Materiałoznawstwo- odpowiedzi na pytania

1. Przedstawiać budowę atomu.-
Atom jest skupieniem drobnych cząstek materii, zwanych elementarnymi tj: elektrony, protony, neutrony. Protony i neutrony to inaczej nukleony i tworzą one jądro atomu a wokół niego krążą elektrony.
Każdy atom składa się z części wewnętrznej tzw. Jądra i części zewnętrznej- powłok elektronowych. Podstawową jednostką atomu jest jego masa atomowa (ciężar atomowy) wyrażona jednostką względną w stosunku do 1/16 masy atomu tlenu. Praktycznie za masę atomu przyjęto masę jego jądra (tj. protonów i neutronów) gdyż masa elektronów jest bardzo mała.
Proton składa się z dwóch kwarków u i jednego kwarku d jego ładunek wynosi +1
Neutron składa się z dwóch kwarków d i jednego kwarku u i jest elektrycznie obojętny (ład.0)
Nukleony mają po dwa kwarki: górny +2/3 i dolny -1/3.

2. Na czym polega związek między położeniem pierwiastka w układzie okresowym i jego własnościami metalicznymi?
Metaliczność, rozumiana zarówno jako właściwość chemiczna (tworzenie wodorotlenków) jak i fizyczna (połysk, kowalność, przewodnictwo elektryczne i cieplne itp.) maleje ze wzrostem numeru grupy a rośnie wraz z numerem okresu. Generalnie więc zmienia się rosnąco "po przekątnej" od fluoru do fransu. Odwrotnie zmienia się elektroujemność, co jest zrozumiałe, bowiem obie te cechy wywodzą się z tych samych źródeł - wielkości promienia jonowego i łatwości osiągnięcia oktetu elektronowego na zewnętrznej powłoce.
Jeśli przez metaliczność pierwiastka rozumiemy jego zasadowość (tworzenie wodorotlenków), to kwasowość będzie rosła generalnie tak jak elektroujemność, choć tu zależności nie są tak proste i jednoznaczne
Ze względu na własności i miejsce w układzie okresowym tradycyjnie rozróżnia się:
• metale alkaliczne
• metale ziem alkalicznych
• metale przejściowe
• metale ziem rzadkich.

3. Wymień i krótko omów typy wiązań występujących w materiałach.-
Wiązanie jonowe – powstają gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są przyłączane przez drugi atom elektro ujemy. W ten sposób oba atomy uzyskują oktetowi konfiguracje elektronowe. Duża rezystywność, oporność cieplna i kruchość.
Wiązanie atomowe (kowalencyjne) - u atomów pierwiastków elektroujemnych – zwykle gazów – elektrony walencyjne obu atomów tworzą pary należące do obu pierwiastków. Wyst np. w diamenci.
Wiązanie van der Waalsa (międzycząsteczkowe) - wiązanie to jest wynikiem powstawania chwilowych dipoli na skutek nierównomiernego rozkładu ładunków w chmurach elektronowych atomów. Te z kolei indukują dipole w sąsiednich atomach, co umożliwia ich wiązanie. Wiązanie to jest jednakże bardzo słabe (ok. 103 - 104 razy słabsze niż atomowe).
Wiązanie metaliczne - występują w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu na małą odległość oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Przemieszczają się one swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi, tworząc gaz elektronowy.

4. Co to jest podstawowy period identyczności, komórka elementarna, komórka sieciowa?
Najbliższa odległość atomów na prostej sieciowej to podstawowy period identyczności lub parametr sieci.

