1.Czy możemy wpłynąć na moduł sprężystości materiałów krystalicznych?

Nie, bo ten zależy od siły wiązań między atomami oraz gęstości wiązań przypadających na jednostkę powierzchni, a tego nie możemy zmienić( nie mamy na to wpływu).

2. Mamy dwa metale DA i DB, przy czym temperatura topnienia DA > DB. Który ma większy moduł sprężystości?

Ten, który ma wyższą temp topnienia. Jeśli 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.

3. Co to są siluminy? Podaj ich klasyfikacje. Jaki jest cel stosowania modyfikacji siluminów?

Typowy stop odlewniczy- stop aluminium z dodatkiem krzemu oraz innymi dodatkami ( o mniejszym udziale procentowym). Odporny na korozję, o dobrej lejności, małym skurczu i małą skłonnością do pękania(dobre właściwości odlewnicze).

Modyfikację siluminów stosuje się w celu poprawienia własności->rozdrobnienia eutektyki.

Siluminy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje się fluorkiem sodu nie przekraczającego 0,1%, a siluminy nadeutektyczne fosforem.

4. Jaką rolę odgrywa dyslokacja w odkształceniach plastycznych?

Przemieszczające dyslokacje odpowiedzialne są za odkształcenia plastyczne. Nie tylko przemieszczają się w dowolnych kierunkach, tylko, w tych których są umieszczone najczęściej atomy, w kierunkach poślizgu i to ruch jest odpowiedzialny za trwałe odkształcenie. Odkształcenie-> akumulacja dyslokacji; wzrost energii zmagazynowanej.

Metal odkształcony plastycznie cechuje się zwiększoną energią wewnętrzną wynikającą z występowania dużej gęstości dyslokacji i wakansów oraz ograniczoną drogą przemieszczania się dyslokacji, wskutek fragmentacji ziaren.

5. W materiale jest pęknięcie, które będzie propagować o 1 cm na dobę. Czy zahamujemy to i w jaki sposób?

Stępić wierzchołek bądź wziąć wiertełko i w tym miejscu, gdzie kończy się pęknięcie zrobić otwór.

6. Czy można umocnić przez zgniot na zimno materiał o temperaturze Tm=327°C . Temp. rekrystalizacji w przybliżeniu 0,3-0,4 Tm

T topnik 600 K Tm= 327°C+ 273°C= 600 K bo °K=-273°C

TR w przybliżeniu 0,3* Tm=l80 K- 273= -97

nie można, bo zgniot na zimno musiałby byc wykonywany w temp ujemnej, co po powrocie do tern pokojowej (ok20C) będzie prowadziło do rekrystalizacji i usunięciu efektów zgniotu

7. Mamy dane metale A, B, C.
	Promień atomowy	Typ sieci
Metal A	0,148	RPC (regularna przestrzennie centrowana)
Metal B	0,132	RSC (regularna ściennie centrowana)
Metal C	0,123	HZ (heksagonalnie zwarta)

a) czy którakolwiek para stwarza szanse roztworu ciągłego nieograniczonego?

Żaden z nich, bo mają różne typy sieci. ( Musi być identyczność sieci, np. metal A= RPC i metal C= RPC. Różnica promieni atomowych musi być mniejsza niż 15%)

b) Która para da największy efekt umocnienia roztworowego?

Tu w ogóle nie patrzymy na typ sieci. Różnica promieni atomowych musi być jak największa. Zatem im większa różnica promieni, tym większa efektywność umocnienia przez roztwór. (Powoduje to zaburzenie sieci, które silnie oddziaływuje z dyslokacją i silnie wpływa na umocnienie roztworu).

8. Różnica między fazą międzymetaliczną a roztworem stałym.

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.

Faza międzymetaliczna to faza której struktura i właściwości są pośrednie między roztworem stałym i związkiem chemicznym. Cechy charakterystyczne: struktura krystaliczna odmienna od struktury składników, uporządkowane rozmieszczenie atomów składników w sieci oraz stała proporcja atomów, wiązanie metaliczne. Natomiast cechą charakterystyczną roztworów stałych jest zachowanie sieci krystalicznej rozpuszczalnika. Do sieci tej jest wbudowana dowolna lub ograniczona liczba atomów składnika rozpuszczonego. Mieszaninę taką traktuje się jako roztwór, jeżeli po dodaniu substancji rozpuszczonych struktura krystaliczna rozpuszczalnika nie zmienia się i roztwór ten pozostaje w pojedynczej fazie jednorodnej.

9. Różnica między umacnianiem wydzieleniowym a umacnianiem dyspersyjnym.

Różne mechanizmy; umacnianie dyspersyjne jest stosowane do kompozytów-> dotyczy wprowadzania z zewnątrz cząstek (cząstki egzotermiczne). Umacnianie wydzieleniowe-> wydzielenie się wewnątrz wskutek mniejszej rozpuszczalności niż ta, którą wymusiliśmy.

10. Narysować krzywą studzenia i opisać. Określić udział fazy stałej do ciekłej. Jaka będzie mikrostruktura po

zakrzepnięciu? (jednofazowa- poniżej linii solidusa)

11.W jaki sposób struktura stali zależy od szybkości chłodzenia?

Jak chłodzimy szybko, to możemy stal zahartować. Redystrybucja węgla

12. Mamy dwie próbki i obie włożyliśmy do pieca, a potem jedną wstawiliśmy szybko do wody, a druga zostawiliśmy do wystygnięcia w piecu. Która z nich ma większą dyfuzyjność i dlaczego?

