pytania znów, Automatyka i Robotyka, Semestr II, Zasady doboru materiałów inżynierskich, wyklady, wykłady

Wymień poszczególne grupy materiałów i scharakteryzuj ich poszczególne właściwości
Ceramiki - Bardzo wysoka twardość, kruchość, niezdolność do poddawania obróbce cieplnej i plastycznej.
Polimery - Materiał organiczny, zbudowany z związków węgla, niska gęstość, własności izolacyjne, słabo odbijają światło, duża odporność chemiczna, ograniczona możliwość poddawania obróbce plastycznej i cieplnej.
Elastomery - polimery o skłonności do dużych odkształceń plastycznych
Kompozyty - Podział ze względu na osnowę metalowe, ceramiczne i polimerowe.
2. Podaj wskaźnik wskazanego punktu, prostej sieciowej i płaszczyzny sieciowej.
Prosta sieciowa - Prosta łącząca środki dwóch dowolnie wybranych atomów.
Parametr sieci - najbliższa odległość dwóch atomów na prostej sieciowej.
Płaszczyzna sieciowa - powstała przez przeniesienie prostej sieciowej o parametr sieciowy w innym kierunku
3. Scharakteryzuj wskazaną strukturę krystaliczną metalu.
Większość metali krystalizuje w układach krystalograficznych charakteryzujących się wysoką symetrią i dużą gęstością.
Sieć regularnie ściennie centrowana A1 (RSC) - w kształcie sześcianu, tworzy 14 rdzeni atomowych, spośród nich 8 ustawione jest w narożach, natomiast 6 w środku geometrycznym ścian.
Sieć regularnie ściennie centrowana A2 (RPC) - znajduje się 9 rdzeni atomowych, z których 8 jest w narożach a jeden w środku
Sieć heksagonalna o gęstym ułożeniu atomów A3 (heksagonalna zwrotna HZ) - 3 elementarne komórki sieciowe są złożone z 17 rdzeni atomowych, z których 12 znajduje się w narożach prostopadłościanu o podstawie sześciokąta foremnego, 2 w środku geometrycznym podstawy, 3 są usytuowane symetrycznie w wnętrzu elementarnej komórki sieciowej.
4. Co to są dyslokacje krawędziowe i śrubowe?Dyslokacje krawędziowe stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. W zależności od rozmieszczenia dodatkowej półpłaszczyzny. Dyslokacje mogą być dodatnie oznaczone ┴ lub ujemne ┬.
Dyslokacje śrubowe - defekt liniowy śruby krystalicznej spowodowany przemieszczaniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej. Dyslokacje te występują, gdy na materiał działają naprężenia tnące skierowane przeciwnie.
5. Granice ziaren szeroko i wąskokątowe
Granice ziaren stanowią wady powierzchniowe budowy krystalicznej. W zależności od kąta dezorientacji dzielimy je na:
Wąskokątowe - powstają w miejscu zetknięcia podziarn, charakteryzują się niewielkim kątem dezorientacji krystalicznej i mają budowę dyslokacyjną
Szerokokątowe - charakteryzują się szerokim kątem dezorientacji krystalicznej ziarn, na styku, których powstają.
6. Roztwory stałe śródwęzłowe, nieograniczone i ograniczone.
Roztwór nieograniczony to taki, w którym występuje rozpuszczalność jednego metalu w
drugim w całym zakresie składów a roztwór ograniczony to taki, w którym rozpuszczalność
istnieje tylko do pewnego zakresu składów, poniżej którego metale nie tworzą jednej wspólnej fazy.
7. Kryteria Hume-Rother'ego.
Kryteria Hume-Rother'ego tworzenia się roztworów stałych ciągłych; - typy sieci - oba składniki mają ten sam typ sieci krystalicznej; - wielkość atomów całkowita rozpuszczalność przy stosunku promieni atomowych < 1,08, tylko ograniczona dla >1,15;
- elektorwartościowości ujemnej im mniejsza różnica elektrowartościowości tym większa możliwość tworzenia roztworów stałych; względnych wartościowości - dla miedziowców rozpuszczalność metali o wyższej wartości w metalach jednowartościowych jest większa niż odwrotnie.
8. Roztwory stałe międzywęzłowe.W przypadku, gdy atomy pierwiastka rozpuszczonego są usytuowane w sposób nieuporządkowany w przestrzeniach międzywęzłowych w sieci metalu rozpuszczalnika, roztwór stały jest nazywany roztworem stałym międzywęzłowym. Roztwory te są roztworami granicznymi, a rozpuszczalność graniczna zmienia się ze zmianą temperatury.
