MATERIAŁOZNAWSTWO - ZESTAWY

Zestaw 1

1. Co to jest stal żarowytrzymała?

Stal, która w wysokich temperaturach odznacza się dobrymi własnościami mechanicznymi,

2. Jaka zawartość węgla jest w stali, a jaka w żeliwie?

Stalą nazywamy stop żelaza i węgla o zawartości węgla 0 - 2% ( 2 - 6,67% żeliwo)

3. Co to jest korozja erozyjna?

Korozja erozyjna jest to niszczenie metalu powodowane działaniem burzliwego działania wody, która lokalnie powoduje niszczenie warstewki tlenkowej. Korozja uwydatnia się powstaniem podłużnych zagłębień pogłębionych w kierunku przepływu wody.

4. Podać wzór chemiczny i zastosowanie poli-4-fluoroetylenu.

PTFE Poli-4-fluoroetylen (teflon) - termoplast, (C₂F₄)_n ; gęstość 2 g/cm3, odporny na działanie temperatury do 2600C, tworzywo bardzo odporne chemicznie, prócz NaOH, bardzo mały współczynnik tarcia i małej przyczepności; zastosowanie: uszczelnienie połączeń gwintowanych, uszczelki zaworów w instalacjach przemysłu chemicznego, łożyska, membrany, tkaniny filtracyjne, izolacje, folie, taśmy uszczelniające, wykładziny garnków i patelni,

5. Z jakich materiałów wykonywane są rury kanalizacyjne?

PCW, kamionka, żeliwa

6. Co to są silikony?

Silikony otrzymujemy działając alkoholem na kwas solny. Makrocząsteczka składa się z jednego nieorganicznego łańcucha SiO z grupami wodorotlenowymi w łańcuchach bocznych. Mogą być różnego rodzaju: etylowe, metylowe, fenolowe. Uzyskuje się dzięki temu dla różnych silikonów rozmaite właściwości. Mają zdolność do hydrofobizacji.

- oleje silikonowe (krótki łańcuch) - bezbarwne, niepalne do 300^oC, stałe właściwości smarne w zakresie temp. Od -60⁰C do 250⁰C, stosowane jako ciecze amortyzacyjne i chłodzące,

- żywice silikonowe - stosowane jako lakier, np. Do izolacji uzwojeń transformatorowych

- kauczuk silikonowy - zakres temp. Stosowania od -90⁰C do 250⁰C

7. Wymień materiały stosowane termoizolacyjnie w wysokich temperaturach.

- szkło piankowe - rozdrobnione szkło poddane spienieniu, zakres temperatur stosowania do 450⁰C, np. przewodów kominów; dobra wytrzymałość na ściskanie, współczynnik przewodzenia ciepła 0,08 - 0,09, odporne biologicznie i chemicznie.

- wełna mineralna - produkowana ze składników naturalnych: bazalt, granit, dolomit, żużel technologiczny; przy 20kg/m³ i temp. 20⁰C współczynnik przewodzenia ciepła mieści się w granicach 0,03-0,04 W/(mK), odporność do 600⁰C

- wełna szklana - produkowana ze stłuczki szklanej używana do 4500C, współczynnik przewodzenia ciepła 0,044 - 0,049, stosowane w formie płyt, łupków, kształtek.

- wełna bazaltowa - 7000C, duża odporność i różnorodność kształtów i wymiarów. Stosowana do izolacji termicznej i w instalacjach grzewczych, ognioodporna.

- materiały ceramiczne - stanowią izolację termiczną do kotłów dużej mocy, np. stop Al₂O₃, SiO₂ i TiO₂ stosowany w temperaturach do 16000C, lambda 0,25W/(mK)

- materiały termalitowe (szamotowe) - produkcja: ziemię okrzemkową, glinkę szamotową i materiał palny suszy się a następnie wypala , w procesie tym powstają mikro pory; zastosowanie jako izolacja pieców nisko- i wysokotemperaturowych; dla 500kg/m³

do 650⁰C, a dla 900kg/m³ do 950⁰C

8. Jaką cenną właściwość mają brązy berylowe?

Brąz - stop miedzi z pierwiastkiem innym niż Zn i Ni;

Brązy berylowe (CuBe2s BBZ, CuBe3s BBS) - charakteryzuje się dużą wytrzymałością i sztywnością oraz tym, że przy tarciu i uderzaniu nie iskrzy; ze względu na tę ostatnią własność wykonuje się z niego narzędzia używane w pobliżu palnych cieczy i gazów (górnictwo, przemysł chemiczny),

