1.Rodzaje wiązań atomowych w met. - a) jonowe (heteropolowe) - powstają między dwoma różnoimiennymi jonami. Każdy z nich otrzymuje konfiguracje elektronową poprzez przyłączenie elektronów walencyjnych. Jeden atom przez drugi np. atom Na po dodaniu elektronu walencyjnego 2S² uzyskuje konfigurację poprzedzającego go neonu (2S² 2P⁴) cząsteczka z wiązaniem jonowym jest elektrycznie obojętna, ale posiada dwa bieguny (dipol). Mogą się one łączyć z przeciwnymi biegunami tworząc większe zespoły
i kształty. b) atomowe (kowalencyjne, komopolowe) - wiązanie te występuje między atomami tego samego rodzaju; powstają dwa elektrony walencyjne, z których każdy należy do atomu. Energia wiązania atomowego wynosi ok. 600-1000 kJ/kmol. DIAMENT - bezbarwny, przezroczysty, bardzo trwały, nie przewodzący prądu. c) metaliczne - dużo liczba blisko ułożonych siebie atomów. Metale zbudowane są z dodatnich jonów, znajdujących się w węzłach sieci przestrzennej i elektronów wypełniających przestrzenie miedzy węzłowe. Elektrony te nie są związane z innymi, lecz mają swobodę poruszania się. Energia wiązania : 200-300 kJ/kmol. Występuje w tworzywach metalowych. d) van der Vaalsa - występują w gazach szlachetnych, cząsteczkach gazów rzeczywistych (H₂ N₂ O₂). Siły przyciągania powstają, gdy obojętny atom lub cząsteczka staje się chwilowym dipolem, tzn. gdy jego struktura elektronowa jest chwilowo niesymetryczna. Wywołuje to określone zmiany rozkładu e w obszarze sąsiedniego atomu i staje się również chwilowo dipolem. Siły te występują przy sporych odległościach między atomami lub cząsteczkami. Energia wiązania: 4 - 20 kJ/kmol. Kryształy, których nić przestrzenna jest wynikiem działania sił van der Vaalsa są przezroczyste i zabarwione, nie przewodzą prądu.

2.Wykres układu dwustopniowego w stałym stanie - całkowity brak rozpuszczalności

AEB - likwidus, DEC - solidus

Na AE przy schłodzeniu zaczynają wydzielać się z cieczy kryształy metalu A, a na l. EB kryształy metalu EB. Na l. DEC z cieczy
o składzie E wydzielają się jednocześnie bardzo drobne kryształy A i B tworząc mieszaninę zwaną eutektyką, tzn. łatwo palną, a stop o tym składzie - stopem eutektycznym. Stop odpowiadający linii DE to stop podeutektyczny, a pozostałe to stopy nad eutektyczne.
W pierwszym przypadku na tle eutektyki występuje kryształ A, w drugim sama eutektyka, trzy na linii eutektyki jest kryształ ... B. Taki wykres jest na ... stopów bizmutu-radanu. (?)

3.Wzajemnie rozpuszczalne bez ograniczeń

Skł.:A,B

Fazy: L+α, α.

Składniki rozpuszczają się bez ograniczeń w stanie ciekłym bez ograniczeń nie tworząc ze sobą zw. Organicznych
i międzymetalicznych. Możliwe jest tylko współistnienie tylko dwóch faz ciekłego L i stałego α. Ponieważ nie mogą istnieć jednocześnie 3 fazy, to nie może jednocześnie odbywać się krystalizacja przy stałej temp. więc brak linii poziomej. Obszary : L - ciecz, L+α - jednocześnie ... cieczy i kryształów roztworu stałego. α - kryształy, AB - górna likwidus, AB - dolny likwidus. Pomiędzy początkiem a końcem krystalizacji stop składa się z 2 faz. Układ złożony z 2 składników, 2 faz jest jednozmienny tj. jeśli zmienia się temp. zmieniają się również zawartości składników w fazach każdej temperaturze odpowiadają ściśle określone składy faz.

4.Omówić układ żelazo-cementyt. Opisać struktury żelaza przy przemianie eutektoidalnej i eutektycznej

Układ żelazo-cementyt:

Składniki strukturalne, jednofazowe (ferryt, austenit, cementyt)

Dwufazowe (perlit, ledeburyt)

• Ferryt ma budowę komórkową w której granice ziaren ujawnia się przez trawienie. Nadaje ono różne zabarwienie zależne od orientacji krystalograficznej.

• Austenit w stalach węglowych istnieje w stanach równowagi tylko w wysokich temp. Badamy go za pomocą mikroskopu próżniowego ma on również budowę komórkową bardziej regularną niż ferryt, charakterystyczne jest dość liczne występowanie kryształów bliźniaczych.

• Cementyt dzielimy na pierwotny i wtórny, pierwotny krystalizuje się w stopach zawierających 4,3%C na skutek zmniejszającej się ze spadkiem temp. rozpuszczalności węgla w ciekłym żelazie(linia CO).Wtórny cementyt wydziela się z austenitu na skutek zmniejszającej się ze spadkiem temp. rozpuszczalności węgla w żelazie y(linia FS). Istnieje także cementyt trzeciorzędny-wydziela się z ferrytu na skutek zmniejszającej się ze spadkiem temp. rozpuszczalności węgla w żelazie a (linia PQ)

• Perlit eutektoidalna mieszanina ferrytu i cementytu zawiera 0,8%C tworzy się w temp. 273⁰C.Pod mikroskopem ferryt i cementyt mają jasne zabarwienie ale gdy są razem tworzą ciemne płytki, własności mechaniczne HB=220*260,RM=700*800Mpa

• Ledeburyt eutektyka o zawartości 4,3%C tworzy się z roztworu ciekłego w temp.1147⁰C,jest mieszaniną austenitu i cementytu. W miarę obniżania temp. do 723⁰C austenit przemienia się w perlit poniżej temp.723⁰C ledeburyt stanowi już mieszaninę perlitu
  i cementytu jest to ledeburyt przemieniony-charakterystyczny składnik żeliw białych.

5.Podział stali węglowych ,właściwości mechaniczne

Stale węglowe to stale, w których główny wpływ na własności ma węgiel. Pozostałe składniki występują tylko w niewielkich ilościach i pochodzą z procesów metalurgicznych związanych z otrzymywaniem stali. Należą do nich mangan i krzem, niewielkie ilości niklu i chromu, pochodzące ze złomu oraz traktowane jako zanieczyszczenia fosfor i siarka. Stale węglowe dzielimy ze względu na zastosowanie: 1)stale konstrukcyjne, 2)stale narzędziowe, 3)stale o szczególnych własnościach

Ad1) dzielimy je na: a)stale zwykłej jakości. Mają one największą ilość zanieczyszczeń tzn. S i F. Oznacza się je: St0, St1, St2, St7. Cyfra po literach nie oznacza zawartości węgla ale kolejny numer wraz ze wzrostem jego zawartości. Gdy na początku stoi litera M oznacz to że stal ma określony skład chemiczny. Litery po cyfrach oznaczają: X-stal nieuspokojoną, Y- stal półuspokojona, J- stal odporna na starzenie, U-gwarantowana wytrzymałość na udarność, G- podwyższona zawartość manganu, Cu- pewna zawartość miedzi, S- stal spawalna. Wśród tych stali są stale do zadań specjalnych: St42K-okręty, St36K-kotły, R35-rury b)stale wyższej jakości, zaw. S i P<0,04%. Oznaczenie: liczba dwucyfrowa oznaczająca średnią zawartość węgla w setnych %. Przed liczbą nie ma litery 05,08,10,20,30,35,55. Najbardziej popul.15,35,45. Zastosow: części maszyn podlegające obróbce cieplnej, cieplno-chem, lub plast. na zimno c)stale najwyższ. jak. 2 rodz.D55A,D66A. Litera D oznacza drut. Produkuje się z niej druty patentowane, mające zastosowanie do wyrobu lin np. w windach, wyciągach.

Ad2) Duża odporność na ścieranie, dobre znoszenie obciążeń bez odkształceń plastycznych. Dzielimy na płytko hartujące się
i głęboko hartujące się. Płytko-narzędzia do 25 mm. Zawartość C w tych stalach:0,5-1,3%.Służą do wyrobu narzędzi skrawających, do obróbki plast, przyrz. pomiar.

