Materiałoznawstwo

1. Czynniki wpływające na proces krystalizacji.

1. przechłodzenie

2. maksymalna temperatura nagrzania ciekłego metalu przed odlewaniem i czas wygrzewania w tej temperaturze

3. temperatura odlewania

4. sposób odlewania

5. szybkość chłodzenia

6. jakość metalu, w szczególności stopień zanieczyszczenia wytrąceniami niemetalicznymi

7. napięcie powierzchniowe metalu w temperaturze krzepnięcia

8. wstrząsy mechaniczne, drgania, ultradźwięki.

2. Jak można regulować wielkość ziarna w metalach.

Sterując przechłodzeniem można regulować wielkość ziarna. Przy nieznacznym przechłodzeniu liczba zarodków jest niewielka - powstaje struktura grubo ziarnista, przy zwiększeniu przechłodzenia liczba zarodków jest znaczna, ich wzrost wolniejszy - powstaje struktura gruboziarnista. Przy bardzo dużych szybkościach chłodzenia liczba zarodków i szybkość krystalizacji są równe zeru. Metal ma strukturę amorficzną szkła.

3. Struktura wlewka stalowego.

• pierwsze powstające kryształy są wolne od domieszek, przez co pozostała ciecz stopniowo wzbogaca się zanieczyszczenia, wskutek czego największa zawartość siarki i fosforu występuje w górnej części wlewka.

• Zjawisko niejednorodności składu chemicznego wlewka nosi nazwę makrogeneracji.

• Makrogeneracja dotyczy również zawartości węgla.

• Krzepnięciu metalu we wlewku towarzyszy wydzielanie.

4. Zdefiniować pojęcia alotropii i anizotropii.

Alotropia jest to zjawisko występowania jednego pierwiastka w różnych postaciach, w tym samym

stanie skupienia ale różnej budowie sieci krystalograficznej.

Anizotropia

5. Scharakteryzować wiązania jonowe, atomowe, metaliczne.

Wiązania jonowe- powodujące dużą rezystywność i odporność cieplną oraz kruchość uzyskiwanych substancji, które są często o różnym zabarwieniu.

-powstają gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektro dodatniego są przyłączone przez drugi atom elektro ujemny.

-w wyniku utraty elektronów walencyjnych przez jeden atom i przyłączenia tylko elektronów przez drugi, oba atomy uzyskują oktetowe konfiguracje elektronowe, takie jakie charakteryzuje się gazy szlachetne.

-wiązania jonowe są tworzone przez atomy, w których występuje odpowiednio brak i nadmiar jednego lub dwóch elektronów walencyjnych.

Wiązania atomowe-(kowalencyjne) - elektrony walencyjne różnych atomów tworzą pary elektronów należące wspólnie do jąder dwóch atomów.

Wiązania metaliczne- występuje w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na wystarczająco małą odległość, charakterystyczną dla stałego stanu skupienia, oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów.

-elektrony walencyjne przemieszczają się swobodnie pomiędzy atomami (jonami dodatnimi) tworząc, tzw. gaz elektronowy charakterystyczny dla wiązania metalicznego.

6. Wiązania wtórne (dwa).

-miedzy cząsteczkowe- należą do najsłabszych wiązań atomowych- są wiązaniami wtórnymi, występuje zawsze obok wiązania pierwotnego! Źródłem przyciągania w tego rodzaju wiązań są dipole elektryczne (cząstki o pewnej biegunowości).

-sąsiednie cząstki indukują w sobie wzajemnie dipole elektryczne co staje się źródłem słabego przyciągania między nimi. Dodatki biegun dipola jest przyciągany przez ujemny biegun dipola sąsiedniego.

7. Scharakteryzować metale, ceramikę, polimery.

-Metale otrzymuje się z rud, będących najczęściej tlenkami. Procesy metalurgiczne podlegają zwykle na redukcji, prowadzącej do ekstrakcji metalu z rudy oraz na rafinacji, usuwającej z metalu pozostałe zanieczyszczenia.

-elementy metalowe zwykle wykonane są metodami odlewniczymi, przeróbki plastycznej lub obróbki skrawanie, a często także metalurgii proszków.

-Własności metali i stopów są kształtowane metodami obróbki cieplnej, powierzchnia elementów metalowych często jest uszlachetniana metodami inżynierii powierzchni, zwiększającymi między innymi odporność na korozję lub odporność na zużycie.