9. Co to jest dewitryfikat?

Dewitryfikacja - krystalizacja szkła; proces służący do wytwarzania tworzyw szklano-ceramicznych,

dewitryfikat - dobra formowalność (taka sama jak szkła) umożliwiająca łatwe nadawanie skomplikowanych kształtów z dużą dokładnością wymiarową; duża odporność na szoki cieplne, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, kilkuprocentowa zawartość tlenków, najczęściej TiO₂ lub P₂O₅ tworzących zarodki krystalizacji szkła, zastosowanie: pokrywanie wirników pomp i łożysk

10. Co oznacza symbol 1H18N9T?

Stal kwasoodporna spawalna, odporna na działanie wód naturalnych , czynników atmosferycznych, pary wodnej, roztworów alkaicznych i rozcieńczonych kwasów organicznych (tak jak stal nierdzewna), i odporna na większość kwasów nieorganicznych z wyjątkiem HCl i H₂SO₄; skład: 0,1% węgla, 18% chromu, 9% niklu, 1% tytanu; zastosowanie w przemyśle azotowym, lakierniczym, węglowym do pracy w kwaśnych wodach szybowych, mleczarskim, browarniczym, spożywczym i motoryzacyjnym,

11. Wyjaśnij oznaczenia: St3SU, R35, R45, A10.

St3SU - stal konstrukcyjna zwykłej jakości o określonej wytrzymałości, zawartość węgla 0,3%, spawalna, wytrzymała na udarność,

R35 - stal stosowana do rur o określonej wytrzymałości i zawartości węgla 0,35%.

R45 - stal stosowana do rur o określonej wytrzymałości i zawartości węgla 0,45%, stosowana do ulepszania cieplnego i hartowania.

A10 - stal automatowa; zastosowanie: wyrób w automatach drobnych części tocznych, jak śruby, nakrętki; cechy: dobra skrawalność, niejednorodność struktury, obniżone cechy wytrzymałościowe,

12. Narysuj kryształ żelaza gamma.

Struktura regularna ściennie centrowana.

13. Co to jest stop?

Substancja otrzymywana przez stopienie dwóch lub więcej pierwiastków. Dzielimy na:

- mieszaniny kryształów, kiedy cząsteczki rozpuszczają się w stanie stałym,

- związki chemiczne, stosunek liczby atomów jest stały,

- związki metaliczne,

14. Do jakiej grupy zaliczamy nylon, perlon, silikon?

włókna poliamidowe termoplastyczne - nylon i perlon; zastosowanie do wyrobu sieci rybackich, linek spadochronowych, dzianiny,

Związki organiczne krzemu - silikon; wytrzymałe na podwyższoną temperaturę i chemikalia, stosowany do wyrobu olejów, smarów, lakierów elektroizolacyjnych, uszczelek w silnikach spalinowych i o produkcji gum,

15. Co to jest nawęglanie i jaki jest cel tej obróbki?

Proces nasycania warstwy powierzchniowej stali węglem w celu otrzymania twardej powierzchni, odpornej na ścieranie. Nawęglaniu poddajemy powierzchnie narażone na ścieranie (powierzchnie kół zębatych). Do nawęglania używamy stali niskowęglowej, która nawęglana jest przez dyfuzję węgla (w wysokiej temperaturze przez dłuższy okres czasu). Podczas nawęglania możemy otrzymać lepsze efekty niż przy hartowaniu. Wadą jest to, że element, który wchłania węgiel zmienia wymiary. Proces ten nie nadaje się do obróbki materiałów wykończeniowych.

Zestaw 2

1. W jakiej strukturze występuje żelazo?

Alfa i gamma

2. Podać i opisać rodzaje wiązań atomowych.

- kowalentne (homeopolarne) - występują między atomami tego samego pierwiastka, uwspólnienie elektronów walencyjnych, kryształy, bardzo mocne,

- jonowe - łączy atomy różnych pierwiastków, brakujący elektron przenoszony jest z jednego pierwiastka do drugiego, oporność elektryczna i cieplna,

- van der Waalsa - dipole elektryczne; polimery, woda,

- metaliczne - sieć dodatnich jonów w gazie elektronowym, duża przewodność elektryczna