Ad3)różnią się skł. chem. od pozostałych. Wyróżnia się automatową-obróbka skrawaniem na automatach, magnetycznie miękka.

5. Podział stali węglowych zasady oznaczania stali, właściwości mechaniczne stali węglowych podać sposób klasyfikacji
i oznaczeń stali węglowych i nisko stopowych

1.Stale zwykłej jakości St0, St1,St 2...St 7 dwie + 1 cyfra określona wytrzymałość jeśli przed tym symbolem stoi litera M to stan ma określony skład chemiczny np. MS t2 inne symbole na końcu: X stal nieuspokojona np. MS t2X, Y- stal pół uspokojona MSt2Y brak tej litery stal uspokojona np. MS2, U gwarantowana wytrzymałość na udarność, G podwyższona zawartość magnezu, Cu pewna zawartość miedzi, J stal odporna na starzenie, S stal spawalna, bez litery M na początku, a z symbolem na końcu np. St25X określa wytrzymałość i skład chemiczny. Cyfra po dwóch literach nie oznacza zawartości węgla, lecz kolejny numer wraz ze wzrostem zawartości węgla. St2- 015%340420R_M [MPa] St3 0,22 380-470, St4 0,26 420-520, St5 0,30 500-620, St6 0,35 600 -720, St7 0,55 700-850. Stale do zadań specjalnych St 410- stal do budowy okrętów. St 450-0 okrętowa St36 K- stal do budowy kotłów Re 230 St 41K St45 K- K kotłowa Re 260 Re 280 R 35 R36 stal do wyrobu rur K10 i K18 rury kotłowe Re 410-500 i 450-550 stal: St36 K dla 400^oC Re 100 dla 300^oC Re 140 200^oC Re 190 St 49 K 120 160 210 St 45 K 140 180 230 następuje spadek Re wraz ze wzrostem temp.

2.Wyższej jakości stale węglowe konstrukcyjne znak- liczby dwucyfrowe określające średnią zawartość węgla w setnych częściach procenta (15, 20, 35, 45) brak litery przed liczbą < 0,04%. Stal: 10 Re 340 -450 Re 210 A_s30% 10X 320-450 190 30%; 10 (hartowane) 420-650 250 19%; 15 380-500 230 27%; 15G 420-520 250 26%

3.Najwyższej jakości. Zawartość << od 0,04 % dwa rodzaje: D55 A , D65A produkuje się z niej druty patentowane D- drut, 55 zawartość węgla stosowane są do wyrobu lin np. windy, wyciągi itp.

Podział stali ze względu na zastosowanie: 1 zawartość C 0,02% Rm=100MPa Re=500MPa

2.ARMCO dobre własności magnetyczne, jest miękkie A_s=40-50% Z=70-80% 3. C=0,15% stal miękka może mieć domieszki Mn, Si, S, P, nadaje się do kucia na zimno i jest spawalna produkuje się z niej blachy i drut. 4. C=0,15-0,3% jest to stal miękka powszechnego zastosowania stosowana w budownictwie przy budowie maszyn, odporna na pękanie. Rm=500MPa ma dobra orbitalność, plastyczność, jest tania można ją poddawać obróbce cieplnej i cieplno chemicznej. 5. C=0,3-0,6% stal średnio węglowa Rm>500MPa wada- spada wytrzymałość na udarność. Produkuje się z niej wały korbowe, osie, koła zębate, koła wagonów kolejowych, są wytrzymałe na ściskanie. 6. Zawartość C=0,6-1,4% stal narzędziowa a) C=0,6-0,9 % produkuje się z niej sprężyny, narzędzia do obróbki drewna, lemiesze przy pługach, zęby przy kosiarkach. b) C=0,9-1,2% świdry, piły, frezy, wiertła, kilofy c) C=1,2-1,5% narzędzia do obróbki stali: frezy, noże tokarskie, rozwiertaki, narzędzia pomiarowe, ostrza do żyletek

6.Podać sposób klasyfikacji i oznaczeń stali węglowych i niskostopowych

Stale stopowe można klasyfikować wg cech struktury w stanie równowagi, struktury po chłodzeniu w powietrzu, składu chem
i zastosowania.

1)Klasyfikacja wg struktury w stanie równowagi strukturalnej

a)stale podeutektoidalne, w których jednym ze składników struktury jest wolny feryt (C<0,8%)

b)stale eutektoidalne o strukturze perlitycznej(C około 0,8%)

c)stale nadeutektoidalne, w których strukturze występuje cementyt wtórny i inne węgliki(0,8%<C<2,0%)

d)stale stopowe ledeburytyczne, w strukturze tych stali występują węgliki pierwotne, wydzielone z ciekłej stali podczas krzepnięcia (nie więcej niż2%)

2)klasyfikacja stali wg struktury po chłodzeniu w powietrzu

pediryczna: mała zawartość w stali pierwiastków stopowych

martenzytyczna: więcej pierwiastków stopowych

:najwięcej pierwiastków stopowych

3)klasyfikacja wg składu chem.

stale niklowe, chromowo-niklowe, chromowo-niklowo-molibdenowe itp. Podstawą klasyfikacji jest zawartość w stali odpowiednich pierwiastków stopowych

4)klasyfikacja wg zastosowania:

a)stale konstrukcyjne(maszynowe):dzielą się na stale konstrukcyjne do nawęglania, i ulepszenia cieplnego

b)stale narzędziowe: węglowe, stopowe, szybkotnące

c)stale i stopy o szczególnych własnościach: nierdzewne, żaroodporne, odporne na działanie ciepła, odporne na zużycie, o szczególnej rozszerzalności liniowej, o szczególnych właściwościach magnetycznych i elektrycznych

7.Oznaczanie żeliw i staliw - Staliwo: stal odlana do formy odlewniczej. Wykonywane jest to wtedy, gdy odlewy żeliwne mają za małą wytrzymałość. Staliwo jest zawsze nie uspokojone, po odlaniu zawsze struktura gruboziarnista. W celu otrzymania struktury drobnoziarnistej należy poddać je obróbce cieplnej. Oznaczanie staliw: 2 cyfry + litera L. (np. 50L, 20L) Cyfry oznaczają wzrastającą zawartość C w staliwie. Największe zastosowanie w armaturze ciepłowniczej ma staliwo 25L (wg norm PIN GS25) i można je stosować do temp. 20^oC i p=4MPa. Żeliwo - Zawartość C - 2,2-3,6%. Dzieli się je na szare, białe, sferoidalne, ciągliwe. Żeliwa charakteryzują się dobrymi właściwościami odlewniczymi, złymi wytrzymałościowymi. Oznaczenia żeliw: liczba po symbolu oznacza ciśnienie Rm np. 210 Rm=100MPa. a)żeliwo szare: stop zawierający co najwyżej 0,8% C związanego w postaci cementytu,
a pozostałą ilość w postaci grafitu płatkowego. z110-z140 z krokiem co 5; masowo produkowane cienkościenne odlewy nie przenoszące obciążeń, np. ruszty, płyty, grzejniki co. b) żeliwo białe - jest twarde HB<550. Bardzo odporne na ścieranie, zachowuje te cechy do temp. przekraczających 400^oC, ze względu na własności ma ograniczone zastosowanie do odlewów odpornych na ścieranie, nie wymagających większej obróbki skrawaniem (np. wykładziny, ......, przenośniki materiałów sypkich, kule młynów kulowych, klocki hamulcowe). c) żeliwo sferoidalne - żeliwo szare, zwykłe lub stopowe zawierające max 0,8% C, związanego
w postaci cementytu, a pozostałą ilość w postaci grafitu kulkowego, np. 2SL=15 (2S-żeliwo sferoidalne, P-w osnowie perlitycznej ... Rm=150MPa) (Zsl=05 - F - W osnowie ferrytycznej (?) 0,5 wydłużenie A5=5%). Zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym - wałki rozrządu, korbowdy, części ukł. Kierowniczego, części arm. Przemysłowej, walce hutnicze). d) żeliwo ciągliwe - żeliwo uplastycznione zabiegiem obróbki cieplnej (grafityzowane), albo cieplno-chem. (...) zawierające wolny C w postaci tzw. węgla żarzenia. 2CC - szare 2CD- białe np. 2C 3006 (Rm=300MPa, A5=6%), 2CB4504 (Rm=450MPa, A5=4%). Oznaczanie wg norm niemieckich - GG - ż szare (GG25 Rm=250MPa), GGG - ż. sferoid. (GGG403 Rm=400, A5=3%), GT(?) - ż. ciągliwe. Właściwości żeliwa: węgiel poprawia skrawalność, łatwy poślizg; węgiel w postaci grafitu zawarty w żeliwie tłumi drgania. Żeliwo jest mało wrażliwe na wady powierzchniowe i zjawiska korbów(?), odporne na korozję.

