1. Co to jest struktura?

• Jest to rozmieszczenie elementów składowych w przestrzenie i zespół relacji między nimi charakterystyczny dla danej materii

2. Od czego zależy moduł Younga?

• Jest to funkcja dwóch wielkości: 1 siły wiązań między atomami 2 gęstość wiązań przestrzeni (budowa cząstki). Wiązania dzielimy na 1 pierwotne (silne) jonowe, atomowe, kowalencyjne 2 wtórne wodorowe, siły Van der Walsa

3. Jak wykorzystuje się w stali zjawisko Halla-Petcha?

• Drobnoziarnista struktura po dodaniu dodatku(ów) uszlachetniającego staje się strukturą o większych ziarnach.

4. Co to są płaszczyzny sieciowe?

• Płaszczyzny sieciowe (krystalograficzne) to płaszczyzny, na których znajdują się atomy.

5. Co to są płaszczyzny poślizgu?

• Są to płaszczyzny, po których zachodzi odkształcenie plastyczne tj. płaszczyzny najgęściej upakowane np: (111) [110] (110) [111] Płaszczyzny gęsto upakowane oraz kierunki stanowią system par poślizgów, tzn. system, w którym dokonuje się odkształcenie plastyczne (poślizg).

6. Czy są dowody na to, że dyslokacje istnieją?

• Dowody pośrednie to uskoki widoczne na materiałach SEM

• Dowody bezpośrednie to zależność, że zwiększenie dyslokacji powoduje zwiększenie właściwości wytrzymałościowych

• Dyslokacje przemieszczają się w płaszczyznach poślizgu tworząc szereg linii równoległych w formie uskoków

• Jak odróżnić dyslokację krawędziową od śrubowej?

• Dyslokacje - defekty liniowe - odpowiedzialne za odkształcenia plastyczne w materiałach krystalicznych. Dyslokacja reprezentowana jest przez wektor Burgesa, który może być: 1 równoległy do linii dyslokacji - dyslokacja krawędziowa 2 prostopadły do linii dyslokacji - dyslokacja śrubowa. W wyniku przemieszczenia dyslokacji powstają uskoki. Dyslokacja dąży do minimalnej długości, jest nośnikiem odkształcenia plastycznego. Cechy: 1 można ją zaopatrzyć w znak (+) (-) (jednoimienne odpychają się różnoimienne przyciągają) 2 zjawisko umocnienia - występuje, gdy jednoimienne są tak upakowane, że więcej ich nie wejdzie

8. Co to jest wspinanie się dyslokacji i gdzie występuje?

• Ruch dyslokacji krawędziowych jest związany z płaszczyzną poślizgu. NA przeszkodzie dyslokacje spiętrzają się, a poślizg jest wstrzymywany. W podwyższonych temp. atomy mogą odłączać się lub dołączać do ustawionych półpłaszczyzn sieciowych (na drodze dyfuzji), przy czym mogą tworzyć nowe wakanse lub osadzać już istniejące. Ustawiona płaszczyzna sieciowa np. dodatniej dyslokacji krawędziowej zostaje wydłużona w dół lub skrócona w górę - dyslokacje wspinają się. Dyslokacje odpowiedzialne są za odkształcenia plastyczne w materiałach krystalicznych. Dzięki wspinaniu dyslokacja może posuwać się dalej (nie zostaje w przegrodzie) a ponieważ mechanizm dyslokacji jest elementarnym mechanizmem odkształcenia plastycznego to dzięki wspinaniu odkształcenie może postępować.

9. Jaka jest łączna długość wszystkich dyslokacji w jednym cm³ złota?

• 600km

• Dlaczego sieć przestrzennie centrowana (RPC) jest bardziej plastyczna niż sieć ściennie centrowana?

• Wiem tylko, że sieć regularna ściennie centrowana (RSC) jest zwarcie wypełniona i może gęstość umożliwia łatwiejsze przemieszczanie się płaszczyzn

• Materiały posiadające sieć krystaliczną-metale i ich stopy, atomy ułożone są w sposób uporządkowany tworząc sieć krystaliczną:

• Regularnie Ściennie Centrowaną RSC(A1) -(Al.,Fe-γ, Au, Pt)

• Regularnie Przestrzennie Centrowaną RPC(A2)-(Fe-α, Mo, Mb)

• Heksagonalna Zwarta HZ(A3)-(Mg, Be)

• Co to są defekty struktury krystalicznej? Rodzaje.

• Są to niedoskonałości kryształów polegającym na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci. Dzielą się na:

• Punktowe (wakans, atom międzywęzłowy)

• Liniowe (krawędziowe, śrubowe, mieszane)

• Powierzchniowe:

• Granice ziaren (małego kąta, dużego kąta)

• Granice międzyfazowe (niesprężone, sprężone i półsprężone)

• Objętościowe (uskoki sieci krystalicznej, nakładanie się dwóch sieci, rozwarstwienie)

12. Co to jest dyfuzja?

• Jest to samorzutne przenikanie cząsteczek jednej fazy układu w głąb fazy drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym, a także większych cząstek zawieszonych w płynach.

• Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi. Szybkość dyfuzji wzrasta przy podwyższaniu temperatury. Jest ona przeciętnie o kilka rzędów wielkości większa w przypadku gazów, a z koleji o kilka rzędów wielkości mniejsza w przypadku ciał stałych w porównaniu z szybkością dyfuzji w cieczach.

• Mechanizmy dyfuzji w ciałach stałych:

• Mechanizm międzywęzłowy,

• Mechanizm wakansowy.

• Materiał drobnoziarnisty ułatwia dyfuzję.

• Dyslokacja ułatwia dyfuzję.