3. Co to jest tombak?

Stop miedzi z cynkiem zawierający ponad 72% miedzi, przypomina barwą złoto, w PN figuruje jako M85

4. Wyjaśnić oznaczenie St3SU.

Stal konstrukcyjna zwykłej jakości o zawartości węgla 0,3%, spawalna, odporna na udarność,

5. Co to jest hartowanie?

Zabieg cieplny składający się z dwóch następujących po bezpośrednio sobie operacji - nagrzewania i szybkiego chłodzenia; stal węglową lub nisko stopową nagrzewa się do temperatury, w której jest ona w stanie austenitycznym, gwałtownie chłodzi, wówczas rozpuszczony cementyt nie zdąża wydzielić się z powrotem i powstaje martenzyt; martenzyt ma objętość o 1-1,5 % większą od austenitu co powoduje ogromne naprężenia, w wyniku których powstają odkształcenia i pęknięcia,

6. Wymienić 3 rodzaje materiałów termoizolacyjnych z tworzyw sztucznych.

- pianka poliuretanowa - skład: żywica poliuretanowa, stabilizatory, katalizatory i CO₂;

- styropian - spieniony poroforem polistyren;

• spieniony PE- tańszy od poliuretanu, c.o. i c.w.u. - thermaflex,

• pianka mocznikowa form- i fenyloaldechydowa,

• spieniony kauczuk - gorszy od PE, do 300⁰C, izolacja rur, np. Rur miedzianych w kolektorze słonecznym prof. Wojdygi :)

7. W jakich warunkach wytwarza się PCW (winidur)?

W 1700C, obróbka plastyczna: walcowanie, wyciskanie, prasowanie,

8. Jaka jest maksymalna temperatura palnika acetylenowo-tlenowego?

3200

9. Co to są silikony?

Patrz zestaw 1 punkt 6

10. Wymień rodzaje połączeń nierozłącznych.

• spawane,

• zgrzewane,

• lutowane,

• skurczowe,

• wtłaczne,

• nitowe,

11. Co to są węgliki spiekane (widia)?

Połączone ze sobą kobaltem, prasowane i spiekane pod dużym ciśnieniem i w wysokiej temperaturze węgliki wolframu, tytanu, molibdenu i wanadu; cechy: bardzo wysoka twardość i odporność na ścieranie nawet w 1000⁰C, duża kruchość, wysoka cena; zastosowanie: skrawanie białego żeliwa, hartowanej stali, porcelany i szkła; narzędzia do przeróbki plastycznej,

12. Wymień kilka wyrobów z ceramiki tradycyjnej.

Kafle, cegły szamotowe, glazura, terakota.

13. Co to jest konstantan?

Stop niklu i miedzi, duża oporność właściwa (zmieniająca się nieznacznie w wysokich temperaturach, żaroodporność, maksymalna temperatura robocza 500 - 600 ⁰C; zastosowanie: oporniki, termoogniwa, przewody kompensacyjne,

40% Ni, 58,5% Cu, 1,5% Mn

14. Wymień rodzaje żeliw

- białe - węgiel to cementyt (nie ma grafitu), bardzo twarde i kruche

• szare - znaczna część węgla występuje w postaci grafitu (płatkowy);

• perlityczne,

• ferrytyczne,

• perlityczno-ferrytyczne,

- sferoidalne - znaczna część węgla występuje w postaci grafitu (kulisty);

zawiera 0,03 -0,08% Mg (stąd kuliste cząstki grafitu);

• ciągliwe - grafit kłaczkowaty; otrzymuje się je przez obróbkę cieplną żeliwa białego

15. Co to jest poli(metakrylan metylu)?

Pleksiglas - termoplast, przezroczysty, łatwo daje się kształtować, polerować, obrabiać mechanicznie, jest odporny na działanie światła, wody, rozcieńczonych kwasów, zasad, alkoholu,

Zestaw 3

1. Co oznacza symbol 0H23N28M3TCu?

Stal kwasoodporna, zawierająca 23% chromu, 28% niklu, 3% molibdenu, 1% tytanu.