8.Jakie materiały stosowane są do wykonywania armatury ciepłowniczej. Podać zakres zastosowania i właściwości

Armaturę można wykonywać z mosiądzu, brązu, żeliwa lub staliwa, o niższych właściwościach mechanicznych. Żeliwo szare Tmax=300⁰C, żeliwo ciągliwe Tmax=400⁰C, stal węglowa zwykłej jakości Tmax=300⁰C, stal węglowa wyższej jakości Tmax=450⁰C, stal 18M Tmax=300⁰C, staliwo L20HM Tmax=510⁰C,staliwo L21HMF Tmax=540⁰C

9.Podać w jakich stanach występuje węgiel w różnych rodzajach żeliw.

żeliwa dzielimy na białe (węgiel występuje w postaci cementytu), szare (węgiel występuje w postaci grafitu płytkowego, sferoidalne (węgiel w postaci kulek grafitowych), ciągliwe (poprzez wyżarzanie żeliwa białego węgiel występuje w postaci grafitu kłaczkowatego)

Żeliwo: stop żelaza z węglem (>2%C) przeznaczony na odlewy.

• Dobra lejność

• Skurcz odlewniczy

• Żeliwo białe 1,6- 2,1%

• Żeliwo szare 0,6- 1,1%

Spawalność:

• białe - trudno spawalne

• szare - dobrze spawalne

• kruche - wada

• dobra zdolność tłumienia drgań (5x większa niż stali)

Stal uspokojona

Wady

• silna segregacja

• skłonność do starzenia

Zalety

• niewielka jama skurczowa

• wysoka wydajność

Stal stopowa

Jeżeli zawiera powyżej 0,5% Si, 0,8%Mn, 0,1%Al lub Ti, 0,25% Cu lub jakieś inne metale to jest to stal stopowa. Jeżeli zawiera ww. wartości metali to jest to jest to stal niestopowa.

Staliwo

• stop żelaza z węglem (do ok. 1,5%) w stanie lanym przeznaczone na odlewy

• duży skurcz odlewniczy

• temp. odlewania 1600-1700°C

• staliwa niskowęglowe (do 0,2%) i niektóre wysokostopowe - zła lejność (wraz ze wzrostem zawartości węgla poprawia się lejność)

• własności fizyczne i chemiczne jak stali o tym samym składzie

• właściwości mechaniczne nieco mniejsze

• wytrzymałość na pełzanie często większa

• dobra zdolność tłumienia drgań (5x większa niż stali)

Stal nieuspokojona

• wydzielają się w niej gazy (wygląd wrzącej cieczy)

• nieznana segregacja

• brak starzenia

• lepsze własności podczas rozciągania

• duża jama skurczowa - mała wydajność

Oznaczenie stali stopowych

Oznaczenia składają się z wielu liczb (jedno i dwucyfrowych) i liter wskazujących skład stali z określona dokładnością. Każdy pierwiastek oznacza się literą N -nikiel, H -chrom, W- wolfram, M - molibden itd. Liczba na początku znaku (przed literami) wskazuje przeciętną zawartość węgla w setnych częściach procenta. Liczby stojące po literach oznaczają zaokrągloną zawartość pierwiastka stopowego (w razie zawartości mniejszej) lub ok. 1% liczby nie podaje się , a przy ok.2% stawia się liczbę dwa itd...

11.Opisać proces produkcji stali a następnie sposoby otrzymywania stali nierdzewnych. Podać właściwości stali nierdzewnych
i ich zastosowania.

W przyrodzie nie spotykamy czystych metali tylko ich pochodne w postaci tlenków, węglanów i siarczków. Związki te wymywane są ze skały płowej. Najpierw należy oddzielić żelazo od skały i zredukować do stanu metalicznego. Następnie domieszkuje się je
i uzupełnia odpowiednią ilością węgla. Proces ten podzielony jest na 3 podprocesy:

1)Oddzielanie mechaniczne za pomocą elektromagnesu, zanurzenie w wodzie ponieważ ruda jest lżejsza. Redukcja masy rudy poprzez spiekanie na ruchomym ruszcie.

2)flotacja, odzyskanie rudy i innych pierwiastków

3)produkcja-wytapianie w wielkim piecu.

Procesy chemiczne podczas produkcji:

3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2+ciepło

Fe3O4+CO→3FeO+CO2+ciepło

FeO+CO→Fe+CO2+ciepło

CO2+C→2CO+ciepło

Dziennie trafia do pieca ok.2500t rudy,250t węgla,500t koksu,60kg oleju opałowego,3*10⁶powietrza, 2500m³ILO.Przy temp.ok.1700⁰C otrzymuje się1000t surówki i gaz wielkopiecowy. Metodą ciepłego odlewu surówka przerabiana jest na stal. Następuje usunięcie nadmiaru węgla i zanieczyszczeń przez utlenianie (sprężone powietrze).Surówka trafia do gruszki, suszenie stali usuwanie węgla. Stal uszlachetniona produkowana jest w piecu indukcyjnym bez styku z powietrzem i gazem.

Stale odporne na korozję- jest to związane z działaniem chromu. Odporność stali na korozję nosi nazwę pasywacji. Stale takie zawierają 12-14% chromu i niklu. Pasywacja to pokrycie stali bardzo cienką szczelnie przylegającą i odporną na korozję warstwą tlenków, chodzi o zmianę potencjału elektrochemicznego metalu lub stopu na bardziej dodatni.

Stal nierdzewnaOH13- odporna jest na korozję wody, działanie zasad, rozcieńczonych kwasów i gorących par, odporna na korozję stal spawalna, stosowana do produkcji łopatek turbin i nakrętek. Stal spawalna odporna na kwas azotowy, stosowana w mleczarstwie i cukiernictwie.HH8NOT stal odporna na korozję atmosferyczną, działanie zasad i kwasów spawalna w osłonie organicznej, stosowana w wymiennikach typu Jad, aparatura chemiczna, katalizatory, przemysł spożywczy.

12.Stale żaroodporne, żarowytrzymałe.

Żaroodporność to cecha metalu na utlenianie. Przy wysokich temp. żelazo z tlenem tworzy tlenki które są przepuszczalne dla dyfuzji tlenowej. Jeśli do żelaza dodamy Cr, Al, Si to powstaną Cr₂O₃,Al₂O₃,lubSiO₂. Tlenki te są szczelne i tlen nie ma dalszego dostępu. HS M: Wykonujemy elementy kotłów parowych. Łopatki turbin, elementy urządzeń do prod. ropy naftowej. Zawiera ~ 5%Cr do1% Molibdenu. Żaroodporność do 6000C, żarowytrzymałość do ~500⁰C.

H26N4:żaroodporność do ~11000C wykonujemy elementy pieców przemysłowych i prażalniczych.H18N9S: żaroodporność ~8500C, żarowytrzymałość ~6000C, wykonujemy z niej armaturę ciśnieniową dla energetyki i ciepłownictwa. 50H20019N4: są to stale zaworowe stosowane w silnikach, żaroodp. do ~9000C,zawartość węgla ok.0,5%. Żarowytrzymałość- zdolność materiału do przenoszenia obciążeń w wysokich temp. Wielkości naprężenia które powoduje zniszczenie materiału w wys. temp. zależy od czasu działania obciążenia i wysokości temp.

13.Obróbka cieplno-chemiczna stali. Opisać sposoby tej obróbki i cele. Proces nawęglania.