• Przemiana eutektoidalna jest przemianą dyfuzyjną i wymaga czasu.

13. Mamy 2 A1., podgrzewamy je do 50°C, chłodzimy jedną w wodzie, a drugą w powietrzu. Która wskazuje większą dyfuzyjność?

• Jeśli dwa różne metale schładzają się w bezpośrednim, ścisłym kontakcie w wysokiej temp., to po pewnym czasie możemy stwierdzić, że w rejonie powierzchni granicznej nastąpiło pewne wymieszanie się tych metali. Jest to wynik procesu zwanego dyfuzją. 1 schładzany szybko ma więcej wakansów, schładzany wolniej ma mniej. 1 schładzany w wodzie (szybciej) ma większą dyfuzyjność.

14. Co to jest przemiana martenzytyczna stali?

• Polega na bardzo szybkim, powyżej szybkości krytycznej, chłodzeniu stali.

15. Co to jest gęstość?

• Jest to stosunek masy materiału do jego objętości.

• Zależy od rodzaju atomów pełniących rolę „budulca” oraz sposobu ich rozmieszczenia w przestrzeni, który może być mniej lub bardziej zwarty.

16. Co jest bardziej sprężyste: guma czy stal?

• Stal. Miarą sprężystości jest moduł sprężystości a ten jest większy dla metali. Moduł sprężystości to funkcja rodzaju wiązań między atomami oraz ich liczby przypadającej na jednostkę powierzchni

• Czy możemy wpłynąć na moduł sprężystości materiałów krystalicznych?

• Nie, ponieważ ten zależy od siły wiązań między atomami oraz gęstości wiązań przypadających na jednostkę powierzchni, a tego nie możemy zmienić.

18. Mamy dwa metale D1 i D2, przy czym temperatura topnienia D1 > D2. Który ma większy moduł sprężystości?

• Ten, który ma wyższą temperaturę topnienia. Jeżeli do stopienia metalu potrzeba więcej energii, to siły oddziaływania są większe , co wiąże się z większym modułem sprężystości. Im silniejsze wiązania między atomami, tym moduł sprężystości będzie większy.

19. Co nazywamy twardością, a co udarnością?

• Twardość - jest miarą oporu jaką stawia materiał podczas wciskania weń wgłębnika obciążonego pewną siłą.

• Udarność - jest miarą energii zużytej podczas udarowego łamania próbki o określonej geometrii.

20. Co to jest zmęczenie materiału?

• Jest to zjawisko pękania materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń.

21. Co to jest pełzanie?

• Jest to odkształcanie plastyczne pod obciążeniem w podwyższonej temperaturze.

22. Co to jest próg kruchości?

• Jest to punkt pewnego naprężenia po przekroczeniu, którego typowe materiały sprężyste takie jak np. stal stają się kruche (cecha fizyczna ciał stałych polegająca na jego pękaniu i kruszeniu się pod wpływem siły, która na nie działa).To temperatura, w której następuje gwałtowny spadek udarności

23. Różnica między żaroodpornością a żarowytrzymałością

• Żaroodporności - odporność na działania agresywnego ośrodka

• Żarowytrzymałości -zdolność do przenoszenia obciążeń w wysokiej temperaturze

24. Wymagania stawiane materiałom na łopatki i turbiny. Techniki ich wytwarzania.

• Odporność na pełzanie; odporność na utlenianie w wysokich temp. (żaroodporność); wiązkość, odporność na zmęczenie cieplne; stabilność cieplna (termiczna); mała gęstość. Łopatki odlewa się w formach ceramicznych. Najpierw tworzy się łopatkę z wosku, następnie wykonuje się kilka pokryć, robi się skorupę, potem d o pieca i wytapia się wosk, pozostaje sama forma łopatki, do której wlewa się stop. Łopatka krzepnie kierunkowo, co daje jej wymienione wcześniej właściwości.

25. Jaki jest związek między systemem poślizgu a gęstością dyslokacji?

• Poślizg atomów odbywa się za pośrednictwem dyslokacji. Systemy poślizgu tworzą się na najbardziej upakowanym obszarze.

26. Jaki jest związek pomiędzy granicą plastyczności a dyslokacjami na płaszczyznach poślizgu?

• Granicą plastyczności jest nazywane naprężenie niezbędne do zapoczątkowania makroskopowego odkształcenia plastycznego we wszystkich ziarnach. Dolna granica plastyczności (wyraźna granica plastyczności) zwiększa się wraz ze zmniejszeniem wielkości ziarna

27. Co rozumiesz przez umacnianie metali?

• Przez zwiększanie granicy plastyczności.

• Umacniamy poprzez zablokowanie ruchu dyslokacji. Są cztery sposoby:

• Zgniot na zimno (odkształceniowe)

• Przez roztwór

• Przez rozdrobnienie struktury

• Umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne.

28. Na czym polega umacnianie wydzieleniowe?

• Przesycenie + starzenie Za pomocą wydzielin z roztworu przesyconego, które blokują ruch dyslokacji.

Musi istnieć zakres zmiennej rozpuszczalności malejącej z obniżaniem temperatury.

29. Na czym polega umacnianie przez roztwór?

• Przebiega za pośrednictwem jednego lub kilku mechanizmów działających jednocześnie:

• Zmniejszenie szybkości ruchu dyslokacji wskutek zwiększenia naprężenia sieci,

• Blokowanie dyslokacji w położeniach wyjściowych,

• Utrudnienie pokonywania przeszkód wskutek ograniczenia możliwości poślizgu poprzecznego.

30. Jakie są sposoby umacniania ziaren?

• Umacnianie: odkształceniowe; przez roztwór; wydzielinowe i dyspersyjne; przez granice ziaren

• Co to jest granica plastyczności?