-Ceramikę stanowią materiały nieorganiczne o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach międzyatomowych, wytworzone zwykle w wysokotemperaturowych procesach związanych z przebiegiem nieodwracalnych reakcji

-do tej grupy materiałów zaliczane są również szkła oraz beton i cement, pomimo że przy ich wytwarzaniu zachodzą nie wszystkie z tych procesów.

-najogólniej do szeroko rozumianych materiałów ceramicznych można zaliczyć: ceramikę inżynierską, cermetale, ceramikę porowatą, szkła i ceramikę szklaną

-Polimery nazywane także tworzywami sztucznymi lub plastikami, są materiałami organicznymi złożonymi ze związków węgla.

-polimery są tworzone przez węgiel, wodór i inne pierwiastki niemetaliczne z prawego górnego rogu układu okresowego.

-polimery są makrocząsteczkami i powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi w łańcuchy wielu grup atomów zwanych monomerami jednego lub kilku rodzajów.

8. Definicje: gęstość, temperatura topnienia, przewodność cieplna, rozszerzalność cieplna, skrawalność, ścieralność, spawalność.

Gęstość (ciężar właściwy)- jest to ciężar jednostki objętości materiału wyrażana w g/cm³

Temperatura topnienia- temperatura przy której nagrzany materiał przechodzi ze stanu stałego na ciekły.

Przewodność cieplna- to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury substancji o jeden stopień.

Rozszerzalność cieplna- charakteryzuje zjawisko zmiany wymiarów substancji wraz ze zmianą temperatury.

Skrawalność- jest to podatność do obróbki skrawaniem.

Ścieralność- jest to podatność materiału do zużywania się w skutek tarcia ślizgowego. Miarą ścieralności jest zmniejszenie masy badanej próbki spowodowane tarciem twardej tarczy o badany materiał.

Spawalność- to, podatność materiału lub grupy materiałów do tworzenia się złącz spawalniczych spełniających wymogi konstrukcyjne i technologiczne bez wykonywania dodatkowych zabiegów.

9. Jakie własności można określić w próbie rozciągania i zdefiniować.

• granice plastyczności
  

• wytrzymałość na rozciąganie
  

• moduł Junga
  

• wydłużenie
  

• przewężenie
  

10. Metody określania twardości.

Twardość- jest własnością niemianowaną. Wartość liczbowa jest uzupełniana symbolem skali w jakiej dokonano pomiaru

Twardość materiału-to odporność na zagłębianie w materiał innego twardszego ciała. Twardość określa się metodami pośrednimi: metoda Brinella (liczba+HB), metoda Vickesa (liczba+HV), oraz metodami bezpośrednimi: metoda Rockwella (liczba+HRB (kulka) lub liczba+HRC (stożek)).

11. Co to jest udarność.

Udarność- jest miarą plastyczności materiału. Jest to praca potrzebna na złamanie próbki odniesiona do przekroju poprzecznego. Materiały kruche mają niewielką udarność, a materiały mokre (plastyczne) większą udarność.

12. Zachowanie materiałów w niskich i wysokich temperaturach.

Zachowanie się materiałów w niskich temperqaturach:

-wzrost wytrzymałości

-spadek plastyczności

-spadek udarności

-wrażliwość na uderzanie

-obniżenie wiązkości (odporność na pękanie)

Zachowanie się materiałów w wysokich temperaturach:

-plastyczne pęknięcie

-degradacja własności

-pełzanie

-spadek wytrzymałości

-wzrost wydłużenia

-wzrost udarności

-degradacja ze względu na środowisko zaczynające się na powierzchni

13. Co to są stale.

Stale- jest to stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami zawierający do 2% węgla, przerobiony plastycznie i obrobiony cieplnie. Na podstawie składu chemicznego:

-stale niestopowe, stężenie pierwiastków jest mniejsze od wartości granicznych

-stale nierdzewne, zawierają ≥ 10,5% Cr i ≤1,2% C

-inne stale stopowe, stężenie co najmniej jednego z pierwiastków jest równe lub większe od wartości granicznych.

14. Żaroodporność i żarowytrzymałość.

Żaroodporność- jest to odporność stopu na działanie czynników chemicznych, głównie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 550°C. Jest związana ze skłonnością stali do tworzenia zgrzeiny, czyli warstwy tlenków powstających na powierzchni.

Żarowytrzymałość- jest to odporność stopu na odkształcenia plastyczne i pękanie w wysokiej temperaturze, czyli zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych w wysokiej temperaturze. W temperaturze niższej niż 550°C jest uzależniona głównie od odporności na pełzanie.

---