianych:

- środowiskowa - spowodowana działaniem NaCl, SO₂, CO₂, H₂S;

- erozyjna - na kolankach i zwężkach, spowodowana dużym przepływem i odrywaniem warstwy patyny;

- selektywna (odcynkowanie) - rozpuszczanie cynku;

• elektrochemiczna - ogniwo galwaniczne, gdy w jednej instalacji współpracuje miedź, cynk i stal,

wżerowa - uszkodzenie patyny przez zanieczyszczenia mechaniczne znajdujące się w instalacji.

8. Co to jest stal żaroodporna?

Jest to stal odporna na działanie wysokich temperatur, nie ulega korozji w wysokich temperaturach.

9. Co oznaczają symbole:

H13N4G9 - stal chromowana o zawartości węgla nie większej niż 0,1%, 13% chromu, 4% niklu, 9% manganu.

X6NiCrNbCe 32-27 -

10. Wymienić rodzaje i zastosowania materiałów ceramicznych:

Ceramika - materiał nieorganiczny w którym występują wiązania jonowe i kowalencyjne. tradycyjna - kamionka porcelana dachówka cegła. Głównym surowcem do wyrobu jest glina a pozostałe: krzemionki i skalenia. Dzięki glinie jest możliwa obróbka plastyczna przed wypaleniem, dzięki któremu zostaje odparowana woda. Cechy: brak plastyczności, twardość, sztywność, dobra wytrzymałość na ściskanie, brak wytrzymałości na rozciąganie, w strukturze występują mikropęknięcia. Przykład: Kamionka i zastosowanie: tworzywo ceramiczne produkowane z gliny kamionkowej, z ewentualnym dodatkiem złomu kamionkowego i topików. Ma barwę od białej do brązowej, wytrzymałość na ściskanie do 800MPa, wytrzymałość na rozciąganie do 150MPa, niektóre gatunki odporne są na działanie kwasów, dużych ciśnień, zastosowanie: rury kanalizacyjne, przewody, wyroby sanitarne.

11. Podać wzór chemiczny i zastosowanie policzterofluoroetylenu:

PTFE Poli-4-fluoroetylen (teflon) - termoplast, (C₂F₄)_n ; gęstość 2 g/cm3, odporny na działanie temperatury do 2600C, tworzywo bardzo odporne chemicznie, prócz NaOH, bardzo mały współczynnik tarcia i małej przyczepności; zastosowanie: uszczelnienie połączeń gwintowanych, uszczelki zaworów w instalacjach przemysłu chemicznego, łożyska, membrany, tkaniny filtracyjne, izolacje, folie, taśmy uszczelniające, wykładziny garnków i patelni.

12. Jaka jest maksymalna temperatura płomienia acetylenowo - tlenowego ?

Jest to 3200 st. C

---