Poddajemy elementy maszyn które są narażone na działanie sił zewn. powierzchni np. ściskanie. Możemy uzyskać lepsze efekty niż w przypadku hartowania. Używamy do tego procesu stali niskowęglowej (0,3-0,6%) rys.1 2CO→CO₂+C. Teraz stosujemy nawęglanie poprzez gazy i propan butan C₂H₂→H₂+2C.Po nawęglaniu mamy(1,0-1,2%C).Wadą jest to że element który wchłania węgiel zmienia wymiary. Proces ten nie nadaje się do elementów wykończonych bo musimy je potem ponownie obrabiać mechanicznie. Temp. nawęglania 800,900,1000^oC. Azotowanie-efekt jest taki sam jak przy nawęglaniu. Nadaje się do elementów gotowych, temp. azotowania 500-600⁰C .NH₃→3H+N. Azotowanie stos. by zwiększyć twardość i odporność na ścieranie a także wytrzymałość na zmęczenie. Azotowanie stosuje się w przypadku stali stopowych.

Cyjanowanie. Zaletą jest to że do stali dostarczamy azotu i węgla. Odbywa się w temp.200-300⁰C.

Aluminiowanie. Gdy do stali wprowadzimy 10-15% Al. warstwy wierzchniej to otrzymamy stal żaroodporną (w tłumikach samochodowych). Metoda ta jest droga.0,5mm warstewki wymaga temp.1000⁰C i czasu 12h. Gdy pokryjemy FeB lub Fe₂B to otrzymamy B.

14.Obróbka cieplna stali jej rodzaje i zastosowania.

1.Użażanie ujednoradniające

15.Stale odporne na korozje-nierdzewne

Korozja jest to proces powierzchniowego niszczenia materiału. Czyste żelazo i stale stopowe nie są odporne na korozję. Wprowadzenie do stali innych pierwiastków powoduje zwiększenie odporności na korozję. Nie robi się tego liniowo w przypadku dodania 12%Cr, odporność na korozję zwiększa się poniżej 12%Cr. Stopy żelaza zachowują się jak metale szlachetne, nie utleniają się. Dodatki chromu są skokowe:12%,17%,27%.Stal OH13.Stal nierdzewna odporna na korozją wodną atmosferyczną, odporna na działanie zasad, rozcieńczonych kwasów, gorących par ropy naftowej. Jest to stal spawalna. Stosuje się ją głównie w przemyśle naftowym na wymienniki, zbiorniki, rurociągi. Stal 1H13 spawalna odporna na działanie korozji podobnie do stali OH13 stosuje się ją: łopatki turbin, nakrętki, sworznie, naczynia w gosp. domowym. Stal H17 podobna odporność na korozję, spawalna, odporna na działanie kwasu azotowego. Zastosowanie w przemyśle chem. głównie w produkcji nawozów azotowych, w przemyśle mleczarskim, cukierniczym. Stal 1H18N9T odporna na korozją atmosferyczną, działanie zasad, niektórych kwasów, na korozję międzykrystaliczną. Stal spawalna w osłonie argonowej, zastosowanie: wymienniki typu JAD, rurociągi, aparatura chemiczna, w przemyśle chemicznym i spożywczym, układy wydechowe i katalizatory samochodowe.

17.Metody produkcji rur stalowych bez szwu. Rodzaje szwów i materiałów z jakich są wykonane.

Produkcja: z wlewki robimy walec, następnie jednocześnie z jednej strony wbijamy trzpień a po bokach obracają się walce- by proces odbywał się osiowo. Wykonuje się to w temp 400-500^o C. Z walców o dł. 5m otrzymujemy 12-15 m rury. By zwiększyć lub zmniejszyć średnice rury przeprowadza się kalibrowanie. Rodzaje rur rury ze szwem oznaczamy `S', a bez szwu `B'. Rury mogą być instalacyjne- stal zwykłej jakości w zależności od grubości ścianki (L-lekka, S- średnia, C- ciężka) mogą być stosowane do ciśnieñ 1.6 MPa i temp.200^oC. Są to na ogół rury ze szwem. Przewodowe bez szwu od 2.1 do 4 MPa i t do 300^oC . Mogą być ze stali węglowych R35,R45 lub ze stali stopowych, kotłowych K19-450^oC, K18-475^oC. Stal K10 ma takie parametry jak R35- R_M+350-450, R_r=230, A_r=25%. Rury powinny spełniać określone wymagania: C- sprawdzona szczelność, B- spr. wytrzymałość mechaniczna i szczelność, A- spr szczelność, wytrzymałość mechaniczna i skład chemiczny, G-spr. szczelność i skład chemiczny. Rury konstrukcyjne , żaroodporne, odporne na korozje, specjalnego przeznaczenia (Prace wiertnicze, górnicze). Oznaczenia warstw ochronnych przed korozją: OC- warstwa cynku, LK- lakierowana, ZM- zewnętrzna powłoka asfaltowa, ZM -wewnętrzna powłoka asfaltowa.

18. Jakie parametry określają własności wytrzymałościowe stali.

Wytrzymałość- to wartość, po której przekroczeniu następuje zniszczenie materiału przy obciążeniu statycznym. Wyróżnia się wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie (siły wewnętrzne zredukowane do siły normalnej N, zwrot wektora N do przekroju-ściskanie, od przekroju-rozciąganie), zginanie (siły wewn. sprowadzają się do momentu stycznego), ściskanie (siły wewn. redukują się do siły tnącej T), skręcanie. Wytrzymałość stali określa się zwykle na podstawie wyników statycznej próby rozciągania (RM- wytrzymałość na rozciąganie).

Sprężystość- do zdolność do odzyskiwania pierwotnych wymiarów i kształtu po usunięciu obciążenia zewnętrznego powodującego odkształcenie. Granica proporcjonalności (sprężystości) δH- jest to naprężenie określane doświadczalnie, do którego obowiązuje prawo Hooke'a. Zależność między naprężeniem δ, a wydłużeniem jednostkowym ε charakteryzuje współczynnik sprężystości podłużnej materiału.

Plastyczność- jest cechą przeciwstawną sprężystości. Jest to zdolność materiału do odkształceń pod wpływem działania obciążenia. Stal ma dopiero przy pewnych wartościach naprężeń i odkształceń. Granica plastyczności RE- jest to naprężenie w próbie rozciągania, przy którym następuje wyraźny przyrost wydłużenia próbki bez zwiększania obciążenia rozciągającego. Dla stali niskostopowych i innych, które nie mają wyraźnej półki plastycznej na wykresie zależności δ−ε przyjmuje się umownie R0,2 jako naprężenie odpowiadające powstaniu wydłużenia trwałego ε=0,2%.

Udarność- to zdolność do przenoszenia obciążeń przekazywanych przez uderzenia (typu dynamicznego). Udarność mierzy się pracy potrzebnej do złamania normalnej próbki jednym uderzeniem specjalnego młota. Udarność stali zmniejsza się w niskiej temperaturze.

Twardość- to odporność stali na odkształcenia trwałe podczas działania skupionego nacisku na powierzchnię tego materiału.. Twardość zwiększa się ze wzrostem zawartości węgla w stali, manganu, chromu, niklu. Metody pomiarów twardości: Vickers'a, Rockwella, metodę udarową za pomocą młota Poldi'ego.

Ciągłość- umożliwia walcowanie, wyginanie, prostowanie i skręcanie stali (bez zniszczenia materiału). Ciągłość jest przeciwieństwem kruchości, a miarą jest wydłużenie AS próbki przed zerwaniem, wyrażone w procentach.