5. Co to jest układ krystalograficzny? Układ krystalograficzny - system klasyfikacji kryształów ze względu na wewnętrzny układ cząsteczek w sieci krystalicznej.
System wyróżnia siedem układów:
• Trójskośny
• Jednoskośny
• Rombowy
• Romboedryczny (trygonalny)
• Heksagonalny
• Tetragonalny
• Regularny

6. Wyjaśnij pojęcie anizotropii kryształów.
Anizotropia kryształów- zależność własności fizycznych (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła) i chemicznych (szybkość wzrostu i rozpuszczania) kryształu od kierunku przestrzennego. Anizotropia kryształów jest konsekwencją uporządkowanej struktury krystalicznej.
7. Co to są defekty punktowe, liniowe, dyslokacje krawędziowe, śrubowe, wektor Burgersa?- Co to są defekty punktowe?
Zakłócenia periodycznej budowy sieci krystalicznej, spowodowane brakiem atomu lub jonu w określonym węźle sieci albo obecnością dodatkowego atomu w pozycji międzywęzłowej. Stężenie takich defektów zależy od temperatury oraz od rodzaju i ciśnienia otoczenia kryształu.
Co to są defekty liniowe?
Defekt sieci krystalicznej powstały w wyniku przesunięcia się pewnej części sieci w stosunku do pozostałej części, zakłócający periodyczność sieci krystalicznej.Co to jest dyslokacja krawędziowa?
Stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny – półpłaszczyzna sieciowa umieszczona między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. Dyslokacje mogą być dodatnie „odwrócone T” lub ujemne „T”.
Co to jest dyslokacja śrubowa?
Defekt kryształu spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi.
Co to jest wektor Burgersa dyslokacji i jak się go wyznacza?
Charakteryzuje on wielkość dyslokacji i wywołane nią odkształcenie.

8. Na czym polega zjawisko dyfuzji?-
Dyfuzja - jest to samorzutne przenikanie cząsteczek jednej fazy układu w głąb fazy drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym, a także większych cząstek zawieszonych w płynach. Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi. Szybkość dyfuzji wzrasta przy podwyższaniu temperatury. Wyróżnia się dyfuzje jednokierunkową i dwukierunkowa (nieograniczone mieszanie się gazów).

9. Co to są defekty powierzchniowe, granice międzyfazowe?
Defekty sieci krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci.
Defekt y powierzchniowe - granice ziaren – wąska strefa materiału, w której atomy są ułożone w sposób chaotyczny. Wyróżniamy wąsko kątową i szeroko kątową.

10. Czym różni się krystalizacja metali i stopów? W procesie krystalizacji wyróżnia się dwa zarodkowania: homogeniczne i heterogeniczne. Zarodkowanie homogeniczne wymaga dużych przechłodzeń, w ciekłych metalach na ogół występują z byt małe przechłodzenie. Jedynie metal rozdrobniony na bardzo małe krople można silnie przechłodzić, ponadto w czystych metalach zarodki i ciecz mają jednakowy skład chemiczny. W stopach jest inaczej, ponieważ w danej temperaturze zarodniki i roztwór ciekły różnią się znacznie składem.
W przypadku zarodkowania heterogenicznego, powstawanie zarodków następuje na powierzchniach fazy stałej stykającej się z cieczą. Zarodkowanie następuje na powierzchniach ścian naczynia, na drobnych cząstkach stałych zawieszonych w cieczy, jak wtrącenia niemetaliczne, nierozpuszczone zanieczyszczenia itp.

11. Opisać mechanizm krystalizacji metali.
Proces przejścia ze stanu ciekłego w stan stały, w czasie, którego następuje krzepnięcie ciekłego metalu w postaci kryształów, nosi nazwę krystalizacji. Procesowi temu towarzyszyć zmniejszenie się energii swobodnej układu np.gdy temperatura ciekłego metali spadnie nieco poniżej temperatury krystalizacji czyli temperatury równowagi faz; ciekłej i stałej. W procesie krystalizacji wyodrębnia się dwa elementarne procesy: tworzenie
się zarodków krystalizacji oraz wzrost tych zarodków. Obydwa te procesy przebiegają jednocześnie, a ich wynikiem jest utworzenie się kryształów. Ze względu na warunki pojawiania się zarodków krystalizacji rozróżnia się zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne. W przypadku zarodkowania homogenicznego, zarodkami krystalizacji są grupy atomów fazy ciekłej, stanowiące zespoły bliskiego uporządkowania. Muszą one osiągnąć wielkość krytyczną, co na ogół wymaga dużych przechłodzeń. W przypadku zarodkowania heterogenicznego, powstawanie zarodków następuje na powierzchniach fazy stałej stykającej się z cieczą. W tym przypadku krystalizacja przebiega przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż w zarodkowaniu homogenicznym.