• Jest to suma umocnień stopu różnymi mechanizmami.

• Jak zwiększyć granicę plastyczności?

• Należy spowodować by ziarna były jak najdrobniejsze.

• Dany jest stop A i stop identyczny, ale o większej średnicy ziaren. Który posiada większe zdolności wytrzymałościowe i dlaczego?

• Zdolności wytrzymałościowe zależą od granicy plastyczności, która z kolei zależy od wielkości ziaren. Im większe ziarna tym wyższa granica plastyczności i co za tym idzie większa wytrzymałość stopu.

36. Co się dzieje z umacnianą próbką?

• Własności wytrzymałościowe rosną kosztem własności plastycznych.

• Zmienia wymiary, odkształca się. Umacnia się. Maleje plastyczność. Całe odkształcenie jest sumą odkształcenia plastycznego i sprężystego.

• Co dzieje się w materiale podczas tworzenia tzw. szyjki?

• Pojawia się niestabilność, Umocnienie nie jest w stanie zrekompensować zmniejszającego się przekroju próbki i dalszy proces odkształcenia staje się niestabilny. Potem proces przewężenia następuje szybko aż do pęknięcia.

38. Czy granica ziarna, która jest obszarem nieuporządkowanym, będzie umacniać czy osłabiać?

• Umacniać

39. Jaki efekt wykorzystuje się do umacniania w stalach mikrostopowych?

• Zjawisko powstawania roztworu stałego różnowęzłowego poprzez rozpuszczanie się pierwiastków stopowych w ferrycie.

40. Mamy dwa materiały: Drobnokrystaliczny i Grubokrystaliczny. Jak jest dużo dyslokacji? 1 Materiał silnie odkształcony przez zgniot na zimno i drugi wyżarzony, w którym zachodzi droga ułatwionej dyfuzji (powierzchniowa, po granicy ziaren, dyslokacje)

• Drobnoziarnista struktura polepsza takie własności mechaniczne jak: spawalność, ciągliwość, plastyczność, łatwość obróbki mechanicznej. Jednak w niektórych przypadkach wymagane są duże ziarna (łopatki turbin) w celu zwiększenia żarowytrzymałości. W drobnokrystalicznym mamy więcej granic ziaren, które ułatwiają ruch dyslokacji. Wyżarzanie składa się z etapu zdrowienia gdzie następuje niewielkie zmniejszenie gęstości dyslokacji kolejny proces rekrystalizacji to zarodkowanie ziaren wolnych od dyslokacji. Zgniot na zimno powoduje, że rośnie gęstość dyslokacji, dlatego wydaje mi się, że tu będzie ich więcej.

• Dwie kostki złota wrzucamy do pieca 800^oc

• Chłodzimy równo z piecem

• Szybko chłodzimy, czyli zwiększamy liczbę wakansów, bo atomy nie nadążają z powrotem na swoje miejsce, zwiększa się dyspersja i lepsza dyfuzja.

41. Zjawisko nadplastyczności.

• Zdolność do bardzo dużych odkształceń. Rodzaje: 1) strukturalne w materiałach b. Drobnoziarnistych, ziarna nie większe niż 10 mikrometrów. Kształtowanie nadplastyczne polega na bardzo powolnym odkształcaniu i występuje w stopach AICu i stalach duplex. Podstawowym ograniczeniem jest bardzo powolny proces. 2)podkrystaliczne - następuje w obszarze bliskim przemiany tj. materiał nie jest zdecydowany, co do struktury) 3)martenzytyczne - Przechłodzenie nie doprowadzi do do przemiany martenzytycznej, może ona zajść poprzez zgniot

42. Jak można umocnić czysty metal?

• Przez zgniot, czyli odkształcanie plastyczne. Granica plastyczności stopu Re[MPa] może być określona w: stanie wyżarzonym, stanie półtwardym, stanie twardym. Stopy A1 są też utwardzane na drodze obróbki cieplnej.

43. Mamy czyste aluminium jak je utwardzić?

• Przez zgniot.

44. Czy i jak można usunąć skutki umacniania odkształceniowego?

• Tak, poprzez wyżarzanie rekrystalizujące.

• Rekrystalizacja - to zjawisko, podczas którego powstają nowe ziarna podczas wyżarzania materiału odkształconego na zimno. Jest to powrót metalu odkształconego do stanu równowagi.

• Co to jest temperatura rekrystalizacji?

• temperatura w której dany metal odkształcony plastycznie na zimno całkowicie ulegnie rekrystalizacji po wyżarzaniu trwającym jedną godzinę. Temperatura ta jest charakterystyczna dla danego metalu lub stopu i zależy głównie od dwóch czynników:

• od uprzedniego stopnia odkształcenia plastycznego, tj. im wyższy był jego stopień, tym niższa będzie temperatura rekrystalizacji

• od czystości metalu.

• T_R = 0,4 T_m (+/-) natomiast czystych metali T_R = 0.2 T_m

• Jest funkcją:

• Wartości zgniotu

• Sposobu i temperatury odkształcania

• Czasu wyżarzania

• Wielkości ziarna

• Im większy zgniot tym mniej energii potrzeba do rekrystalizacji:

• Maleje ze wzrostem zgniotu

• Maleje ze zmniejszaniem się wielkości ziarna po zgniocie

• Rożnie w obecności dodatków stopowych i zanieczyszczeń

46. Co to jest roztwór stały?

• Roztwór stały - jeden z komponentów występuje w nadmiarze, różni się od fazy międzymetalicznej i mieszaniny faz - strukturą i składem.