19.Metody badań nieniszczących metali : a) metoda radiologiczna : -prom. roentgenowskie i γ - można badać poprawność wykonania połączeń spawanych: obrazy są zarejestrowane na błonie fotograficznej. Wady (jony skurczone, pory, rysy) są widoczne w postaci silniejszego zaciemnienia błony. Aparaty do tych badań są stacjonarne i przenośne z ekranami luminescencyjnymi. b) ultra dźwięki - defektoskopy ultra dźwiękowe. Częstotliwość pracy ultradźwięków powyżej progu słyszalności: 20000 Hz. Metoda ta opiera się na zjawisku piezoelektrycznym. Głowica nadawcza, ew. nadawczo-odbiorcza, wskutek zjawisk piezoelektrycznych emituje ultradźwięki, które przenikają do głowicy odbiorczej, gdzie są przetwarzane na sygnał elektryczny obserwowany na ekranie oscyloskopu. Na podstawie obserwowanego obrazu można wnioskować o napotkaniu defektu ... falę ultradźwiękową. c) rezonans magnetyczny - urządzenie defektoskopowe wytwarza falę stojącego we wnętrzu badanego przedmiotu. Fala ta jeśli napotka na defekt zostaje zakłócona i urządzenie odbiorcze zasygnalizuje to. d) penetracja magnetyczna - na elementach umieszczonych w polu magnetycznym rozsypuje się opiłki metalowe, które w wypadku wystąpienia defektu elementu koncentrują się tworząc zaczernienia w miejscu zaburzenia pola mag. e) prądy wirowe - stosowane do badania wałków lub przedmiotów o podobnym kształcie, które podczas badania wprowadza się w wirowe pole, którego ewentualne zakłócenia na defekcie zostaną zarejestrowane przez czujniki. f) metody penetracyjne : -badanie szczelności instalacji gazowych 1.dla instalacji o niskim ciśnieniu jako penetratora używa się powietrza. 2.Przy wysokim ciśnieniu używa się wody pod ciśnieniem; -badanie przewodów dymowych, spalinowych, wentylacyjnych - metoda nafty i kredy. Smaruje się naftą badaną powierzchnię z jednej strony, a kredą z drugie. W razie wystąpienia nieszczelności na kredzie pojawią się tłuste plamy z nafty; - badanie pow. przy użyciu przetratorów (?) powierzchniowych - badaną powierzchnię spryskuje się penefratem (?) i po chwili ściera (wnika w szczeliny i defekty pow.), następnie spryskuje się wywoływaczem, który ujawnia defekty.

20. Zastosowanie stopów miedzi, instalacje wykonane z miedzi - wady i zalety, proces korozji

Instalacje z miedzi: wodociągowe zimnej i ciepłej wody, ogrzewania wodnego, klimatyzacji

Zalety: dobra odporność na działanie korozyjne wód wodociągowych, wody morskiej, wodnych roztworów alkoholów do pH=11,4, kwasów nieutleniających (solnego, octowego), trwałość 50 lat, łatwość montażu przewodów miedzianych, wielostronność zastosowania tego samego materiału we wszystkich rodzajach instalacji umożliwiające stosowanie tej samej techniki instalacyjnej w obiekcie, porównywalny koszt z instalacją z tworzywa sztucznego, odporność na zmiany temp. i promienie ultrafioletowe, możliwość powtórnego przerobu.

Wady: ulega korozji w środowiskach kwasów utleniających (azotowego, gorącego siarkowego) roztworów amoniaku i związków amonowych, w wodach zawierających siarczki, w wodach napowietrzonych konieczność ograniczenia prędkości przepływu wody w przewodach rozprowadzających i cyrkulacyjnych, konieczność wyposażenia instalacji w filtry cząstek stałych, niemożliwość łączenia w jednej inst. ze stalą ocynkowaną i węglową.

Inne zastosowania stopów miedzi:

- mosiądz CuZn40Pb2 - do obróbki skrawaniem, do obróbki plastycznej na zimno, tłoczenia, obróbka plastyczna na gorąco, części współpracujące w ruchu obrotowym, kształtowniki. CuZn37 - obróbka plastyczna na zimno do produkcji blach.

- brąz cynowy (G-CuSn10 do G-CuSn20) - na odlewy. Inne zastosowania brązu to części ślizgowe i odporne na korozje, wysoko obciążone ślimacznice, tuleje łożyskowe, kwasoodporna armatura, wirniki turbin.

- spiż np. CuSn5Zn7Pb to znaczy 5% Sn 7% Zn 3% Pb , ma bardzo dobrą lejność, nadaje się szczególnie na tuleje łożyskowe.

Korozja miedzi : warunkiem trwałości miedzi w kontakcie z wodą jest obecność na jej powierzchni warstwy tlenkowej, która tworząc naturalną barierę zapobiega przedostawaniu się jonów miedziowych do wody.

- Wżerowa - lokalne ubytki metalu w miejscach osłabienia warstwy tlenkowej prowadzące do perforacji (przebicia) ścianki przewodu. Powodem mogą być nieodpowiedni skład chemiczny miedzi, złe przygotowanie powierzchni wew. rury przy produkcji, wycieki lutownicze do wnętrza rury, obecność cząstek stałych w przewodach.

- Erozyjna - niszczenia metalu powodowane jednoczesnym działaniem korozji i burzliwego działania wody, który lokalnie powoduje niszczenie warstewki tlenkowej. Korozja ta uwydatnia się powstawaniem podłużnych zagłębień pogłębionych w kierunku przepływu wody.

- Selektywna - ulegają jej elementy inst. wyk. ze stopów miedzi. Polega ona na rozpuszczeniu sięcynku z mosiądzu wskutek czego pozostaje w metalu jedynie miedź, tworząc czerwoną porowatą masę, która traci swoje właściwości mechaniczne.

- Równomierna - przebiega równomiernie na całej pow. wew. rury i nie zagraża trwałości instalacji.

Zalety instalacji Zw, Cw ze stali ocynkowanej: niski koszt instalacji

Wady: Bardzo szybko następuje korozja, głównym wrogiem instalacji jest Co2 (powoduje korozję), temp. w instalacji nie powinna być wyższa niż 5 stopni (powyżej tej temp. następuje zjawisko przebiegunowania - cynk gorzej przylega do rury i może wystąpić korozja wżerowa)

20.Omów zastosowanie stopów miedzi ze szczegółowym uwzględnieniem instalacji wykonanych z miedzi. Wady i zalety. Procesy korozji.

Miedź jest bardzo popularnym i często stosowanym materiałem. Używa się zarówno samej miedzi jaki jej stopów. Zaletami tego materiału są: Duży wsp przewodnictwa elektrycznego, duża plastyczność, korzystne właściwości antykorozyjne, dobre wsk fizyczno-mechaniczne, łatwa obrabialność (szczególnie kucie i wyginanie, gorzej skrawanie, trudno wykonać z niej odlew), przy styku z tlenem nie tworzy szczelnej warstwy tlenku, w wilgotnych warunkach pokrywa się patyną (węglan miedzi), która pokrywa całą pow. Szczelnie a która znika pod wpływem SO₂, ulega korozji pod wpływem SO₂ i CO₂, nie jest odporna na działanie amoniaku, acetylenu, zaprawy murarskiej, wapna i soli kuchennej.

Miedzi używa się do instalacji wody ciepłej, zimnej, instalacji CO, gazowych i chłodniczych. Dzięki swoim zaletom instalacje z niej wykonane są konkurencyjne z instalacjami z tworzyw sztucznych. Są to: długi okres trwałości (min 50 lat), mniejsze zużycie mat ze względu na cienkie ścieżki, temp i p robocze T= 150^oC, p=4 Mpa, łatwy i szybki montaż, małe straty ciśnienia, miedź nie ulega procesowi starzenia, przy obecności jonów Cu nie rozwijają się glony i bakterie, nie zarasta ani nie pokrywa się kamieniem podczas użytkowania, odporna na korozje atmosferyczną, na działanie zimnej , ciepłej i morskiej wody, na wodne roztwory zasad, do pH 11na działanie kw. beztlenowych i freonu.

Występowanie w jednej instalacji Cu i ZN, stali lub stali ocynkowanej jest zabronione.

Do stopów miedzi należą: mosiądz (stopy Cu i Zn), brązy (stopy Cu z innymi pierwiastkami niż Zn i Ni) , miedzio- nikiel i związek zwany manganianem, który charakteryzuje się stałym oporem elektrycznym.(86%Cu+12%Mn).

Mosiądze wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje:

-odlewane, maja mniej niż 60% Cu i mogą zawierać po kilka % innych pierwiastków.

-do obróbki plastycznej- bez innych pierwiastków, zawiera 60-100% Cu

Występuje w 4 odmianach:

- Półtwardy-zgniot 10-15%

- Twardy-zgniot 20-25%

- Podwójnie twardy-35-45%

- Sprężysty 50-60%

Jest podatny na obróbkę plastyczną na zimno, odporny na korozje nawet w wodzie morskiej, dobrze skrawalny. Robi się z niego prawie wszystko (przemysł okrętowy, lotniczy, samochodowy, wytwarza się naczynia, ozdoby, części maszyn).