Ta, która jest schładzana szybciej ,bo ma więcej wakansów, gdyż podczas szybkiego chłodzenia atomy nie zdążą ich wypełnić (tych wakansów).

13. W którym materiale zachodzi szybciej dyfuzja: miedzi wyżarzonej czy po zgniocie?

W miedzi po zgniocie, bo ma mniejsze atomy, przez co więcej granic ziaren.

14. Co to jest modyfikacja i sferoidyzacja?

Modyfikacja powoduje zmiany mikrostruktury większe niż składu.

Modyfikacja - wzrost własności wytrzymałościowych stopu, poprzez wprowadzenie do ciekłego stopu pewnej ilości substancji (modyfikatora), które prowadzą do powstania drobnodyspersyjnych związków na tle osnowy.

Wyżarzanie zmiękczające - sferoidyzacja - przeprowadza się w temperaturze zbliżonej do temperatury przemiany austenitycznej. Zwykle najpierw wygrzewa się w temperaturze około 15°C powyżej linii PSK układu żelazo-węgiel, następnie 15°C poniżej tej temperatury, po czym następuje powolne schładzanie. Sferoidyzacja powoduje przemianę cementytu płytkowego w postać kulkową, sferoidalną, co podwyższa obrabialność skrawaniem stopu. Takie wyżarzanie stosuje się dla: stali, staliwa i żeliwa.

15. Czy można z żeliwa o osnowie perlitycznej otrzymać żeliwo ciągliwe czarne o osnowie ferrytycznej?

Można- przechodząc poniżej przemiany eutektycznej.

16. Jakie są kryteria/warunki powstania roztworów stałych?

1) Identyczność sieci krystalograficznych

2) Różnica wielkości promieni atomowych-> nie może być większa niż 15%

3) Zbliżona elektroujemność (chęć atomów na pozyskanie elektronów)

4) Zbliżona wartościowość względna.

17.Narysować zmiany twardości lub plastyczności funkcji czasu i temperatury starzenia.

18. Opisać punkt szybkości chłodzenia na mikrostrukturę stali.

Zwiększając szybkość chłodzenia prowadzimy do silniejszej dyspersji. Przy szybszym chłodzeniu będą coraz mniejsze ziarna. Gdy będzie jeszcze większa prędkość dyspersji, to nie będzie czasu na dyfuzję, a przebudowa sieci nastąpi, tylko bez zmiany składu. Wówczas zamiast perlitu będącego produktem przemiany dyfuzyjnej powstaje bainit lub martenzyt.

19. Jaka jest różnica między przesycaniem a hartowaniem?

W hartowaniu następuje zmiana sieci krystalicznej, a w przesycaniu zastaje ta sama.

20. Czy możliwe jest zwiększenie hartowności?

Trzeba chłodzić z większą prędkością.

21. Jaka jest różnica między żarowytrzymałością a żaroodpornością?

Stopy żaroodporne są odporne na korozję i utlenianie w wysokich temperaturach. Żarowytrzymałe zachowują dobre właściwości mechaniczne. Żaroodporność- odporność materiału na działanie agresywnego ośrodka w podwyższonej temperaturze. Żarowytrzymałość- zdolność do znoszenia obciążeń w podwyższonej temperaturze. Żaroodporność to odporność stopu na działanie czynników chemicznych, głównie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 600°C Żarowytrzymałość to odporność stopu na odkształcenia, z czym się wiąże zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych w temperaturze powyżej 600°C Żarowytrzymałość, w metaloznawstwie, odporność materiałów na obniżanie wytrzymałości mechanicznej (np. na rozciąganie, zginanie itp.) w wysokiej temperaturze. Wzrost żarowytrzymałości zapewniają zazwyczaj te same czynniki, które powodują wzrost żaroodporności. Ponadto na wzrost żarowytrzymałości ma wpływ struktura drobnoziarnista otrzymywana przez odpowiednią obróbkę cieplną.

22. Co się dzieje w materiale podczas tworzenia tzw. „szyjki"?

Tworzenie szyjki poprzedzane jest płynięciem plastycznym. A jak dochodzimy do maksimum pojawia się szyjka.

23. Jaka jest różnica między nawęglaniem a azotowaniem?

Nawęglanie->obróbka cieplno-chemiczna polegająca na dyfuzyjnym nasycaniu węglem warstwy powierzchniowej przedmiotu wykonanego ze stali niskowęglowej. Nawęglanie ma na celu otrzymanie utwardzonej powierzchni przedmiotu, odpornej na ścieranie, przy jednoczesnym zachowaniu miękkiego rdzenia. Proces przeprowadza się w temperaturze około 850° C- 950°C. Azotowanie-> jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem powierzchni przedmiotów stalowych lub żeliwnych azotem o temperaturze do 750°C w celu utwardzenia powierzchni, uodpornienia na korozję, odporności na ścieranie, wytrzymałości na rozciąganie i twardości. W przeciwieństwie do nawęglania przy azotowaniu strefa powierzchniowa utwardza się bez dodatkowej obróbki cieplnej. Azotowaniu poddaje się stale uprzednio ulepszone cieplnie. Nawęglanie stosowane jest jako przygotowanie do późniejszej obróbki, azotowanie, w którym tworzą się od razu azotki, jest obróbką końcową.