• Powstaje po zakrzepnięciu stopu gdzie atomy rozpuszczone wejdą na miejsce rozpuszczalnika

47. Co to znaczy, że roztwór jest ciągły lub ograniczony?

• Roztwór ciągły (nieograniczony) - pełna rozpuszczalność jednej substancji w drugiej (np. stały roztwór równowęzłowy); Roztwór ograniczony - posiada zmienną rozpuszczalność (np. roztwór stały międzywęzłowy); Roztwór stały - Substancja utworzona, z co najmniej dwóch rodzajów atomów, z których jeden pełni funkcję rozpuszczalnika a drugi substancji rozpuszczanej.

48. Jakie warunki muszą być spełnione, aby rozpuszczać się w sposób nieograniczony?

• Warunki Hume - Rothery'ego

• Identyczność sieci krystalograficznych

• Różnica wielkości promieni atomowych nie większa niż 15%

• Zbliżona elektroujemność

• Zbliżona wartościowość względna

49. Jaka jest różnica między roztworem stałym a związkiem międzykrystalicznym?

• W roztworze stałym struktura jednego składnika zostaje zachowana, atomy drugiego wciskają się w luki w strukturze pierwszego. W przypadku roztworu międzywęzłowego struktury nie będą zachowane.

50. Dane są 3 pierwiastki A B C oraz promienia atomów i typy sieci. Która kombinacja daje największe prawdopodobieństwo otrzymania roztworu stałego?

• Niektóre pary pasują do siebie bardziej wielkością atomów, inne zaś strukturą sieci. Te drugie zaś dają większe prawdopodobieństwo utworzenia roztworu stałego.

51. Jakie pierwiastki mogą wchodzić w luki między atomami w przypadku roztworów międzyfazowych (stałych)?

• Bor, Wodór, Azot, Węgiel. Przyczyną tego jest ich mały promień.

52. Mamy dwie identyczne kostki metalu z tego samego stopu o ziarnach 1mm i 1,4mm, Która z kostek jest bardziej podatna na dyfuzję?

• Na dyfuzję bardziej podatna jest kostka 1mm, ponieważ posiada więcej ziaren, a co za tym idzie granice ziaren, a więc więcej obszarów zaburzeń sieci.

53. Co to jest faza?

• Jest to wyodrębniona część przestrzeni o jednorodnych właściwościach fizykochemicznych oddzielona od reszty układu wyraźnie zaznaczoną granicą, zwaną granicą międzyfazową

54. Cechy charakterystyczne fazy międzymetalicznych.

• Struktura krystaliczna inna niż któregokolwiek ze składników stopu,

• Uporządkowane rozmieszczenie atomów w sieci,

• Przewaga wiązania metalicznego,

• Wzajemny stosunek ilościowy atomów rzadko odpowiada wartościowości względnej, choć opisuje się je tak jak związki chemiczne, np.Ni₃Al.

55. Co to jest eutektyka?

• Mieszanina dwóch lub więcej faz krystalicznych o określonym składzie, która wydziela się z roztworów ciekłych lub stopów w określonej temperaturze, zwanej temperaturą eutektyczną.

56. Co to jest perytetyka?

• Nowa faza powstająca w wyniku swoistej reakcji dwóch różnych, odmiennych faz.

57. Różnice między przemianą eutektyczną a eutektoidalną

• Eutektyczna: ciekła = stała + stała - przemiana stanu skupienia

• Eutektoidalna: stała = stała + stała.

• Przemiana eutektoidalna zachodzi w stanie stałym i nie występuje zmiana stanu skupienia. W przypadku przemiany eutektycznej zachodzi zmiana stanu skupienia (faza ciekła przechodzi w stałą)

58. Co to jest krzepnięcie, krystalizacja i zarodkowanie?

• Krzepnięcie jest to przejście z fazy ciekłej do stałej.

• Krystalizacja jest to krzepnięcie, w której powstają kryształy.

• Zarodkowanie:

• Zarodkowanie jednorodne (homogeniczne) jest to proces spontanicznego pojawienia się w fazie ciekłej ugrupowań atomów. Zachodzi w cieczy metalicznej całkowicie jednorodnej, a w jego wyniku powstaje zupełnie jednorodna faza stała

• Zarodkowanie niejednorodne (heterogeniczne) jest to proces, w którym pierwotnymi zarodkami są zanieczyszczenia obecne w substancji lub np. drobne rysy na ściankach naczynia.

59. Czy szybkość krzepnięcia wzrasta tak samo szybko jak siła napędowa?

• Siła napędowa wzrasta liniowo z przechłodzeniem, a szybkość krzepnięcia posiada maximum.

• Jak wygląda przemiana martenzytyczna?

• Przy chłodzeniu 5000km/s powstają igły martenzytyczne. Przemianie towarzyszą ogromne naprężenia. Martenzyt ma małą energię swobodną.

61. Co to jest przemiana martenzytyczna stali?

• Polega na bardzo szybkim, powyżej szybkości krytycznej, chłodzeniu stali.

62. Co to jest MARTENZYT, PERLIT, LEDEBURYT, AUSTENIT?

• Martenzyt - przesycony roztwór węgla w żelazie α. Perlit - składa się z na przemian poukładanych płytek ferrytu i cementytu, jest produktem przemiany eutektoidalnej. Ledeburyt - mieszanina austenitu nasyconego i cementytu (klasy 1) pierwszorzędowego, występuje w żeliwach. Austenit - roztwór stały węgla w żelazie γ (gamma)

63. Szybkość chłodzenia i jej wpływ na ziarnistość:

• Mała szybkość chłodzenia - promień krytyczny duży i powstaje kilka dużych kryształów

• Średnia - więcej średnich kryształów

• Duża - struktura drobnoziarnista

• Poprzez szybkość chłodzenia możemy wpływać na strukturę ziarnistości

64. Która z próbek grubo czy drobnoziarnista powinna posiadać większą twardość?

• Drobne ziarno powoduje równomierny rozkład zanieczyszczeń, lepszą izotopię, większą wytrzymałość i twardość, a także ciągliwość oraz większą pracę uderzenia przy próbie udarności.