9. Scharakteryzuj fazy międzymetaliczne elektronowe. Fazy elektronowe to roztwory stałe wtórne o wyraźnych własnościach metalicznych. Strukturę tych faz warunkują trzy wartości stężeń elektronowych: 12/14 (3/2). 21/13 i 21/12 (7/4)
10. Scharakteryzuj fazy międzywęzłowe.W zależności od stosunku promieni atomowych niemetalu rx i metalu rm można dokonać podziału faz międzywęzłowych na: fazy o strukturach prostych, gdy rx/rm ≤0,59, fazy o strukturach złożonych, gdy rx/rm >0,59.
Fazy międzywęzłowe o strukturach prostych mają własności metaliczne i krystalizują w sieciach regularnie ściennej centrowanej i heksagonalnej zwartej, a także regularnie przestrzennie centrowanej i heksagonalnie prostej.
Fazy międzywęzłowe o strukturach złożonych są tworzone przez metale przejściowe i niemetale, zwykle mają znaczną liczbę atomów w komórce strukturalnej.
12. Narysuj wykres fazowy dwóch pierwiastków mieszających się ze sobą w stanie stałym w stopie nieograniczonym (wpisz odpowiednie symbole w wszystkie pola)
L - Likwidus jest linią przedstawiającą na wykresie, powyżej której stopy w całym zakresie stężenia są ciekłe.
α - solidus jest nazywany linia na wykresie równowagi oznaczająca wartość temperatury, poniżej której stopy w całym zakresie)
L - Jak wyżej, A+B - eutektyka mieszanina czystych składników, brak rozpuszczalności składników w stanie stałym, A+L - stop podeutektyczny z jednorodnej cieczy wydziela się początkowo kryształ metalu A, skład cieczy zmienia się wzdłuż linii Likwidusu od L do E: L+B - stop nadeutektyczny krzepnie podobnie jak stop podeutektyczny tylko wydziela się metal B
15. Co to jest mieszanina eutektyczna i eutektoidalna?Mieszanina eutektyczna jest to stop o najniższej temperaturze krzepnięcia, mieszanina powstająca przy krzepnięciu roztworu ciekłego, składająca się z dwóch lub więcej faz stałych, którymi mogą być czyste metale, roztwory stałe nasycone lub związki międzymetaliczne.
16. Co to jest ferryt?Roztwór stały graniczny węgla w żelazie α zawiera maksymalnie 0,02% węgla.
17. Co to jest Austenit?Roztwór stały graniczny węgla w żelazie γ (gamma), zawiera maksymalnie 2% węgla.
18. Co to jest perlit?Mieszanka eutektoidalna ferrytu i cementytu, zawiera 0,77%węgla, występująca poniżej 727°C.
19. Co to jest ledeburyt?Mieszanka eutektyczna austenitu cementytu, zawiera 4,3% węgla, trwa w zakresie od 727°C do 1148°C
20. Co to jest ledeburyt przemieniony?
Mieszanka perlitu i cementytu utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytu w perlit, trwała poniżej 727°C.
21. Co to jest Cementyt?Węgliki złożone Fe3 (małe)C - faza międzymetaliczna (jest stała proporcja między żelazem a węglem 3 atomy żelaza na 1 atom węgla).
22.Kiedy powstaje cementyt pierwotny?
Wydziela się z roztworu ciekłego zgodnie z zmianą rozpuszczalności węgla w roztworze stałym gamma wzdłuż linii E.
23.Kiedy powstaje Cementyt
Wydziela się w stanie stałym z austenitu w wyniku w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym γ wzdłuż linii ES
24. Opisz mikrostrukturę stopu żelaza obserwowaną w temperaturze pokojowej dla stopu żelaza o wskazanym składzie.
?????????
25. Przemiana perlitycznaZachodzi po ochłodzeniu austenitu do zakresu temperatur pomiędzy temperaturą 720°C, a temperaturą minimalnej twardości austenitu 500 - 550°C. W jej wyniku z austenitu powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem
26. Przemiana bainityczna.
- Zachodzi przy przechłodzeniu stali od 450 - 200°C.
- Bainit (mieszanina ferrytu przesyconego węglem i drobnodyspersyjnych węglików)
- zarodkowanie rozpoczyna dyfuzja węgla w austenicie do granicy ziaren i dyslokacji.
- zarodkami są miejsca ubogie w węgiel
- wymagany czas inkubacji
- równoczesna przemiana martenzytowa w obszarach o małym stężeniu węgla i wysokiej Ms oraz wydzielanie drobnych cząstek cementytu.