24. Dlaczego stal jest ulepszana cieplnie po azotowaniu?

Bo warstwa ta jest cienka i krucha.

25. Dlaczego magnez wykazuje małą skłonność do umacniania odkształceniowego?

26. W przypadku jakich pierwiastków następuje silne odkształcenie?

W przypadku pierwiastków, które bardzo różnią się promieniami atomów.

27. Rysunek mikrostruktury ceramiki.

28. Wyjaśnij dlaczego ceramika jest twarda i krucha?

Twarda ze względu na wiązania i granice plastyczności. Wiąże się z tym, ze trudno jest uruchomić dyslokacje. Krucha ze sposobem kształtowania; ma liczne pęknięcia i nieciągłości, które powodują pęknięcia i spiętrzenia. Wiąże się bezpośrednio z minimalną zdolnością do odkształceń plastycznych. Ma specyficzną mikrostrukturę( niemożność stępienia wierzchołka bo jest twardy).

29. Czy i dlaczego ceramiki nie stosujemy do elementów podlegającym obciążeniom rozciągającym?

bo mało odporna na rozciąganie

30. Mamy dwa elementy z ceramiki: jeden gładki, a drugi ostry (chropowaty). Który jest w stanie przenieść większeobciążenia?

Ten gładki

31. Dlaczego w ceramice wytrzymałość na zginanie jest większa od wytrzymałości na rozciąganie ?

Dlatego, że wytrzymałość ceramiki jest zdeterminowana przez wiązkość (odporność na kruche pękanie) i rozkład i wielkości nieciągłości mikrostruktury. ( bo w zginaniu rozciągające i ściskające naprężenie a w rozciąganiu tylko naprężenie rozciągające). (Natomiast jeśli rysa będzie po stronie rozciągania, to wytrzymałość na zginanie będzie mniejsza od rozciągania).

32. Co to jest prawdopodobieństwo przetrwania? Narysować wykres prawdopodobieństwa przetrwania, dla odpowiednich modułów m=3, m=10. Jaka podstawowa informacja jest zawarta w module Weilbulla.

Podstawowa informacja: im mniejsze m tym większy jest rozrzut wytrzymałości materiału.

33. Jaka jest różnica między hartowaniem a nawęglaniem?

34. Co to znaczy ,ze materiał jest sprężysto- kruchy, sprężysto- plastyczny? Podać przykłady.

Sprężysto- plastyczny: metale i stopy-> odkształcenie jest proporcjonalne so naprężenia do pewnego momentu, od którego

następuje odkształcenie plastyczne, które jest trwałe.

Sprężysto- kruchy: ceramika-> odkształcenie powoduje zniszczenie materiału.

35. Który z materiałów użyłbyś do przeróbki plastycznej na zimno?

Na pewno nie ceramikę. Wydaje mi się, ze tylko czyste metale.

36. Mamy dwa metale: jeden o sieci heksagonalnej zwartej, drugi o regularnej ściennie centrowanej. Którą używać do metody obróbki plastycznej?

Regularną ściennie centrowaną, bo ma więcej systemów poślizgu-> płaszczyzny i kierunki o najbardziej zwartej sieci atomów.

37. Który metal: drobnoziarnisty czy gruboziarnisty ma większą dyfuzyjność?

Drobnoziarnisty, bo posiada więcej ziaren, a co za tym idzie więcej obszarów zaburzeń sieci.

38. Co dzieje się we wnętrzu próbki podczas zgniotu na zimno?

-materiał przestaje być izotropowy w kierunku azotropowym

-następuje spłaszczenie ziaren

-w skali submikroskopowej rośnie gęstość dyslokacji

-tworzy się struktura komórkowa.

39. Czy możemy usunąć skutki zgniotu i w jaki sposób? (usunąć skutki umocnienia odkształceniowego)

Możemy, jeśli zastosujemy:

1) Zdrowienie -> podwyższa się temperaturę, gęstość dyslokacji pozostaje wysoka, ale zostają przekierowane w kierunku korzystniejszych pozycji.

2) Rekrystalizacja -> wielkość ziarna maleje, gęstość dyslokacji maleje, własności plastyczne maleją, wytrzymałościowe maleją.

3) Rozrost ziaren-> lekka zmiana własności plastycznych( zmniejszają się), tak samo wytrzymałościowe, a wielkość ziarna rośnie.

40. Jakie znasz metody umacniania materiałów? Opisz jedną z nich.

a) umacnianie przez zgniot na zimno

b) umacnianie przez roztwór (jest bardziej efektywne niż na zimno)

c) umacnianie wydzieleniowe-> umocnienie wywołane wydzielającymi się cząstkami w roztworze przesyconym, składa się z dwóch zabiegów: przesycania i starzenia. Umocnienie wydzieleniowe jest efektem przemian zachodzących w stopach metali podczas zabiegów obróbki cieplnej przesycania i starzenia.

d) umacnianie przez granice ziaren

41. Mamy 2 identyczne próbki z miedzi albo aluminium, albo ze złota. Jedna z nieb ma 0,1 mm, druga 1,0 mm. Która będzie miała większe własności wytrzymałościowe? I większą dyfuzyjność?

Ta drobnoziarnista, bo każda granica jest przeszkodą dla ruchu dyslokacji. Więcej granic ziaren i zaburzeń sieci.

42. Co rozumiesz przez umacnianie materiałów?

Zwiększanie granicy plastyczności.