65. Czy można skracać czas przemiany podnosząc temp.?

• Nie, ponieważ układ dąży do uzyskania większej energii swobodnej, a wtedy ziarna robią się coraz większe.

66. Skąd wiadomo, że przemiana zachodzi w stałej lub zmiennej temp.?

• Wiadomo to z równania faz Gibsa. Jeśli równanie to równe jest równe 0 to przemiana zachodzi w stałej temp., Jeśli zaś równanie jest różne od 0 to przemiana zachodzi w temp zmiennej.

67. Dlaczego możliwe jest przejście jednej sieci w drugą w przemianie bezdyfuzyjnej?

• Ponieważ do przejścia jednej sieci w drugą potrzebne są jedynie niewielkie przesunięcia. Przemiana ta zachodzi z prędkością światła. Przemiana martenzytyczna, jeśli będziemy chłodzić stal dostatecznie szybko (z szybkością większą niż krytyczna) to jesteśmy w stanie ominąć nos krzywej C i przechłodzić austenit poniżej temp. Początku przemiany martenzytycnej, w tym momencie siła napędowa przemiany alotropowej będzie na tyle duża, że wymusi przekształcenie sieci A1 w sieć A2

68. Jak z ubogiej cieczy B zrobić bogatą?

• Aby z ubogiej cieczy B zrobić bogatą, należy wzbogacić ją w jedną fazę stałą, B

69. Co to są metale?

• Są to materiały krystaliczne o wiązaniu metalicznym.

70. Co to jest wiązanie metaliczne?

• Gdy pierwiastek przechodzi ze stanu pary w stan ciekły lub stały, to słabo związane z jądrem atomu elektrony walencyjne przestają należeć do poszczególnych atomów i stają się elektronami swobodnymi, stanowiącymi wspólną własność wszystkich atomów. Sieci krystaliczne metali są uporządkowanym zbiorem jonów dodatnich, tzw. rdzeni atomowych metalu pogrążonych jak gdyby w gazie elektronowym, który je cementuje.

71. Właściwości metali:

• Są to materiały sprężysto-plastyczne,

• Dobrze przewodzą prąd elektryczny i ciepło,

• Mają ujemny temperaturowy współczynnik przewodności elektrycznej

• Są najczęściej materiałami krystalicznymi,

• Są nieprzeźroczyste i charakteryzują się metalicznym połyskiem.

72. Co rozumiesz przez pojęcie materiały sprężysto - plastyczne?

• Sprężystość jest właściwością polegającą na zdolności odkształcanego ciała stałego do powrotu do jego pierwotnej formy po zniknięciu sił powodujących odkształcenie.

• Plastyczność jest zdolnością ciał stałych do nieodwracalnej zmiany kształtu pod działaniem zewnętrznej siły przykładanej w stosunkowo krótkim czasie.

• W materiałach sprężystych można precyzyjnie określić ich wytrzymałość, czyli maksymalne naprężenie, po którym musi nastąpić zerwanie W materiałach plastycznych zakres sprężystości jest bardzo mały, w przeciwieństwie do zakresu plastyczności. Trudno jest w tych materiałach określić wytrzymałość i punkt zerwania

73. Jakie parametry służą do opisywania cech metali?

• Gęstość, Moduł sprężystości Younga, Rozszerzalność cieplna, Ciepło właściwe, Wrażliwość na strukturę, Wytrzymałość na rozciągania, Granica plastyczności, Ciągliwość, Odporność na pełzanie, Odporność na kruche pękanie, Wytrzymałość zmęczeniowa.

74. Co to jest stal?

• Obrobiony plastycznie i cieplnie stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami o maksymalnej zawartości węgla do 2% otrzymany w procesie stalowniczym ze stanu ciekłego.

• Kryteria klasyfikacji:

• Ze względu na:

• Skład chemiczny (stal węglowa, stopowa)

• Podstawowe zastosowanie (konstrukcyjna, narzędziowa)

• Stopień czystości

• Sposób wytwarzania

• Rodzaj wyrobów

• Postać

• Stan kwalifikacyjny

75. Co to jest ulepszanie cieplne i utwardzanie cieplne?

• Hartowanie + wysokie odpuszczanie = ulepszanie cieplne

• Przesycanie + starzenie = utwardzanie wydzieleniowe

• Ulepszanie cieplne po hartowaniu i odpuszczaniu w średniej i wysokiej temperaturze w celu przywrócenia własności plastycznych

• Utwardzanie to hartowanie i odpuszczanie w niskiej temperaturze w celu nadania twardości

• Ulepszenie cieplne - to proces polegający na nagrzewaniu, przerabianiu i ochładzaniu w celu uzyskania określonych właściwości.

• Utwardzanie cieplne po odpuszczaniu niskim nie spowoduje …. Ulepszanie cieplne po hartowaniu średnim lub wysokim, gdy chcemy, aby materiał był twardy, ale i niezbyt kruchy.

• Po co stosuje się ulepszanie cieplne?

• Chodzi o zapewnienie większej sztywności rdzenia, by nie złuszczyła się cienka warstwa azotowania.

77. Co to jest obróbka cieplna?

• Jest to dziedzina technologii obejmującą zespół zabiegów prowadzących do polepszenia właściwości mechanicznych i fizyko-chemicznych metali i stopów, wywołanych zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu i działania ośrodka.