Brązy- do najważniejszych należą brązy aluminiowe (do 11% Al), berylowe, krzemowe(do5% Si) , manganowe, ołowiane (do 30% Pb), tytanowo- kobaltowe i cynowe(do 14% SN).Zastosowanie niektórych brązów:

- CuSn7(B7) - siatki i sprężyny,

- CuSn4(B4) - elementy kontrolno pomiarowe, wskaźniki , wskazówki

- CuBe2(BB2) i CuBE3()BB3Nie dają iskry przy tarciu

- Cu+Sn+Zn+Pb- jest to spiż wykonuje się pomniki i dzwony

Miedzionikle- związki Cu i Ni

- Nikielina (CuNi₂0) odporna na działanie korozji, ma srebrzysty kolor, wykonuje się z niej sztućce

- Konstantan (CuSi₆0) drut z niego z połączeniem z drutem miedzianym daje termoparę, która umożliwia mierzenie temperatur od -50^oC do 500^oC

23.Stopy aluminium - stopy te noszą nazwę stopów lekkich za względu na niski ciężar właściwy tj. 2,5 - 2,9 kg/cm3 , temp. topnienia -530-600oC, stopy te są barwy srebrno-białej. Jako składniki stopowe występują tu Cu, Si, Ni, Ag, Zu rzadziej Pe(?) i antymon. Obecność tych składników podwyższa właściwości mechaniczne i chemiczne stopów. Odporność antykorozyjna stopów. Odporność korozyjna stopów jest mniejsza niż czystego Al. Odporność na działanie czynników atmosferycznych polega na wytwarzaniu na powierzchni cienkiej warstwy chroniących przed dalszym utlenianiem. Stopy te obrabia się cieplnie - podgrzewa się do temp. 500oC, następnie chłodzi w zimnej lub gorącej wodzie. Obróbka taka nazywa się przegrzewaniem. Uzyskany taki stan nie jest stały. Z biegiem czasu, właściwości mech. niektórych stopów poprawiają się - proces ten zachodzi podczas leżenia w temp. otoczenia wówczas mamy do czynienia z tzw. starzeniem samoistnym, a także stopy samo ulepszającymi. Stopy aluminiowe dzieli się pod względem tematycznym na ... i do obróbki plastycznej. AlMg-PA1 - Postać: blachy, rury, pręty, kształtki, druty. Zastosowanie: zbiorniki cieczy i gazów, urządzenia produkcyjne i transportowe dla przemysłu mechanicznego i spożywczego. AlMg₂Mn-PA2 - Postać: j.w. Zastosowanie: konstrukcje lotnicze, okrętowe, pojazdy mechaniczne. AlMgSi-PA5 - Postać: druty. Zastosowania: przewody energetyczne. AlMg₂Mn-PA6 - Postać: blachy platerowane, aluminium i j.w. Zastosowania: elementy konstrukcji lotniczych, pojazdów mechanicznych. Ogólne zastosowania stopów: we wszystkich gałęziach przemysłu, a zwłaszcza w lotniczym i samochodowym. Stopy odporne na korozję - budowa okrętów i płatowców, łatwo polerujące się i odporne na korozję - okucia, klamki, sprzęt domowy.

26. Podział stali węglowych zasady oznaczania stali, właściwości mechaniczne stali węglowych podać sposób klasyfikacji
i oznaczeń stali węglowych i nisko stopowych

Stale zwykłej jakości St0, St1,St 2...St 7 dwie + 1 cyfra określona wytrzymałość jeśli przed tym symbolem stoi litera M to stan ma określony skład chemiczny np. MS t2 inne symbole na końcu: X stal nieuspokojona np. MS t2X, Y-stal pół uspokojona MSt2Y brak tej litery stal uspokojona np. MS2, U gwarantowana wytrzymałość na udarność, G podwyższona zawartość magnezu , Cu pewna zawartość miedzi, J stal odporna na starzenie, S stal spawalna, bez litery M na początku, a z symbolem na końcu np. St25X określa wytrzymałość i skład chemiczny. Cyfra po dwóch literach nie oznacza zawartości węgla, lecz kolejny numer wraz ze wzrostem zawartości węgla. St2- 015%340420R_M[MPa] St3 0,22 380-470, St4 0,26 420-520, St5 0,30 500-620, St6 0,35 600 -720, St7 0,55 700-850. Stale do zadań specjalnych St 410- stal do budowy okrętów. St 450-0 okrętowa St36 K stal do budowy kotłów Re 230 St 41K St45 K- K kotłowa Re 260 Re 280 R 35 R36 stal do wyrobu rur K10 i K18 rury kotłowe Re 410-500 i 450-550 stal: St36 K dla 400^oC Re 100 dla 300^oC Re 140 200^oC Re 190 St 49 K 120 160 210 St 45 K 140 180 230 następuje spadek Re wraz ze wzrostem temp.

2. Wyższej jakości stale węglowe konstrukcyjne znak- liczby dwucyfrowe określające średnią zawartość węgla w setnych częściach procenta (15, 20, 35, 45) brak litery przed liczbą < 0,04%. Stal: 10 Re 340 -450 Re 210 A_s30% 10X 320-450 190 30%; 10 (hartowane) 420-650 250 19%; 15 380-500 230 27%; 15G 420-520 250 26%

3. Najwyższej jakości. Zawartość << od 0,04 % dwa rodzaje: D55 A , D65A produkuje się z niej druty patentowane D- drut, 55 zawartość węgla stosowane są do wyrobu lin np. windy, wyciągi itp.

Podział stali ze względu na zastosowanie 1 zawartość C 0,02% Rm=100MPa Re=500MPa

2.ARMCO dobre złasności magnetyczne, jest miękkie A_s=40-50% Z=70-80% 3. C=0,15% stal miękka może mieć domieszki Mn, Si, S, P, nadaje się do kucia na zimno i jest spawalna produkuje się z niej blachy i drut. 4. C=0,15-0,3% jest to stal miękka powszechnego zastosowania stosowana w budownictwie przy budowie maszyn, odporna na pękanie. Rm=500MPa ma dobra orbitalność, plastyczność, jest tania można ją poddawać obróbce cieplnej i ciepło chemiczne. 5. C=0,3-0,6% stal średnio węglowa Rm>500MPa wada- spada wytrzymałość na udarność. Produkuje się z niej wały korbowe, osie, koła zębate, koła wagonów kolejowych, są wytrzymałe na ściskanie. 6. Zawartość C=0,6-1,4% stal narzędziowa a) C=0,6-0,9 % produkuje się z niej sprężyny, narzędzia do obróbki drewna, lemiesze przy pługach, zęby przy kosiarkach. b) C=0,9-1,2% świdry, pily, frezy, wiertła, kilofy c) C=1,2-1,5% narzędzia do obróbki stali: frezy, noże tokarskie, rozwiertaki, narzędzia pomiarowe, ostrza do żyletek

26. Plietylen

Polietylen temp. topnienia 200^oC wytrzymałość na zginanie, wytwarzanie etyleny, gaz bezbarwny i bezzapachowy. Uzyskuje się z gazu ziemnego i z ropy naftowej.

Polimeryzacja przebiega według schematu.

Polimeryzacja może być przeprowadzona dwojako: według metody odkrytej w GB powstaje w temp. 300^oC i przy ciśnieniu 200MPa, krystaliczny w 60% wysokociśnieniowy polietylen o stopniu polimeryzacji n=500-1500

1953 r wynaleziono katalizatory dzięki którym etylen polimeryzuje w 20-70^oC przy 0,3 MPa powstaje w 85% polietylen niskociśnieniowy o stopniu polimeryzacji 1500-90000 jest on droższy ze względy na wymaganą wyższą czystość i przy wytwarzaniu od wysokociśnieniowego PE. Własności: w dotyku włoskowaty o mlecznej barwie, pływa po wodzie (Ro =0,92g/cm³) daje się łatwo farbować, topić źle przyjmuje druk, klej i lakier, brak zapachu, smaku, wysoka odporność chemiczna niewielka adsorpcja wody i bardzo dobre własności elektryczne. W temp. 65^oC skład się z leżących obok siebie obszarów amorficznych, krystalicznych tj. splecionych ze sobą makro czas teczek leżących nierównoległe i tworzących obszar krystaliczny. umocnienie jest powodowanie przez ukierunkowanie micelli w kierunku rozciągania- wytrzymałość mechaniczna rośnie wielokrotnie. Im więcej jest materiałów w stanie krystalicznym tym wyższa jest wytrzymałość materiałów na temp. Folię pokrywające opakowania np. w celach spożywczych (dzięki przepuszczaniu O₂ i CO₂ artykuły są świeże), włókna do sit w przemyśle chemicznym, sieci rybackie, liny okrętowe wodoodporne (nie gnijące nie pleśniejące). Rury wodociągowe osłony do kabli do długości 2 km dobrze przylegające nie pękające na mrozie, łatwe do łączenia, nie pokrywające się narostem, dobrze tłumiące dźwięk. Kształtki, kubły, naczynia, skrzydła wentylatorów i tuby.