43. Dlaczego do azotowania stosuje się stale ulepszone cieplnie?

Bo są bardziej wytrzymałe.

44. Mamy 2 próbki tego samego metalu

1) w stanie wyżarzonym

2) przez zgniot na zimno

Która ma większą dyfuzyjność i dlaczego?

2) bo jest silnie odkształcona; ze względu na drogi ułatwionej dyfuzji, którą są dyslokacje (ma mnóstwo dyslokacji).

45. Jaki jest cel ulepszania cieplnego ( hartowania i wysokiego odpuszczania) skoro struktura końcowa jest perlitem?

Jeśli wolno chłodzimy stal to otrzymamy perlit. Jak zahartujemy otrzymamy martenzyt, a po odpuszczeniu otrzymamy znowu perlit, ale tu już cementyt ma budowę sferoidainą. Uzyskuje lepszą kombinację własności plastycznych i wytrzymałościowych; większą ciągliwość.

46. Czy można materiał z ceramiki o przekroju jednostkowym, który wytrzymuje określone obciążenie bezkrytycznie 10-krotnym obciążeniem..? (nie wiem nie zdążyłam dokładnie zanotować pytania)

Nie, ponieważ wytrzymałość ceramiki jest determinowana przez rozkład i wielkość pęknięć.

47. Jaka jest różnica między przemianą eutektyczną a eutektoidalną?

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

48. Jaka jest różnica między zdrowieniem a rekrystalizacją stopów odkształconych plastycznie na zimno?

Zdrowienie (przegrupowanie dyslokacji) ->własności plastyczne przywrócone, a wytrzymałościowe się nie zmieniają, wielkość ziaren się nie zmienia.

Rekrystalizacja -> wielkość ziarna maleje, gęstość dyslokacji maleje, własności plastyczne maleją, wytrzymałościowe maleją.

49. Co to jest umacnianie wydzieleniowe, jaki jest tego cel, opisz zjawiska zachodzące podczas starzenia w stopach, np.AlCu

Umocnienie wywołane wydzielającymi się cząstkami w roztworze przesyconym, składa się z dwóch zabiegów: przesycania i starzenia. Umocnienie wydzieleniowe jest efektem przemian zachodzących w stopach metali podczas zabiegów obróbki cieplnej przesycania i starzenia.

Starzenia polega na wytrzymaniu obrabianego wyrobu przez określony czas w danej temperaturze w celu umożliwienia przesyconego roztworu stałego. Zachodzące zjawiska:

-tworzenie stref GP

-na miejsce stref GP powstają wydzielenia metastabilnej fazy θ"

-powstanie metastabilnej fazy θ'

-wydzielenie równowagowej fazy Al2Cu, oznaczonej symbolem θ

50. Jaka jest ogólna zasada umacniania metali i stopów?

Blokowanie ruchu dyslokacji.

51. Co to jest roztwór stały? Jakie znasz rodzaje roztworów? Jakie roztwory występują w układzie Fe-Fe3C?

Roztwór stały- ciało stałe, np. krystaliczne, w którym mamy mieszaninę atomów elementarnych. Roztwory mogą być: podstawowe i wtórne, różnowęzłowe i międzywęzłowe,nieograniczone i ograniczone.

W układzie Fe-Fe3C występują 3 fazy: ferryt, austenit i cementyt. Składnikami strukturalnymi w tym układzie są dwie mieszaniny: perlit i ledeburyt.

52. Podaj klasyfikację żeliwa. Jaki jest cel modyfikacji żeliwa sferoidalnego? (AD1)

Klasyfikacja żeliwa: białe, szare, stopowe. Celem modyfikacji żeliwa sferoidalnego jest uzyskanie pewnej ciągliwości, otrzymanie większej wytrzymałości na rozciąganie oraz poprawienie własności plastycznych.

53. Co rozumiesz pod pojęciem przehartowalność?(hartowność) i utwardzalność stali? W jaki sposób możemy zwiększyćtą pierwszą?

Przehartowalność- podatność stali do utwardzania się, w głąb przekroju pod wpływem hartowania. Hartowność- zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia z temperatury austenizacji. Utwardzalność- podatność stali do hartowania, wyrażona najwyższą twardością jaką można osiągać w wyniku hartowania. Przehartowywalność zależy od składu chemicznego stali a także od jednorodności austenitu i wielkości ziarna przed chłodzeniem. Czyli możemy ją zwiększyć zwiększając stężenie węgla i dodatków stopowych w austenicie.

54. Co to jest żeliwo? Jak jego struktura zależy od szybkości chłodzenia?

Żeliwo jest podstawowym stopem odlewniczym żelaza z węglem i innymi pierwiastkami krzepnącym z przemianą eutektyczną. Przy szybkim chłodzeniu występuje duża skłonność do tzw. zabielania (tworzenie żeliwa białego), podczas gdy to samo żeliwo chłodzone wolno może zakrzepnąć jako szare.

55. Co to jest martenzyt? Jaki jest cel odpuszczania stali po hartowaniu?

Martenzyt jest strukturą będącą wynikiem przemiany bezdyfuzyjnej. Martenzyt jest fazą bardzo twardą i kruchą. Martenzyt powstaje w czasie hartowania stali. Martenzyt - przesycony roztwór węgla w żelazie alfa. Martenzyt ma strukturę drobnoziarnistą. Celem odpuszczania stali po hartowaniu jest zmiana struktury i właściwości materiału w kierunku poprawy ciągliwości i zmniejszenia kruchości naprężeń własnych.