2. Wymień rodzaje korozji w instalacjach miedzianych

- środowiskowa - spowodowana działaniem NaCl, SO₂, CO₂, H₂S;

- erozyjna - na kolankach i zwężkach, spowodowana dużym przepływem i odrywaniem warstwy patyny;

- selektywna (odcynkowanie) - rozpuszczanie cynku;

• elektrochemiczna - ogniwo galwaniczne, gdy w jednej instalacji współpracuje miedź, cynk i stal,

• wżerowa - uszkodzenie patyny przez zanieczyszczenia mechaniczne znajdujące się w instalacji,

3. Co to jest stal uspokojona i nieuspokojona?

Stal uspokojona - odtleniona, nie następuje wydzielanie gazów, odtlenianie za pomocą Si, Mn i Al, w górnej części wlewka znajduje się jama usadowa spowodowana skurczem stali podczas krystalizacji, stanowi odpad 15 - 18 %,

Stal nieuspokojona - odtleniona tylko w takim stopniu, aby reakcja wydzielania CO rozpoczęła się z chwilą wlania do wlewnicy; krzepnięciu wlewka towarzyszy intensywne wydzielanie gazów; w zakrzepłym wlewku powstają liczne pęcherze; silna segregacja siarki, fosforu i węgla,

4. Wyjaśnić oznaczenia St3N, K18, MSt4X.

St3N - stal konstrukcyjna zwykłej jakości, przeznaczona do nitowania, o zawartości węgla 0,3% ,

K18 - stal kotłowa, Re=450-500, o średniej zawartości węgla 0,18%.

MSt4X - stal konstrukcyjna zwykłej jakości, o zawartości węgla 0,4% ,o sprawdzonym składzie chemicznym, nieuspokojona,

5. Różnica między staliwem i żeliwem.

Staliwo - stal odlewana bezpośrednio do formy o zawartości węgla 0,1 - 0,6 %; stopowe i węglowe;

Żeliwo - stop żelaza z węglem zawierający od 2% do 6,67% węgla oraz domieszki metaliczne, głównie krzem, mangan, fosfor, siarka;

- szare,

- białe (bardzo twarde, odporne na ścieranie),

- sferoidalne,

- ciągliwe,

6. Co to są stale szybkotnące?

Stal zachowująca twardość i zdolność skrawania przy szybkościach skrawania i grubościach wióra, wywołujących nagrzewanie się narzędzi do 600⁰C; wysoko- i niskostopowe,

7. Co oznaczają symbole M58, B7, AK12?

M58 - mosiądz, stop miedzi z cynkiem (tombak); zawiera 58% Cu,

B7 - brąz, zawiera 7% Sn, stosowany w postaci drutu na siatki i sprężyny; odporność chemiczna,

AK12 - Al.Si12CuNiMg - stop aluminium z krzemem, tzw silumin

8. Różnica w budowie polimerów, polietylenu i teflonu

PE i PTFE należą do termoplastów,

PE (C₂H₄)_n - charakteryzuje się liniową, rzadziej rozgałęzioną budową makrocząsteczek, między cząsteczkami nie ma wiązań sieciujących; słabe wiązania van der Waalsa - podczas ogrzewania topią się, a więc PE mięknie i płynie podobnie jak lepka ciecz, po ochłodzeniu twardnieje ponownie; d = 0,92g/cm³, brak smaku i zapachu

PTFE (C₂F₄)_n - budowa liniowa, biały woskowy proszek, d = 2,1-2,3 g/cm3, temperatura topnienia 327°C, odporny chemicznie,

9. Co to jest cermetal i jakie jest jego zastosowanie?

Spiek ceramiczno - metalowy stosowany do wyrobu narzędzi skrawających, charakteryzuje się dużą żarowytrzymałością i twardością,

10. Co to jest martenzyt?

drobnoziarnista mikrostruktura stali; bardzo wytrzymała; powstaje na skutek gwałtownego chłodzenia stali węglowej lub niskostopowej nagrzanej do temperatury, w której jest w stanie austenicznym; przemiana cementytu w martenzyt,

11. Co to są tworzywa chemoutwardzalne?

należą do polimerów termoutwardzalnych (duroplastów) utwardzanych za pomocą środków sieciujących (wiązania sieciujące mogą tworzyć się wskutek ogrzewania lub środków chemicznych); cechy: nierozpuszczalność, przy nadmiernym ogrzaniu nie przechodzą w stan ciekły, lecz następuje ich rozkład;

12. Narysuj kształt, żelaza alfa.

Struktura regularna przestrzennie centrowana.