• Klasyfikacja obróbki cieplnej:

• Obróbka umacniająca:

• Hartowanie i odpuszczanie

• Przesycanie i starzenie

• Obróbka korygująca:

• Wyżarzanie

78. Co nazywamy wyżarzaniem?

• Jest to operacja zwykłej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i studzeniu w celu uzyskania struktur zbliżonych do stanu równowagi.

79. Co to jest hartowanie?

• Jest to a, której poddawana jest stal, składająca się z dwóch bezpośrednio po sobie następujących faz. Pierwsza faza to nagrzewanie do temperatury powyżej przemiany austenitycznej (dla stali węglowej 723°C; zwykle 30°C do 50°C powyżej temperatury przemiany austenitycznej) i wygrzewanie, tak długo jak to potrzebne, by nastąpiła ona w całej objętości hartowanego obiektu. Drugą fazą jest szybkie schładzanie. Szybkość schładzania musi być taka, by z austenitu nie zdążył wydzielić się cementyt i jego struktura została zachowana do temperatury przemiany martenzytycznej, w której to austenit przemienia się w fazę zwaną martenzytem. Stal posiadająca strukturę martenzytyczną nazywana jest stalą martenzytyczną lub hartowaną. Hartowanie przeprowadza się, by podnieść twardość i wytrzymałość stali.

80. Co to jest odpuszczanie?

• jest to zabieg cieplny stosowany do przedmiotów uprzednio zahartowanych, polegający na nagrzaniu ich do temperatury niższej od przemian fazowych, wygrzaniu w tej temperaturze z następnym chłodzeniem powolnym lub przyspieszonym. Jest ono stosowane w celu polepszenia właściwości elementów przy jednoczesnym usunięciu naprężeń własnych, które mogłyby doprowadzić do ich pękania.

• Wyróżniamy odpuszczanie:

• niskie 150°C - 250°C

• średnie 250°C - 500°

• wysokie 500°C - Ac1

81. Co to jest przesycanie?

• Jest zabiegiem cieplnym, któremu poddawana jest stal w celu stabilizacji austenitu. Polega na nagrzaniu stali do temperatury, w której nastąpi przemiana austenityczna, a następnie, tak jak w hartowaniu, szybkie schładzanie. Różnica między hartowaniem a przesycaniem polega na tym, że przy przesycaniu unika się wystąpienia przemiany martenzytycznej. W związku z tym, przesycanie daje się zastosować tylko dla stali, w których początek przemiany martenzytycznej jest niższy od temperatury otoczenia, czyli dla stali wysokowęglowych lub zawierających dodatki stopowe obniżające tę temperaturę i stabilizujących austenit, takich jak chrom. Uzyskanie stabilnego austenitu zwiększa odporność stali na korozję. Przesycanie zwykle stosuje się dla stali nierdzewnych i kwasoodpornych

82. Co się dzieje w hartowanej stali?

• Układ jest daleki od stanu równowagi, w sprzyjających warunkach będzie dążył do stanu maksymalnej energii swobodnej.

• Dlaczego stosuje się do stali średnio stopowych ulepszanie cieplne, tj. hartowanie i odpuszczanie?

• .Gdyż stale te są kruche cienkie, w celu utwardzenia rdzenia, aby wygięcie nie powodowało zniszczenia

• Jak zwiększyć hartowność i utwardzalność?

• Cechy te zależą od zawartości węgla i dodatków stopowych. (Wszystkie dodatki stopowe pogarszają przewodność cieplną) Mimo wzrostu hartowności wzrost zawartości węgla obniża odporność stali na pękanie i utrudnia obróbkę plastyczną na zimno.

• Dlaczego do spawania stosujemy stale niskowęglowe?

• Takie stale mają bardzo dużą krytyczną temperaturę chłodzenia, ale małą hartowność.

86. Mamy trzy stale A, B, C. Która ma lepszą utwardzalność, a która lepszą przehartowność?

• Utwardzalność - maksymalna twardość po hartowaniu( największa dla tych, które zawierają dodatki stopowe)

• Przehartowalność- głębokość, do której oferują nam strukturę martenzytyczną (największą dla dużej % zawartości węgla)




87. Jaka jest różnica pomiędzy przesycaniem a hartowaniem?

• Hartowanie polega na nagrzewaniu przedmiotu do temperatury, w której następuje wytworzenie struktury austenitu, i następnie szybkim chłodzeniu w wodzie lub oleju w celu otrzymania struktury martenzytycznej

• Przesycaniem nazywa się operację cieplną polegającą na:

• Nagrzaniu stali do temperatury, w której wydzielona faza przechodzi do roztworu stałego, tj. powyżej temperatury granicznej rozpuszczalności,

• Wygrzaniu w tej temperaturze,

• Oziębieniu w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze przesyconym

• Różnica jest taka, że przy hartowaniu - przemianie martenzytycznej towarzyszy przebudowa sieci na przestrzennie centrowana a przy przesycaniu pozostaje heksagonalna

• Przy temperaturze krytycznej przy maksymalnym przechłodzeniu powstaje perlit. Im silniejsze przechłodzenie tym czas na dyfuzję jest krótszy, przez co perlit jest drobniejszy

• Jaki jest cel wprowadzania mikrododatków w stalach niskostopowych poddanych obróbce cieplnej plastycznej?

• Domieszki sprzyjają powstawaniu zarodków, a ponadto hamują wzrost kryształów. Dodaje się je w następujących celach: 1)aby poprawić hartowność, 2) aby wywołać umocnienie roztworowe i utwardzenie wydzielonymi cząstkami twardych faz. Pierwiastki stopowe w stalach niskostopowych rozpuszczają się w ferrycie, tworząc roztwór stały, który zwiększa wytrzymałość stali.