56. Co to są mosiądze?

Są stopami miedzi, w których głównym składnikiem stopowym jest cynk w ilości powyżej 2%. Dzielą się na mosiądze odlewnicze i do przeróbki plastycznej (dwuskładnikowe i wieloskładnikowe). Mosiądze odlewnicze cechuje rzadkopłynność i dobre wypełnianie form.57. Co to są brązy?

Są stopami miedzi, w których głównym składnikiem stopowym ponad 2% jest cyna, aluminium, krzem, beryl, ołów i inne, z wyjątkiem cynku i niklu.

58. Co to jest umacnianie odkształceniowe?

Umacnianie przez zgniot na zimno. Metodę tę można zastosować do czystych metali, jak i do stopów. Polega na wzajemnym blokowaniu się dyslokacji poruszających się w różnych płaszczyznach poślizgu.

59. Mamy dwa metale a i b. Metal a ma temp topnienia= 1600°C, metal b 70°C. Który z tych metali jest bardziej sztywny?

Ten z wyższą temperaturą topnienia.

60. Czy możemy w sposób istotny zwiększyć wytrzymałość metali lub ceramiki?

nie bo nie zmienimy siły oddziaływań między cząsteczkami

61. Jak zmieniają się własności materiału (gęstość, wytrzymałość, wielkość ziarna, wydłużenie) podczas zgniotu na zimno? Odp umieścić w tabeli.

Podwyższone własności wytrzymałościowe: granica plastyczności, wytrzymałość i twardość. Obniżone własności plastyczne: wydłużenie, przewężenie i udarność. Maleje przewodnictwo elektryczne.

62. Jaka jest różnica między przemianą eutektyczną a perytektyczną?

Eutektyczną- podczas krzepnięcia ciekłego stopu powstają 2 fazy ( L + α-> (β) Perytektyczną- z fazy ciekłej i fazy stałej powstałej wcześniej powstaje 1 faza ( L-> α +(β)

63. Jakie wnioski praktyczne wynikają z faktu zarodkowania heterogenicznego?

Występuje podczas wykonywania odlewów z czystych metali technicznych i stopów odlewniczych. Powstawanie zarodka na niedoskonałościach sieci krystalicznej osnowy (granice ziaren, błędy ułożenia sieci, dyslokacje ), zarodek powstaje na wtrąceniach niemetalicznych zawartych w ciekłym metalu, zarodkowanie na kontakcie ciekłego metalu z materiałem formy, krystalizacja przebiega przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż w przypadku zarodkowania homogenicznego.

64. Dlaczego akurat grafit może być użyty jako wzmocnienie w kompozytach?

(anizotropia- wykazywanie odmiennych właściwości w zależności od kierunku. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.)

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

65. Jaka jest ogólna zasada umacniania?

Blokowanie dyslokacji.

66. Jedna próbka ma dużo dyslokacji, druga mało. Która będzie szybciej dyfuzjować?

Ta która ma dużo dyslokacji.

67. Jakie są skutki makroskopowe przemiany martenzytycznej?

Duża twardość i duża kruchość.

68. Która próbka ma największą utwardzalność, a która największą przehartowalność?

69. Czy i jak można zwiększyć hartowność i utwardzalność?

Poddając je obróbce cieplno-chemicznej, tj. nawęglaniu i azotowaniu.

70. Dlaczego elementy, które mają być azotowane są uprzednio utwardzane?

W celu zapewnienia wymaganej sztywności.

71. Czy wodny roztwór alkoholu można przesycić?

Nie.

72. Dlaczego aluminium charakteryzuje się znaczną plastycznością?

Bo ma typ sieci regularnie ściennie centrowaną.

73. Czy możemy w sposób istotny zwiększyć moduł sprężystości metali i stopów?

Nie. Po rozciągnięciu wraca do poprzedniego położenia.

74. Co rozumiesz pod pojęciem umacnianie materiałów sprężysto plastycznych (metali)?

75. Co to jest hartowność? Jak się ją polepsza?

Hartowność- zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia z temperatury austenizacji. (zdolność stali do hartowania).lm więcej węgla zawiera stal, tym większa jest jej hartowność. Hartowność zwiększają pierwiastki stopowe: Ni, Cr, Mn, Mo. Poza tym im większa jednorodność austenitu i im większe ziarno austenitu tym hartowność większa.

76. Dane są trzy metale- A, B, C (podane struktury). Który jest najbardziej kruchy, który ciągliwy, a który plastyczny? Który nadaje się do zgniotu na zimno?

77. Co to jest stal? Jak jej mikrostruktura zależy od szybkości chłodzenia?

Obrobiony plastycznie i cieplnie stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami o maksymalnej zawartości węgla do 2 %. Otrzymany w procesie stalowniczym ze stanu ciekłego, który krzepnie bez przemiany eutektycznej.

Zwiększając szybkość chłodzenia prowadzi to do silniejszej dyspersji. Przy szybkim chłodzeniu będą coraz mniejsze ziarna. Gdy będzie jeszcze większa prędkość dyspersji, to nie będzie czasu na dyfuzję a przebudowa sieci nastąpi, ale bez zmiany składu.