13. Co oznaczają symbole PE, PCW, PP, PS, PU?

PE - polietylen

PP - polipropylen

PCW - polichlorek winylu

PS - polistyren

PU - poliuretan

14. Podstawowe materiały stosowane w technice.

metale żelazne i nieżelazne oraz ich stopy, stellity i węgliki spiekane, tworzywa sztuczne, ceramika, drewno, szkło, guma,

15. Guma mikroporowa

lateks - elastomer zbudowany z długich, liniowych, pozwijanych i wzajemnie splątanych cząsteczek, pod wpływem sił rozciągających następuje rozwijanie się cząsteczek oraz ich ślizganie się po sobie, ?????????

Zestaw 4

1. Co to jest klingerit?

AK - materiał uszczelniający azbestowo-kauczukowy, stosowany do pary wodnej;

2. Podać i opisać rodzaje wiązań atomowych.

Zestaw 2 punkt 2

3. Co oznaczają symbole A10, MSt3YS, Zl25?

A10 - stal automatowa; zastosowanie: wyrób w automatach drobnych części tocznych, jak śruby, nakrętki; cechy: dobra skrawalność, niejednorodność struktury, obniżone cechy wytrzymałościowe,

MSt3YS - stal konstrukcyjna zwykłej jakości, o ustalonym składzie chemicznym, półuspokojona, spawalna, o zawartości 0,3% węgla.

Zl25 - żeliwo o Rm=250MPa; najczęściej stosowane w inżynierii środowiska, w instalacjach do 1,6 Mpa i 150⁰C,

4. Co oznaczają symbole AK11, BB6.

AK11 - Al. + Si, silumin

BB6 - berylowy stop brązu o zawartości 6% berylu,

5. Jakie właściwości charakterystyczne mają elastomery?

Elastomery to tworzywa polimeryczne, które charakteryzują się pod dużym odkształceniem prawie natychmiastowym powrotem do postaci pierwotnej, mają duże właściwości wytrzymałościowe, elastyczne,

6. Co to jest styropian?

styropian - spieniony poroforem polistyren;

7. Co to są silikony?

Zestaw 1 punkt 6

8. Co to jest kamionka?

Tworzywo ceramiczne produkowane z gliny kamionkowej, z ewentualnym dodatkiem złomu kamionkowego i topików. Ma barwę od białej do brązowej, wytrzymałość na ściskanie do 800MPa, wytrzymałość na rozciąganie do 150MPa, niektóre gatunki odporne są na działanie kwasów, dużych ciśnień, zastosowanie: rury kanalizacyjne, przewody, wyroby sanitarne.

9. Podaj oznaczenia złota, srebra i miedzi.

Au, Ag, Cu

10. Co to są stale szybkotnące?

Zestaw 3 punkt 6

11. W jakiej strukturze krystalicznej występuje żelazo?

Alfa i gamma.

12. Co to jest stal żaroodporna?

duża odporność na korozyjne działanie w wysokich temperaturach gazów spalinowych,

13. Co oznacza symbol H13N4G9?

Stal chromowa niskostopowa o zawartości węgla nie przekraczającej 0,1%, 13% chromu, 4% niklu, 9% manganu.

14.Jakie tworzywa sztuczne są wytwarzane z surowców naturalnych?

Guma - z mleczka lateksowego,

celuloid - celuloza,

kazeina (guziki) - białko,

15. Jaka jest różnica między staliwem i żeliwem?

Zestaw 3 punkt 5

SŁOWNICZEK

segregacja - utworzony podczas krzepnięcia niejednorodny skład stopu,

polimery - większość polimerów ma budowę amorficzną, w której długie cząsteczki są pozwijane podobnie jak kawałki sznurka znajdujące się w worku,

Podstawowe opracowanie tematów - Ula i Rafał,

Poprawki i materiały dodatkowe - PascaL, Behemot

Część opracowanych pytań jest znacznie rozbudowana a prof. Wojdyga nie wymaga aż tak wiele :)

Opracowanie opiera się na wykładach prof. Wojdygi, książce “Wstęp do inżynierii materiałowej” Marka Blicharskiego i “Poradniku mechanika”.

UWAGA: TO OPRACOWANIE NIE GWARANTUJE ZDANIA EGZAMINU! ZAJRZYJ DO ZESZYTU Z WYKŁADÓW!

W RAZIE WĄTPLIWOŚCI ZAJRZYJ TEŻ DO SŁOWNIKA ORTOGRAFICZNEGO. :>

8

---