- rozrost banitu kontrolowany szybkością dyfuzji węgla w banicie
27. Przemiana martenzytycznaJest to przemiana dyfuzyjna przy dużym przechłodzeniu austenitu z szybkością większą od krytycznej
28. Co to jest szybkość zarodkowania i wzrostu kryształów?
Szybkość zarodkowania: liczba zarodków krystalizacji będąca w jednostce objętości cieczy w jednostce czasu
Wzrost kryształów: wraz z spadkiem temperatury otoczenia następuje wzrost kryształu. Najpierw powstają zarodki, potem rosną liniowo aż do ziarna.
29. Zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne.Zarodek homogeniczny: atomy tworzą embriony, a embriony pozostają lub giną. Prawdopodobieństwo utworzenia zarodka jest jednakowe w dowolnym miejscu układu
Zarodek heterogeniczny: dołączanie atomów do istniejącego ciała stałego.
Prawdopodobieństwo zarodków przejmują obce cząstki faz stałych nie rozpuszczone w ciekłym metalu.
30. Wpływ przechłodzenia na zarodkowanie i wzrost kryształu.
Zarówno szybkość zarodkowania jak i szybkość wzrostu zarodków (kryształów) zwiększa się ze wzrostem przechłodzenia ΔT aż do maksimum T po którym zmniejsza się ruchliwość atomów, gwałtownie rośnie lepkość cieczy i krystalizacja zostaje zatrzymana.
31. Segregacja strefowa wlewaka.Krystalizacja stopów jest procesem bardzo złożonym. Składy fazy ciekłej i stałej są różne i zmieniają się w czasie krzepnięcia. Przy wolnym krzepnięciu dyfuzja składników powoduje wyrównanie stężeń w fazie stałej. Jednak pewnie różnice w skaldzie chemicznym pozostają. Zjawisko to nazywa się segregacją. W skali makro obejmuje to cały wlewek - segregacja strefowa. Jest to zróżnicowanie składu chemicznego, wlewka powstaje podczas krystalizacji.
32. Zdrowienie statyczne.
Jest to pierwszy etap w powrocie odkształconego plastycznie metalu do stanu równowagi.
33. Rekrystalizacja.Powrót metalu do stanu przed odkształceniem plastycznym. Można ją podzielić na 3 etapy:
- zdrowienie
- rekrystalizacja właściwa
- rekrystalizacja wtórna (jest szkodliwa)
34. Wyżarzanie normalizujące i zupełne.
Wyżarzanie normalizujące - uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej do stali niestopowych i staliw.
Wyżarzanie zupełne - uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej do stali stopowych.
35. Wyżarzanie zmiękczające.Stosuje się w celu uzyskania najmniejszej możliwej dla danej stali twardości, zapewniającej podatność stali do odkształceń plastycznych.
36. Odpuszczanie.Polega na zagrzaniu stali zahartowanej do temperatury niższej od Acl, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu do temperatury pokojowej.
37. Narysuj i omów wykres CTP dla stali węglowej eutektoidalnej.????????
38. Rodzaj środków chłodzących.Woda, roztwory wodne soli, polimery; - oleje hartownicze; - kąpiele solowe i metalowe;
- złoża fluidalne; - powietrze i inne gazy.
39. Hartowanie martenzytyczne zwykłe z chłodzeniem ciągłym.
Podczas tego hartowania chłodzenie z temperatury austenizowania wykonuje się w sposób ciągły z szybkością większą od krytycznej do temperatury niższej niż Ms (350˚C) a niekiedy nawet Mf (220˚C) W wyniku tego hartowania uzyskuje się strukturę martenzytu z austenitem szczątkowym, oraz z innymi składnikami strukturalnymi, które nie podlegają przemianom podczas obróbki cieplnej.
40. Hartowanie martenzytu stopniowe.Polega na oziębianiu austenizowanego przedmiotu w kąpieli, której temperatura jest wyższa od Ms, w czasie niezbędnym do wyrównania temperatury na powierzchni i w rdzeniu. Czas ten nie powinien być jednak zbyt długi aby nie zapoczątkować przemiany bainitycznej.
41. Hartowanie bainityczne zwykłe.
Polega na ciągłym oziębianiu w środowisku o temperaturze niższej od temperatury początku przemiany martenzytycznej Ms.
42. Hartowanie bainityczne z przemianą izotermiczną.
Jest to hartowanie z oziębianiem w kąpieli o temperaturze wyższej od Ms (zwykle 250:400˚C) W kąpieli tej hartowany przedmiot wytrzymuje się aż do zakończenia przemiany austenitu w bainit, po czym dalsze chłodzenie odbywa się na powietrzu albo w wodzie.
44. Metoda Brinella pomiaru twardości.