78. Dane są dwa metale o temp topnienia odpowiedni: Ta= 350 stopni, Tb= 1500 stopni. Który z nich i dlaczego będziecharakteryzował się większą sztywnością?

Wydaje mi się, że: ten z wyższą temperaturą topnienia

79. Co to są stale mikrostopowe i jaki jest podstawowy mechanizm umacniania w tych stalach? Jaka jest rola pierwiastków mikrostopowych w procesie ich wytwarzania?

Są to stale posiadające zmniejszoną zawartość węgla, a także obniżony poziom zanieczyszczeń (siarka, fosfor), o podwyższonej zawartości manganu, w których przez dodawanie niewielkich ilości dodatków stopowych, takich jak: tytan, niob i wanad uzyskuje się znaczny wzrost własności wytrzymałościowych.

Podstawowym mechanizmem umacniania jest utwardzanie wydzieleniowe węglikami i azotkami wanadu jedynie przez przyspieszenie chłodzenia po kuciu.

Rola pierwiastków: wprowadzenie do stali mikrododatków, tj. wanadu, tytanu lub niobu oraz ewentualnie azotu pozwoliło na zahamowanie rozrostu ziaren(co powodowało skłonność do kruchego pękania), gdyż utworzyły się czyste węgliki lub węglikoazotki tych pierwiastków o dużej dyspersji. Nastąpiło również zwiększenie Rm i R,, oraz przesunięcie przejściowej kruchości ku niższym wartościom

80. Wyjaśnij dlaczego ceramika jest materiałem sprężysto- kruchym? Co sprzyja kruchości ceramiki? Do przenoszenia jakiego rodzaju obciążeń jest stworzona?

81. Dane są dwie stale-jedna o zawartości 0,65% C NIESTOPOWA oraz druga o zawartości 0,35% NISKOSTOPOWA. Która z nich będzie miała większą przehartowalność, a która większą utwardzalność?

82. Obliczyć wk komórki elementarnej regularnej przestrzennie centrowanej.

83. Znaleźć wektor [121]

84. Element z ceramiki zawiera pękniecie powierzchniowe o długości a; podlega działaniu naprężeniu sigma= lOO MPa. Oblicz maksymalną krytyczną długość pęknięcia, po osiągnięciu którego nastąpi zniszczenie katastroficzne, jeśli moduł sprężystości wynosi E=400 GPa, zaś związkość Gc= 0,02 kJ/m2

I tu masz taki ciekawy artykuł o ceramice:

Jeżeli zatem zechcemy rozdzielić kawałek metalu, wbijając w niego klin, zaobserwujemy, że początkowo metal będzie się odkształcał sprężyście, przy zwiększeniu nacisku nastąpi płynięcie plastyczne, a po przekroczeniu pewnej granicznej wartości całkowite rozdzielenie. Taki przebieg zdarzeń jest wynikiem przemieszczania się względem siebie płaszczyzn wewnątrzkrystalicznych metalu. W analogicznych warunkach, w idealnym materiale ceramicznym przy znacznych naciskach nastąpi co najwyżej niewielkie odkształcenie sprężyste, a następnie zerwanie wiązań, czego wynikiem będzie rozkawałkowanie materiału. Wysoka sztywność i wytrzymałość wiązań w tworzywach ceramicznych decyduje o na ogół wysokiej temperaturze topnienia lub rozkładu tych materiałów, jak również o zachowywaniu parametrów wytrzymałościowych również w wysokich temperaturach. Znane są ceramiczne tworzywa konstrukcyjne (węglik krzemu, mullit), których wytrzymałość w podwyższonych temperaturach wzrasta.

Interesującą konsekwencją sztywności sieci krystalicznych materiałów ceramicznych są własności tribologiczne. Niektóre materiały ceramiczne o odpowiednio niskiej porowatości, których powierzchnię wypolerowano do wysokiej gładkości, mogą tworzyć pary cierne pracujące na sucho nawet przy znacznym nacisku i prędkości. Ceramika nie jest narażona na płynięcie plastyczne, powodujące wzrost tarcia i wyzwalanie się ciepła. Wskutek tego zjawiska temperatura robocza łożysk ceramicznych stabilizuje się na niskim poziomie, umożliwiając długotrwałe działanie.

Należy jednak podkreślić, że pojęcie sztywności ceramiki nie może być traktowane w sposób absolutny, gdyż kryształy ceramiczne odkształcają się w granicach 0,5-4%, przy czym prawo Hooke'ajest spełnione dla odkształceń poniżej 0,5%. Konsekwencją tego faktu jest możliwość wykonywania sprężyn ceramicznych zachowujących stałe parametry w nieskończenie długim czasie i szerokim interwale temperatur.

Materiały ceramiczne są z chemicznego punktu widzenia połączeniami bardzo trwałymi. Własność ta powoduje, że większość materiałów ceramicznych znajduje swe naturalne odpowiedniki w przyrodzie, najczęściej w postaci związków metali z tlenem i krzemem. Ta cecha ceramiki w istotny sposób odróżniają od metali, z których tylko niektóre, i to rzadko, występują w stanie rodzimym (złoto, platyna, mangan). Uzyskanie czystych metali z rud mineralnych w procesie metalurgicznym wymaga znacznych nakładów energetycznych. Prowadzi to do wniosku, że metale mają większą energię niż ich związki, czyli zgodnie z zasadami termodynamiki chemicznej będą dążyć do tworzenia połączeń charakteryzujących się niższym potencjałem chemicznym. Tłumaczy to fakt, że ceramika jest w nieporównywalnym stopniu odporniejsza od metali na korozję i wykazuje znacznie wyższą stabilność chemiczną.

