metaloznawstwo- opracowanie do egzaminu.docx

1.   Rodzaje wiązań:

o        Metaliczne(metale)- jakie różnice między nimi

o        Jonowe (ceramika i szkło)

o        Kowalencyjne(polimery)

o        Wtórne (polimery, metale)

2.   Elementy sieci krystalicznej:

o        Płaszczyzny sieciowe

o        Proste sieciowe

o        Węzły sieciowe

3.                  Typy sieci przestrzennej:

o        Prymitywna P

o        Przestrzennie centrowana I

o        Ściennie centrowana F

o        Centrowana na podstawach C

4.      Podstawowe układy krystalograficzne:

5.      Układy i sieci krystalograficzne metali:

o        A1- ściennie (płasko) centrowana układu regularnego- RSC (Regularna Ściennie Centrowana)-
Al, Feγ, Cu,Niβ, Ca, Ag, Pt, Au, Pb- (duża plastyczność)

o        A2- Przestrzennie centrowana układu regularnego (RPC)
Na, K,Ti β,Crα, Feα, Zr β, Nb, Mo,- (plastyczność mniejsza niż w A1)

o        A3- Heksagonalna o gęstym ułożeniu atomów (HG)- niekiedy zwana heksagonalną zwartą (HZ)
Ni α, Zn, Ti α, Zr α, Cd, Tl α, Co α,(mniejsza plastyczność niż w A1 i A2)

6.      Rodzaje wad budowy krystalicznej: punktowe, liniowe, powierzchniowe,

7.      Wady punktowe:

o        Wakans(brak) i kontrakcja sieci,

o        Atom dodatkowy między węzłami i ekspansja sieci,

8.   Mechanizm tworzenia wad punktowych:

9.        Wady liniowe- dyslokacja(rodzaje): krawędziowe, śrubowe, mieszane,

10.         Zmiana energii swobodnej w zależności od temperatury

2

1

Tk- Temperatura krzepnięcia

1-      Stan ciekły

2-      Stan stały

11.  Kinetyka procesu krystalizacji

Warunki krystalizacji wpływają na powstające ziarno metalu. Do głównych czynników działających na przebieg krystalizacji zalicza się:

a)      Maksymalną temperaturę nagrzania ciekłego metalu przed odlewaniem i czas jego wygrzewania w tej temperaturze,

b)      Temperaturę ciekłego metalu podczas odlewania,

c)      Sposób odlewania( odlewanie bezpośrednie, względnie syfonowe, kierunek strugi metalu, szybkość napełniania wlewnicy),

d)      Szybkość chłodzenia zależną od materiału i grubości ścianek formy, jej temperatury oraz ewentualnych urządzeń służących do przyśpieszania lub zmniejszania szybkości chłodzenia,

e)      Jakość metalu, a w szczególności jego stopień zanieczyszczenia wtrąceniami nie metalicznymi,

f)        Napięcie powierzchniowe metalu w temperaturze krzepnięcia,

g)      Wstrząsy mechaniczne, drgania i ultradźwięki.

12.              Krzepnięcie wlewka- metal lub stop po krystalizacji ma strukturę którą nazywa się pierwotną.

Kryształy rosną najszybciej w kierunku odprowadzania ciepła

o        Kryształy zamrożone (1)

o        Kryształy słupkowe (2)

o        Kryształy wolne (3)

13.   

14.    Zmiana własności wytrzymałościowych i plastycznych żelaza w zależności od stopnia zgniotu:

·         Rp-granica plastyczności,

·         Rm- wytrzymałość na rozciąganie

·         H- Twardość

·         A- wydłużenie- plastyczność

·         Z- przewężenie

·         KM-Udarność

-linia przerywana dotyczy kryształów metali o prawidłowej strukturze, nie zawierające defektów sieciowych. Kryształy metali nie zawierające dyslokacji otrzymywane w postaci cienkich włosków o grubości 2÷10μm.

• linia ciągła ilustruje wzrost gęstości dyslokacji, który wpływa na zwiększenie wytrzymałości metali.

15.  Zgnieciony metal ma większą energię wewnętrzną niż metal odlany, czy też wyżarzony. Jego stan równowagi jest nietrwały.

Stan spowodowany odkształceniem plastycznym na zimno w temperaturze otoczenia może trwać dowolnie długo. W tych warunkach ruchliwość atomów jest zbyt mała, aby usunąć naprężenia występujące w sieci przestrzennej kryształu i przywrócić jej prawidłową budowę.

Nagrzanie metalu zgniecionego powoduje, że zwiększa się ruchliwość atomów, a skutki odkształcenia ulegają likwidacji i metal ma prawidłową strukturę krystaliczną i odpowiednie własności .

16.  Zjawiska zachodzące podczas nagrzewania i wygrzewania (wyżarzania) metalu dzieli się na trzy etapy:              1) zdrowienie i poligonizacja,

2) rekrystalizacja pierwotna,

3) rozrost ziarn.

Tr=Tt*α –α-wspłczynnik w granicach 0,35 ÷ 0,60. Tt- temp. Topnienia. 

17.  Układ –stop metaliczny poddany badaniu przy nagrzewaniu lub chłodzeniu,

Faza – część układu odznaczająca się własnościami powierzchnią rozdziału pozostałych części układu, jednorodna część układu odznaczaj ca się składem chemicznym i jednakowymi własnościami  fizycznymi, oddzielona powierzchni rozdziału od pozostałych części układu.

Składnik – substancja prosta lub złożona, z której w odpowiednich warunkach mogą powstać wszystkie fazy danego układu. Składnikami mogą być pierwiastki metaliczne leb niemetaliczne lub związki chemiczne

Stopień swobody – jest to liczba zmiennych czynników niezależnych, które można zmienić dowolnie, niezależnie od siebie, bez spowodowania zmiany liczby faz układu.