89. Co to jest obróbka cieplno- chemiczna?

• Jest to zabieg technologiczny umożliwiający zmianę składu chemicznego i mikrostruktury powierzchniowej warstwy materiału przez oddziaływanie chemiczne środowiska w podwyższonej temperaturze.

90. Co to jest azotowanie?

• Jest to wzbogacanie warstwy powierzchniowej w azot. Warstwa azotowa max1,5mm jest twarda, potem nie ma już obróbki cieplnej i tym różni się od nawęglania. Za utwardzanie odpowiedzialne są azotki innych pierwiastków.

91. Co to jest nawęglanie?

• Wzbogacanie warstwy powierzchniowej w węgiel na drodze dyfuzji. Temp. Musi być na tyle wysoka by umożliwić dyfuzję węgiel musi być w stanie atomowym, temp. musi być w obszarze austenitu. Nawęglanie stosowane jest do stali konstrukcyjnych (niskowęglowych) oraz stopowych

92. Różnice pomiędzy azotowaniem i nawęglaniem.

• Azotowaniu poddaje się powierzchnię już utwardzoną, a więc nie występuje obróbka cieplna, co ma miejsce w przypadku nawęglania. Azotowanie jest, więc obróbką końcową, a nawęglanie służy utwardzaniu.

93. Czy możemy skracać czas obróbki cieplno-chemicznej przy hartowaniu stali przez zwiększenie temp?

• Nie, ponieważ stale skłonne są do grubo i drobnoziarnistości.

94. Wyjaśnić skrót 38NMK

• Stal niklowo - manganowo - krzemowa 0, 38%węgla?

95. Od czego zależą właściwości żeliwa?

• Od grafitu (postaci węgla) / od wielkości, rozmieszczenia i ilości.

• Od osnowy metalowej ( martenzytycznej, ausferytycznej czy austenitycznej)

• Różnice między żeliwem białym i szarym.

• W żeliwie białym cały węgiel występuje w postaci związanej (np.Fe₃C). W żeliwie szarym węgiel występuje w postaci wolnej (grafit), jego ilość nie przekracza 0,8%. Żeliwo szare ma dobrą lejność, zdolność do tłumienia drgań, właściwości przeciwcieplne. Żeliwo białe jest bardzo twarde i kruche i przez to prawie bezużyteczne (stanowi bazę do otrzymania żeliwa ciągliwego)

97. Czy można z żeliwa czarnego zrobić żeliwo perlityczne?

• Tak. Aby z żeliwa czarnego uzyskać perlityczne należy je podgrzać, rozpuścić węgiel, a następnie szybko schłodzić w obszarze przemiany eutektoidalnej.

98. Co to jest żeliwo ciągliwe? Rodzaje.

• Jest to żeliwo białe, które w wyniku obróbki cieplnej uległo grafitacji. Rodzaje żeliwa ciągliwego: 1Białe, 2Czarne 3Perlityczne.

99. Dlaczego grafit może być stosowany, jako wzmocnienie w żeliwach?

• Ponieważ grafit posiada silne wiązania w płaszczyznach (model heksagonalny), słabe między płaszczyznami.

100. Różnice między stopami B 101 i BA 1032.

• Oba stopy to brązy, pierwszy to brąz cynowy, drugi aluminiowy (bez cyny) (BK-krzemowy, BO-ołowiany)

101. Jak odróżnić brązy cynowe od innych?

• Po oznaczeniu, brązy cynowe oznacza się CuSn, natomiast brązy specjalne (tzw. Bezcynowe) w swej nazwie zawierają informacje o dodatkach uszlachetniających np. BK-brąz z krzemem, BO-brąz z ołowiem, BA-brąz aluminiowy tzw. brązal.

102. Różnice pomiędzy brązem i mosiądzem.

• Brąz powstaje przez dodatek cyny do miedzi - umożliwia umacnianie roztworowe

• Mosiądz powstaje przez dodatek cynku do miedzi - umożliwia umacnianie wydzieleniowe.

• W brązach aluminiowych, zwanych „brązalami” występuje przemiana eutektoidalna, która w warunkach szybkiego chłodzenia umożliwia hartowanie brązów, a tym samym stwarza możliwość uzyskania szerokiego wachlarza własności mechanicznych

• Oznacza się doskonałą przewodnością elektryczną i cieplną.

• W miedzi i mosiądzu występuj a granice ziaren bliźniacze.

• Mosiądz.

• M a b a - składnik podst. b - jego ilość np. MM59 mosiądz manganowy

104. Dlaczego w stopach A1Mg nie stosuje się umocnień wydzielinowych?

• Ponieważ podczas starzenia się powstające fazy muszą być koherentne z osnową między metaliczną, to w stopach A1 mg jest to nie możliwe. Natomiast w przypadki stopów A1Cu rozpad przesyconych cząsteczek stanowi dużą barierę dla przemieszczających się dyslokacji, a więc można stosować umocnienie wydzielinowe.

105. Jaki materiał wykazuje największą przewodność elektryczną?

• Największą przewodność elektryczną na MIEDŹ, a potem aluminium.

• Dlaczego stopy tytanu stosowane są w elektrowniach?

• Ponieważ są one odporne na działanie czynników korozyjnych, np. wody morskiej.