Tworzywa ceramiczne o technicznym zastosowaniu mogą występować w postaci monokryształów (co w metalurgii jest właściwie niespotykane), materiałów polikrystalicznych lub szkieł. Przy identycznym lub bardzo zbliżonym składzie chemicznym własności tych tworzyw mogą się zasadniczo różnić. Ich parametry mechaniczne są znacznie niższe od hipotetycznych parametrów czystych materiałów. Wynika to z występowania mikrodefektów wewnątrz monokrystalicznych ziaren, składu fazowego i struktury tworzyw mającej związek z technologią otrzymywania. Należy wziąć pod uwagę, że nawet otrzymane w idealnych warunkach monokryształy nie są wolne od zaburzeń sieci krystalicznej, co w znacznym stopniu wpływa na ich własności.

Można przyjąć, że ceramika ma tym większą wytrzymałość, im jest lepiej spieczona i im drobniejsze są ziarna krystaliczne tworzące strukturę materiału. Materiał o tym samym składzie chemicznym, lecz otrzymany z innych surowców wyjściowych.

może wykazywać różnice wytrzymałości na zginanie nawet do 40%. Jest to istotna informacja, gdyż ceny materiałów wyjściowych mogą się różnić w skali 1:100. Przed przystąpieniem do modernizacji urządzenia należy wykonać analizę warunków pracy części ceramicznych również pod kątem ekonomiki zastosowania odpowiednich tworzyw.

Ceramiczne tworzywa konstrukcyjne

Podobnie jak w przypadku metali czy tworzyw sztucznych istnieje wiele rodzajów tworzyw ceramicznych o bardzo różnych własnościach użytkowych. Aktualnie inżynieria materiałów ceramicznych jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin i praktycznie na bieżąco pojawiają się nowe tworzywa opracowywane na konkretne potrzeby. Najczęściej oczekuje się od tworzyw ceramicznych odporności na ścieranie i czynniki korozyjne przy odpowiednio wysokiej wytrzymałości, a także możliwości pracy w wysokiej temperaturze. Coraz istotniejsza staje się odporność na pęknięcia kruche, a w wielu przypadkach istotnym czynnikiem jest wysoka izolacyjność elektryczna.

Do wytwarzania ceramicznych części maszyn i urządzeń najczęściej stosuje się: tlenki, tleno-azotki, azotki i węgliki takich pierwiastków, jak glin, krzem, cyrkon. Materiały zawierające w składzie chemicznym tlen (tlenki, krzemiany, tleno-azotki) zaliczane są do ceramiki tlenkowej, natomiast węgliki i azotki stanowią przykład ceramiki beztlenowej.

W tabeli 1 zebrane są podstawowe parametry techniczne nąjpowszechniej stosowanych tworzyw porównane z własnościami stali stopowej.

Częstym powodem zastępowania części metalowych ceramicznymi jest korozyjność środowiska, w którym pracują. W tabeli 2 zamieszczone są orientacyjne dane o odporności tworzyw ceramicznych na czynniki agresywne.

Poszczególne własności przesądzają o konstrukcyjnych zastosowaniach ceramiki technicznej. Niektóre materiały zostały zaakceptowane przez konstruktorów i są standardowo stosowane. Przykładem są osie łożyskowane ceramiką w pompach pracujących na mediach zanieczyszczonych osadami mineralnymi. Rozwiązanie to, w którym wykorzystano wysoko spieczone tworzywa korundowe, na skalę masową zastosowały firmy produkujące pompy co. Obecnie rozszerzono pole zastosowań, obejmując pompy oczyszczalni ścieków, fontann, basenów i akwariów.

W chemii i farmaceutyce to samo rozwiązanie znajduje zastosowanie z innych względów. Pompy i mieszadła łożyskowane ceramiką mogą pracować w skrajnie agresywnych środowiskach, nie wymagając stosowania skomplikowanych, drogich uszczelnień.

Łożyskowania ceramiczne pracują w wysokich temperaturach. Klasyczne rozwiązania polegają na chłodzeniu łożysk, a tam, gdzie nie jest to możliwe, np. w piecach piekarniczych, na zastosowaniu odpowiednich luzów wstępnych. To drugie rozwiązanie ma ograniczony zakres stosowania na skutek degradacji własności mechanicznych stali łożyskowych ze wzrostem temperatury. Spadek wytrzymałości w miarę podnoszenia temperatury jest dla metali znacznie gwałtowniejszy niż dla ceramiki, powyżej pewnej krytycznej temperatury stosowanie ceramiki staje się jedynym możliwym rozwiązaniem. Na przykład stal wolframowa do pracy na gorąco w 100 °C wykazuje wytrzymałość na ściskanie ponad 1400 MPa, lecz w temperaturze 550 °C już tylko ok. 400 MPa. W tej samej temperaturze 550 °C azotek krzemu wykazuje ponad trzykrotnie wyższą wytrzymałość.

Innym, upowszechniającym się obecnie zastosowaniem ceramiki są nurniki pomp wysokociśnieniowych. Pompy wytwarzające ciśnienie powyżej 100 barów powiększają obszar zastosowań nie tylko w procesach produkcyjnych, ale coraz szerzej wkraczają do gospodarstw domowych jako myjki czy spryskiwacze. Zastosowanie nurników ceramicznych zwiększyło kilkakrotnie okres użytkowania pomp i przyczyniło się do wzrostu zainteresowania tymi urządzeniami.