18.  Reguła Gibbsa S=n-f+1 (1 bo przy stałym ciśnieniu)n-liczba składników f- liczba faz

19.  Eutektyka (mieszanina eutektyczna) to drobnoziarnista mieszanina kryształów obu metali

20. 

21.  Każdy ze składników ma dwie odmiany alotropowe. W niższej temperaturze są trwałe odmiany Aα i Bα, a w wyższej – odmiany Aβ i Bβ Odmiany te rozpuszczają się wzajemnie nieograniczenie i tworzy się roztwór α

22. 

23.  Metody pomiaru twardości:

·         Metoda Brinella PN-EN ISO 6506
Wgłębnik w kształcie kulki (1; 2,5; 5; 10 mmśrednicy)
HBW-kulka z węglika spiekanego
HBS- kulka ze stali
H=0,204FπD(D-D2-d2)              d- średnica odcisku F=9,807*K*D2- dobierane dla materiału k- współczynnik
Rm=α*HB

Zalety pomiaru twardości sposobem Brinella:

- twardość materiałów ciągliwych można uzależnić od

wytrzymałości na rozciąganie Rm, przy czym obliczona wytrzymałość ma wartość orientacyjną,

- pomiary twardości umożliwiają badanie metali niejednorodnych,

- powszechnie stosowany sposób zwłaszcza przy kontroli wstępnej materiałów; półprodukty, odlewy, odkuwki itp.

Wady:

- brak możliwości pomiaru twardości materiałów twardych, wyrobów o małych gabarytach oraz cienkich warstw utwardzonych i powierzchni nierównych,

- stosowanie mikroskopu do odczytu wielkości odcisku,

- porównywalność wyników twardości tylko przy stałym współczynniku obciążenia K,

- odcisk pomiarowy, przy dużym obciążeniu, powoduje uszkodzenie powierzchni,

- w wielu przypadkach tym sposobem pomiaru twardości nie można badać wyrobów finalnych,

- w niektórych przypadkach wielkość odcisku uniemożliwia pomiar twardości.

·         Twardość Vickersa :PN-EN 6507 do 1,9N-mikrotwardości;
od 1,9- makrotwardości. Ostrosłup z diamentu o kącie rozwarcia 136°
H=0,189Fd2              d – średnia arytmetyczna przekątnych jednego odcisku w [mm]
Twardość oznacza się w zależności od siły obciążającej: HV 0,2; HV 50;
1.Zalety pomiaru twardości sposobem Vickersa:

- metoda należy do doskonałych sposobów pomiaru twardości,

- twardość wg Vickersa do 300 HV jest zgodna z twardością wg Brinella,

- twardość HV można również uzależnić od wytrzymałości na rozciąganie Rm,

- metoda nadaje się do pomiaru twardości metali miękkich, jak i bardzo twardych,

- odciski są małe, co pozwala badać twardość na powierzchni wyrobów finalnych.
2. Wady:

- skomplikowana budowa twardościomierza wymaga wysokich kwalifikacji od obsługi,

- czasochłonność pomiaru,

- pomiar może dotyczyć materiałów jednorodnych,

- powierzchnia powinna być gładka,

- znaczy koszt aparatu,

- stosowanie w laboratoriach i w kontroli jakości.

·         Metoda Rockwella PN-EN 6508: kulka lub stożek diamentowy, dwustopniowe wciskanie wgłębnika i pomiarze przyrostu głębokości(65HRC;91HR15N;93HRB)

·         Metoda Knopa- węgliki spiekane

·         Metoda Bierkowicza- węgliki spiekane

24. 

25. 

26.   

Fe3C- cementyt 6,67%-stężenie masowe węgla, 1227°C,
Ferryt-RPC A2- w żelazie α
Austenit- RSC A1- w żelazie γ
Cementyt-(pierwotny, wtórny, trzeciorzędowy.
perlit=87%ferrytu+13%cementytu=mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu
ledeburyt= mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu
0-0,8=stal podeutektoidalna
0,8-2,06=stal nadeutektoidalna
0,8- stal eutektoidalna
2,06-4,3- żeliwo podetektyczne
4,3- żeliwo eutektyczne;4,3-6,67- żeliwo nadeutektyczne

Mangan- odsiarcza; Krzem- odtlenia, podnosi Rm, pogarsza zgrzewalność; Fosfor (P) – wywołuje kruchość na zimno, z Cu podwyższa odporność na korozję, polepsza skrawalność; Siarka
CEV=0,45- stale jeszcze spawalne CEV=%C+%Mn6+%Cr+%Mo+%V5+%Ni+%Cu15

27.  Stale i oznaczenia PN-EN 10027
Stale i klasyfikacja PN-EN 10020

28.  Podział stali: - konstrukcyjne(około 0,3% C)- niestopowe(węglowe), niskostopowe, do ulepszania cieplnego, nawęglania, sprężynowe, łożyskowe.; -Narzędziowe (średnio i wyżej węglowe), do pracy na zimno, szybkotnące, do pracy na gorąco.; - O szczególnych własnościach- odporne na korozje, szczególnych własnościach magnetycznych.

29.  Stale niskostopowe- 1 pierwiastek nie przekracza 2%, suma pierwiastków oprócz C 3,5%

30.  Stale średniostopowe- 1 pierwiastek 2%-8%, suma pierwiastków oprócz C 12%

31.  Stale średniostopowe- 1 pierwiastek przekracza 8%, suma pierwiastków oprócz C 55%

32.