27.Porównać budowę, sposób otrzymywania, właściwości i otrzymywanie: polietylenu, polipropylenu, polichlorku winylu.

Polietylen- otrzymywany jest metodą niskociśnieniową (p<3MPa) w temp. 20-70^oC. W 80% ma budowę krystaliczną, gęstość 0.92g/cm³. Jest łatwo topliwy, nie ma smaku ani zapachu, daje się farbować. Jeśli jest odlewany szybko to nie ma struktury krystalicznej. Jest przepuszczalny dla CO₂ i O₂ . Produkujemy z niego: włókna, rury wodociągowe, osłony kabli elektrycznych. Nie nadaje się na opakowania zawierające tłuszcz zwierzęcy. Własności: wydłużenie względne 1000%, obciążenie cieplne 90^o, temp. topnienia 200^oC, ....=30 MPa,.....=20-35 MPa. Polipropylen ma lepsze właściwości cieplne i wytrzymałość niż polietylen, max temp obciążenia krótkotrwałego 140^oC, wytrzymuje też do -35^oC, jest odporny na działanie większości czynników chemicznych (stężony HNO ₃, H₂SO₄), nie jest odporny na działanie tlenu, promieniowania UV oraz działania chloru. Współcz. przewodzenia ciepła (Δ) = 0,24 W/mk, dlatego instalacje z niego nie wymagają izolacji cieplnej, współcz. chropowatości 0.007(stal 0.15)

Własności: ro=0.9 g/ cm³, wydłużenie 100-800%, temp. topnienia 145-175^oC, trwałe obciążenie cieplne= 120^oC, ....=40 Mpa. Polichlorek winylu jest przerabiany w temp ~170^oC, odbywa się to poprzez prasowanie, wyciskanie, walcowanie. Czysty PCW jest tworzywem twardym, wykonujemy z niego rury kanalizacyjne, które mogą być używane w temp. 20-70^oC. PCW jest odporny na działanie zasad, kwasów, benzyny, alkoholi, olejów mineralnych. Nie jest odporny na benzynę ekstrakcyjną. Ma zastosowanie w instalacjach sanitarnych. Jest on tworzywem w którym występuje chlor, który jest wydzielany w postaci związków chloru. Własności: wydłużenie 350%, R_m= 15Mpa. Rura z PCV powinna w temp. 20oC wytrzymywać ciśnienie 12Mpa przez jedną godzinę, dla rur kanalizacyjnych 60^oC ciśnienie 0.1Mpa przez 1000 godz.

28. Teflon (politerafluoroetylen)

Teflon ma gęstość 2g/cm³ i jest odporny na temperatury do 260^oC i b..odporny chemicznie, dobry izolator cieplny i elektryczny. Proszek teflonowy pod wpływem 350^oC i wysokiego ciśnienia jest spiekany w 380 ^oC, walcowany (sztaby, rury, folie, walce). Zastosowanie przy łączeniu na gwint długi (cienka biała tasiemka), zawory w instalacjach przy produkcji kwasów i zasad, membrany, tkaniny filtracyjne, izolatory w instalacjach elektrycznych. Można skrawać i toczyć. Nie można go łączyć z innym teflonem, łatwo się zmywa, nie trzyma się go brud.

29. Omówić budowę, właściwości fizyczne i mechaniczne silikonu.

Silikony otrzymujemy działając alkoholem na kwas solny. Makrocząsteczka silikonu składa się z jednego nieograniczonego łańcucha Si-O z grupami węglanowodorowymi w łańcuchach bocznych. Mogą one być różnego rodzaju (np. grupy metolowe, etylowe, fenylowe).Uzyskuje się dzięki temu dla różnych silikonów różnorodne własności. Silikony można stosować od -90^oC-250^oC. Grupy boczne wywołują ich zdolność do hydrofibrizacji i powodują większą plastyczność w porównaniu z krzemianami. Niekorzystne są wysokie koszty ich wytwarzania. Wyróżniamy oleje silikonowe (przezroczystą ciecz-bardziej ściśliwa niż oleje mineralne) żywice silikonowe (służą jako surowiec do lakierów i do wiązania włókien szklanych), kauczuk silikonowy (stosowany gdy jest wymagana odporność na temp. i na działanie ozonu)

30.ELASTOMERY - a) Plastomery - grupa naturalnych i synt. Tworzyw ulegających odkształceniom pod wpływem przyłożonego obciążenia i powracających szybko do pierwotnego rozmiaru i kształtu po odjęciu obciążenia; np. kauczuki naturalne i syntetyczne, gąbki, pianki. Plastomery charakteryzują się ... przy długotrwałym obciążeniu występuje zjawisko pełzo... b) Elastomery - kauczuki syntetyczne o b. dużej odkształcalności sprężystej i b. małym module sprężystości. Mogą osiągać odkształcenia sprężyste do 1000%. Ta elastyczność jest czynnikiem obrotów (?) zachodzących wokół wiązań łańcuchów polimeru i zwana jest elastycznością eutropową. c) Plastomer posiada : -duży zakres odkształceń sprężystych (500-1000%); -mały moduł sprężystości i duży moduł ściśliwości, wsp. Poissona - 0,5; -szybki zanik odkształcenia po ustaniu obciążania, ponad to moduł sprężystości, w elastycznym zakresie odkształcenia, rośnie wraz z temperaturą rozciągnięcia, a przy małym odprężaniu obniża się; -wsp. Rozszerzalności cieplnej elastomeru nie rozprężonego jest dodatni, a rozciągniętego ujemny.

32. Omówić wady i zalety instalacji wodnych z polipropylenu.

Instalacje wykonuje się z tworzyw poliwinylowych lub poliolefinów (półsztywne). Tworzywa polipropylen, polibutadien, polietylen x(pex) (x- sieciowany), polichlorek winylu z dodatkowym atomem chloru(PCU-C) lDPE- niska gęstość PEHDPE- wysoka gęstość PE, XLPE-AL.-PE polietylen wysokiej gęstości z wkładką aluminiową. Zalety: Instalacje z tw. sztucznych mają dobrą odporność na korozję, giętkość i lepkość, dużą gładkość powierzchni, odporność na skutki zamarzania i topnienia wody w przewodach, odporność na działanie prądów błądzących, łatwość montażu, tłumienie dźwięku przepływu wewnątrz rury. Wady niska odporność mechaniczna i temperaturowa, odkształcalność, duży wsp. wydłużalności cieplnej, podatność na utlenianie, możliwość migracji składników rury do wody, możliwość rozwoju mikroorganizmów w rurach.

34.Opisac wybrany materiał należący do ceramiki tradycyjnej, podać jego skład, opisać technologię wytwarzania oraz jego zastosowanie.

Ceramiką nazywa się wyroby formowane z plastycznych surowców ceramicznych (glinka iłowa, glina zwykła i garncarska, łupek i lasty, less i kwarc) i wypalane w odp. wys .temp .Zależnie od struktury wyroby ceramiczne dzielą się na wyroby o czerepie porowatym (otrzymywane przez wypalanie w temp. niższej od temp. spiekania) i wyroby o czerepie nieporowatym (wypalane w wyższych temp. od temp. spiekania). Jednym z wyrobów ceramicznych jest kamionka. Kamionka jest produkowana z glin kamionkowych z ewentualnym dodatkiem złomu kamionkowego i topników (np. bazaltu). Ma barwę od białej do brązowej, wys. wytrzymałość na ściskanie (do 800Mpa) Wytrzymałość na rozciąganie (do 50M Pa), niektóre gatunki są odporne na działanie kwasów. Kamionkę wykorzystuje się na rury kanalizacyjne, wanny galwaniczne, zbiorniki do kwasów, wyroby stołowe i artystyczne, rynny ściekowe, wyroby sanitarne, koryta dla zwierząt.