• Podać zalety ceramiki:

• Wysoka temperatura topnienia

• Duża twardość

• Duża sztywność

• Odporność na korozje

• Żaroodporność

• Mały współczynnik rozszerzalności cieplnej

• Duże odporność elektryczna

108. Podać wady ceramiki:

• Wysoka temp topnienia - nie możemy stopić i odlać

• Duża twardość - nie obrabiamy metodą obróbki skrawaniem

• Duża kruchość

• Duża sztywność - kłopoty w kształtowaniu

• Mały współczynnik rozszerzalności cieplnej - konieczność stosowania przekładek

109. Jak kształtujemy wyroby z ceramiki?

• Otrzymuje się je zwykle przez wypalanie (cegła, porcelana), wytapianie (szkło) lub prasowanie i spiekanie (materiały narzędziowe, cermetale, ceramika specjalna, ferryty).

• Jest to materiał sprężysto - kruchy, nie wykazuje własności plastycznych, po przekroczeniu pewnych wartości rozsypuje się.

• Czym wyjaśnić, że ceramika jest zarazem twarda i krucha?

• Twarda jest dzięki wiązaniom jonowym i kowalencyjnym, ponieważ ich sieć krystaliczna stawia bardzo silny pór przemieszczającym się dyslokacjom. Ceną za to jest mała odporność na kruche pękanie.

• Jakie są ograniczenia w szerszym zastosowaniu ceramiki?

• 1-kruchość 2-porowatość 3-trudność łączenia

• Definicja tworzyw ceramicznych i ich podział ze względu na budowę chemiczną.

• Tworzywami ceramicznymi można nazwać materiały w stanie stałym skupienia, otrzymane z substancji nieorganiczno-niemetalowej o dużej trwałości termicznej. Od tradycyjnych materiałów ceramicznych różnią się: a) Są wytwarzane z głęboko przetworzonych naturalnych oraz syntetycznych surowców o wysokiej i kontrolowanej czystości chemicznej i fazowej. b) obejmują nie tylko krzemiany, ale przede wszystkim proste i złożone tlenki, węgliki, azotki, borki. c) Wytwarzane są w różnorodnych postaciach począwszy od monokryształów bez dyslokacyjnych poprzez ceramikę polikrystaliczną, ciała porowate, materiały włókniste do materiałów amorficznych.

• W jaki sposób możemy określić wytrzymałość próbek ceramicznych?

• Wytrzymałość ceramiki scharakteryzowana jest przez: 1.Wiązkość - odporność na kruche pękanie, 2.Rozkład i wielkość mikropęknięć: a) gięcie dla zgniatania σϒ=GM/bd² 1,7Rm=σϒ ; b) ściskanie Rc jest około 15 razy większe od Rm (Rc-wartość naprężenia niszczącego Rm-wytrzymałość na rozciąganie) Rc=c•Kic/ ∏a (a-śr. dł. pęknięcia) c) wytrzymałość na obciążenia σ=Rm= c•Kic/ ∏am (am=1/2amax)

• Co to jest moduł Weilbulla?

• Ps(Vo)=exp[-(σ/σo)^m] m-moduł Weilbulla określa szybkość zmniejszania się wytrzymałości w miarę jak naprężenie zbliża się do wartości σo. Im mniejsze m tym większy jest rozrzut wytrzymałości materiału.

115. Jak zmienia się prawdopodobieństwo przetrwania od „σ”?

• Ps(Vo)=exp[-(σ/σo)^m] jeśli σ=σo to Ps(Vo)=1/c ≈37% 1)wpływ naprężenia im wyższe tym prawdop. Niższe 2)wpływ wielkości próbki im większe rozmiary próbki tym mniejsze prawdop. 3)wpływ ośrodka i czasu. σ=0 →Ps(Vo)=1 Gdy σ rośnie Ps(Vo) maleje, Jeśli σ→∞ to Ps(Vo)→0

• Podział tworzyw ze względu na zastosowanie.

• 1)Funkcje elektryczne: a)izolacyjne, b)ferromagnetyczne, c)piezoelektryczne, d) o przewodności jonowej, e) oporowe, f) na ogniwa słoneczne, g)nadprzewodzące. 2)Funkcje magnetyczne a)ferryty miękkie, b) ferryty twarde 3) Funkcje biologiczne (organiczne) a)implanty ceramiczne, b) węgiel, c)szkło hydroxyapatytowe 4)Funkcje optyczne a)ceramika elektrooptyczna, b)światłowody, 5)Funkcje chemiczne a)czujniki gazów, b)czujniki wilgotności, c)nośniki substancji katalitycznych kololiery 6)funkcje termiczne a)bariery cieplne 7)Funkcje mechaniczne a)ceramika narzędziowa -ostrza narzędzi skrawających -ostrza narzędzi do obróbki ściernej

117. Kompozyty-podać przykłady osnowy i włókien oraz przykłady zastosowań.

• Osnowy: a) metalowa [stopy aluminium lub tytanu]; b) ceramiczna [szkło, cement, gips, porcelana); c) węglowa lub polimerowa [żywica epoksydowa, poliestrowa lub fenoloformaldchydowa] Włókna: a) metalowe [stal nierdzewna, wolfram, molibden]; b) ceramiczne [szkło, azbest, tlenki glinu magnezu i krzemu]; c) niemetalowe [węgiel, krzem]; d) węglikowe [SiC,B4C, TiC] ; e)Złożone [borsic]; f)polimerowe [nylon, kevlar] Zastosowanie płyty faliste i płaskie do budownictwa, profile, rury, osłony i obudowy maszyn, kabiny i kioski, kadłuby statków, elementy samolotów, śmigłowców, szybowców, zbiorniki, sprzęt sportowy i inne.

118. Dlaczego kompozyty nie są wykorzystywane tak bardzo jak wskazywałyby na to ich właściwości?

• Ponieważ są drogie, nieodporne na temp. i łatwo się niszczą przez zgniatanie

---