Można przyjąć, że zastosowanie ceramiki z wykorzystaniem jej wysokiej odporności na ścieranie prowadzi do przeciętnie 8-10-krotnego zwiększenia żywotności, natomiast wykorzystanie pełnej odporności chemicznej daje efekty w postaci kilkudziesięciokrotnego wydłużenia okresu użytkowania.

Praktyczne wskazówki

Ze względu na różnorodność tworzyw ceramicznych i specyfikę ich własności podczas podejmowania decyzji o zastosowaniu części ceramicznej trzeba zasięgnąć opinii specjalisty. Dobór tworzywa oraz technologii wykonania elementu zależy od dokładnego poznania warunków pracy części proponowanej do zastąpienia.

Analizując możliwość poprawienia niezawodności eksploatacji urządzenia, należy wyselekcjonować węzły konstrukcyjne, których:

• awaryjność wpływa na proces technologiczny,

• wymiana jest praco- i czasochłonna.

Istotne jest badanie pracy całych węzłów, a nie wymiana na siłę części metalowej na ceramiczną o tym samym kształcie. Prawidłowość działania części ceramicznej zależy od jej współpracy z innymi elementami w obrębie węzła. Specyficzne własności ceramiki powodują, że część nie może być wykonana w całości jako ceramiczna, lecz hybrydowa (w połączeniu z metalami lub tworzywami sztucznymi), a zatem cały węzeł wymaga modernizacji.

Kolejnym krokiem jest ustalenie parametrów pracy węzła, a w szczególności:

• środowiska chemicznego,

• temperatury pracy,

• naprężeń i oddziaływań dynamicznych,

• charakterystyki i obciążenia pracą.

Wiemy z doświadczenia, że na tym etapie pojawiają się trudności związane z zaliczeniem spraw modernizacyjnych do zadań zaopatrzenia - istnieją problemy ze zdobyciem informacji. Dyskusja techniczna ze specjalistą od zakupów, którego interesuje jedynie cena, nie prowadzi na ogół do pozytywnych rozwiązań.

Często spotykanym problemem jest kwestia tajności informacji technologicznych. Problem ten występuje głównie tam, gdzie przedsiębiorstwo we własnym zakresie usprawniło proces produkcyjny i obawia się przecieku informacji do konkurencji. Trudno nie uznać zasadności takich obaw. Po latach lekceważenia roli technologii w procesie produkcyjnym obecnie zaobserwować można objawy pewnej nadwrażliwości. Jedynym rozsądnym wyjściem jest nawiązanie kontaktów z godnym zaufania doradcą i ustalenie zasad współpracy na rozsądnych warunkach.

Zebranie informacji stanowi podstawę wyboru nie tylko optymalnego tworzywa, ale również technologii wykonania. Te dwa czynniki rzutują na cenę i kalkulację przedsięwzięcia.

Różnica pomiędzy wykonaniem części metalowej i ceramicznej polega na tym, że materiał wyjściowy w technologii ceramiki technicznej stanowi na ogół proszek, a nie półwyrób w postaci pręta czy rury. Proszek po odpowiednim spreparowaniu zostaje wstępnie ukształtowany. Kształt części ceramicznej nadawany jest najczęściej przez prasowanie, odlewanie z zawiesin lub formowanie plastyczne. Po zaformowaniu wyrób jest wypalany w temperaturze 1500-2200°C. W trakcie wypalania wyrób ulega spieczeniu, podczas którego kurczy się o 10-20%. Wypalone ceramiczne wyroby można obrabiać wyłącznie przez szlifowanie ścierniwem diamentowym. Nie ma więc praktycznie możliwości skorygowania źle wykonanej części. Ponieważ ilość operacji technologicznych, stopień ich trudności i pracochłonność są znaczne, należy unikać błędów wykonania detali.

Najbardziej interesujący dla użytkownika jest koszt części ceramicznych. Na skutek podanych wcześniej uwarunkowań technologicznych koszt wykonania skomplikowanej części ceramicznej jest dość wysoki. Wynika on zarówno z kosztu tworzywa, jak i z pracochłonności. Koszt wykonania części ceramicznej w kraju jest dużo niższy od cen importowych z krajów unijnych. Inaczej wygląda sprawa produkcji masowej. W przypadku wysoko wydajnej technologii kształtowania i szlifowania koszt oprzyrządowania specjalistycznego jest wprawdzie znaczny, ale ograniczona pracochłonność jednostkowa. Zasadniczym czynnikiem cenotwórczym staje się koszt tworzywa i energii. Ceny prostych, lecz precyzyjnych wyrobów mogą być niższe niż metalowych. Przykład stanowią pierścienie ze spieczonego tlenku glinu do uszczelnień mechanicznych.

Właściwe zastosowanie części ceramicznych daje na ogół znaczne efekty, odzwierciedlane nie tylko w zużyciu samych części i obniżeniu kosztów eksploatacyjnych, ale w poprawie współczynnika gotowości linii produkcyjnych. Do kosztów należy zaliczyć konieczność przyzwyczajenia obsługi do obchodzenia się z częściami ceramicznymi, zwłaszcza w przypadku montażu, demontażu i przechowywania.

---