Kamionka - SiO₂ - 25% - (glina plast. 25%, kaolin 28%, Al₂O₃, 2SiO₂, 2...)

37.Materiały termoizolacyjne. Procesy w nich zachodzące. Wpływ budowy na wł. cieplne

Materiałem termoizolacyjnym jest materiał o współczynniku przewodzenia ciepła w temp. 20^oC mniejszym niż 0,175 przeznaczonym do izolacji termicznej budynków, rurociągów, urządzeń cieplnych i chłodniczych. Podstawowe mechanizmy przepływu ciepła w izolacjach przewodzenia ciepła, konwekcja, promieniowanie cieplne, w przypadku obecności wilgoci jej dyfuzja.

Przewodzenie ciepła uproszczonym obrazem tego mechanizmu jest przepływ ciepła przez jednorodną przeszkodę „ścianę” o grubości 1, zbudowaną z materiału o wsp. przewodzenia ciepła λ. Ciepło, które przepłynie przez izolację obliczamy ze wzoru Q=[(tw-t2)/l] λ

Jest to model uproszczony, bo uwzględnia tylko przewodnictwo cieplne przez substancję stałą ciała porowatego, przez ziarna lub włókna, a pomija przewodzenie przez gazy wypełniające pory lub przestrzeni między cząstkami i włóknami oraz przewodzenie przez powierzchnię styku cząstek lub włókien z uwzględnieniem oporów styku.

Konwekcja. W warunkach występowania konwekcji składnika gazowego energia przenoszona jest przez ruch makroskopowy. Ruch gazu w komórkach izolacji jest wynikiem różnic ciśnień w składniku gazowym powstającym na skutek różnicy temp .występujących w mater. izolacyjnym

Promieniowanie. Źródłem promieniowania cieplnego w izolacjach może być promieniowanie emitowane przez ścianki materiału osłonowego, rury przewodowej lub stałych składników izolacji. Promieniowanie to jest wewnątrz pochłaniane i rozpraszane. Przy rozpraszaniu występuje zmiana kierunku rozchodzenia o charakterze anizotropowym. Czynnikiem rozpraszającym są granice włókien, ziaren porów, granice izolacji. Pochłanianie zachodzi głównie w czynniku stałym izolacji ze względu na jego dużą gęstość w porównaniu z gazem lub cieczą Q=c[(T1/100)/4-(T2/100)/4]

c-stała związana z geometrią układu i stałymi promieniowania mat.

Przepływ ciepła związany z ruchem wilgoci w mat. Jeżeli w przekroju izolacyjnym występują różnice temperatur lub wilgotności względnej to pojawia się dyfuzja pary wodnej i cieczy. Dyfuzując wilgoć niesie ze sobą energię w postaci entalpii fizycznej. Zniesienie wilgotności względnej lub temp. czasie towarzyszą procesy adsorpcji i desorpcji wilgoci. Podczas desorpcji związana ze składnikiem wilgoć w stanie ciekłym przechodzi w stan gazowy ochładzając izolację. Adsorpcja przebiega w kierunku odwrotnym. Procesy parowania wilgoci powodują zwykle kilkuprocentowy wzrost przepływu ciepła przez izolację przy jej ogrzaniu lub ochładzaniu.

Właściwości mat. termoizolacyjnych w zależności od ich budowy. Im mat. bardziej porowaty tym lepszy bo wsp. przepływu ciepła jest niższy. Im zdolność do pochłaniania wody mniejsza tym mat. lepszy bo wilgoć wypiera gaz z komórek i wsp. przepływu ciepła rośnie. Dobry mat. w 80-90% objętości składa się z gazu, a gazy o wyższej masie cząsteczkowej mają wyższą przewodność cieplną.

Procesy wilgociowe w izolacjach. Nasiąkanie w bezpośrednim styku, absorpcja wody z powietrzem, dyfuzja wilgotnego powietrza i kondensacja wewnątrz materiału.

38. Zastosowanie materiałów mineralnych do termoizolacji w wysokich temperaturach.

1. Szkło piankowe - roztopione szkło poddane procesowi spieniania. Stosuje się do izolowania cieplnego przewodów, kominów, podłoża zbiorników w temp. do 450°C. Cechy: niepalny, dobra wytrzymałość mechaniczna, wsp. przewodzenia 0,08-0,09 , odporny biologicznie.

2. Wełna mineralna - produkt ze składników naturalnych: bazalt, granit, dolomit lub z żużli metalurgicznych.

• Wełna szklana materiał trwały, używany do temp. 600°C, wsp. przewodzenia. 0,044-0,049

• Wełna bazaltowa - do temp.700°C potem się topi, materiał o bardzo dużej różnorodności kształtów i wymiarów, stosowany do izolacji termicznej i jako materiał ognioodporny w instalacjach grzewczo- wentylacyjnych

Wełna szklana - produkowana ze stłuczki szklanej używana 450°C w formie płyt, mat, łupków, kształtek czasem dodaje się żywice.

Włókniste materiały ceramiczne są stosowane jako wykładziny w piecach przemysłowych, zakres temp. przy pracy ciągłej 1000°C (włókna glino krzemowe) do 1700°C (włókna tlenkowe ZrO2)

Szamot-wyroby termo litowe stosowane do izolacji kotłów przemysłowych i pieców. Podobne do cegieł ceramicznych. W czasie wypalania trociny i kora zawarta w budulcu ulegają spaleniu, wydziela się CO2 powodując że cegła staje się porowata. Wsp. przewodzenia 0,13 - temp. do 650°C, 0,18 - temp. do 950°C

41.Szkło ulega odkształceniu : a) szkło - bezpostaciowa substancja otrzymana za stopionej mieszaniny odp. materiałów. Przy ochłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odp. cieczy przechłodzonej. Szkło to mat. nieorganiczny, którego stan jest stanem pośrednim między ciekłym a stałym. Szkło nie ma budowy krystalicznej, a jedynie kryst. Lokalnie, która nie wpływa na strukturę i właściwości stałego ciała. Szkło wykazuje małą przewodność cieplną, nie przewodzi prądu, jest kruche. b) Denitryfikacja (odszklenie) - przejście od stanu bezpostaciowego do stanu krystalicznego. Aby otrzymać szkło krystaliczny dodajemy niewielką ilość metali szlachetnych. Powodują one, że po podgrzaniu do pewnej temp. i późniejszym ochłodzeniu cząstki metalowe zostaną zarodniki(?) krystaliczne. Ilość kryształków w szkle kryst. wynosi .......

XX.Bakeli, Winidur, Pleksidas

a) Bakelit - produkt polikondensacji fenolu z formelachydem, stosowany do wyboru galanterii technicznej i artykułów gospodarstwa domowego. b) Winidur - tworzywo sztuczne na bazie policenoru winylu z dodatkiem plastyfikatorów i wypełniaczy. Charakteryzuje się dużą odpornością chem. oraz dobrą wytrzymałością mech. i udarnością. Cenną zaletą winiduru jest jego podatność na zgrzewanie i spawanie. Winidur w postaci płyt lub rur. Stosowany jest w przemyśle chemicznym na wykład zbiorników, przewody, kanały wentylacyjne, skóry, folie, płytki PCV, węże gumowe. Ze względu na to, że wysoka temp. niszczy winidur, niezbędne jest dodanie w procesie przetwarzania stabilizatorów tj. związków czynno organicznych: sterymenu baru, ... cynku i wapnia. Wyrabia się z niego płyty i rury przemysłu budowlanego i chemicznego. c) Pleksiglas - polietylen metylu, zwany szkłem organicznym. Otrzymuje się go poprzez polimeryzację perełkową, a następnie przerabia na granulat do wtrysku i wytłaczanie. Jest bezbarwny i odporny na działanie światła i dużą przezroczystość. Stosuje się go m.in. przy wytwarzaniu szyb bezpiecznych, osłon w samolotach, soczewek. Stosuje się go także do produkcji wyrobów galanteryjnych.

---