12. Co to są dendryty, wiskery i szkło metaliczne?- Szkło metaliczne - struktura pośrednia między stanem krystalicznym a stanem ciekłym. Podczas gdy atomy w metalu są uporządkowane w określone grupy, atomy w szkle metalicznym są rozmieszczone przypadkowo, podobnie jak te w cieczach. Powstają w stopach metali z udziałem niemetali, utworzonych z atomów o zróżnicowanych wielkościach. Aby wytworzyć taki materiał niezbędne jest niezwykle szybkie schłodzenie ciekłego stopu. Ta grupa materiałów ma bardzo interesujące właściwości magnetyczne i mechaniczne, lepsze niż materiały polikrystaliczne, tradycyjnie stosowane w technice. Są to materiały odporne na działanie środowiska.
Dendryty - zespół drobnych kryształów przypominający kształtem rozgałęzione drzewo, krzew lub paproć; np. kwiaty lodowe powstające zimą na szybach.
Wiskery – inaczej kryształy włoskowate – są to monokryształy o tylko jednej dyslokacji śrubowej.

13. Co to jest plastyczność metali omówić mechanizmy i metody odkształcenia plastycznego
Plastyczność metali (kowalność) jest to zdolność metali do odkształcenia się podczas obróbki mającej na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu.
Metody:
Odkształcenie plastyczne następuje przez poślizg lub bliźniakowanie.
Poślizg - jest to przesunięcie się jednej części kryształu względem drugiej..
Bliźniakowanie - podczas bliźniakowania, pod działaniem naprężenia stycznego, następuje przesunięcie względem siebie kolejnych warstw atomowych wskutek ruchu poślizgowego części dyslokacji

14. Na czym polega zjawisko bliźniakowania w obróbce plastycznej?
Bliźniakowanie – polega na jednorodnym ścinaniu o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyznach. Pod działaniem naprężenia stycznego, następuje przesunięcie względem siebie kolejnych warstw atomowych wskutek ruchu poślizgowego części dyslokacji. Zbliźniakowana część kryształu ulega skręceniu względem części nieodkształconej w taki sposób że ich struktury krystaliczne są symetryczne osiowo względem płaszczyzny bliźniakowania.
Ogólnie bliźniakowanie zachodzi, jeżeli nie może nastąpić poślizg.

15. Co to jest nadplastyczność, zgniot?-
Nadplastyczność - zdolność metali i ich stopów do dużych odkształceń plastycznych.
Zgniotem określa się zmiany, jakie zachodzą w strukturze i właściwościach metali pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno. Zgniot zachodzi poniżej temperatury rekrystalizacji, gdyż szybkość procesów dyfuzyjnych jest mała.

16. Na czym polega zjawisko rekrystalizacji, zdrowienia, poligonizacji?-
Rekrystalizacja proces zachodzący w metalach podczas wyżarzania rekrystalizującego, którego efektem jest odbudowa struktury krystalicznej metalu po zgniocie i przywrócenie mu pierwotnych właściwości fizycznych i mechanicznych.
Zdrowienie usunięcie zniekształceń sieci krystalicznej w czasie wygrzewania odkształconego plastycznie metalu.
Poligonizacja – jest to powstawanie jednoimiennych dyslokacji w jednej płaszczyźnie poślizgu, które przemieszczając się tworzą ścianki prostopadłe do tej płaszczyzny.

17. Wymień różnice pomiędzy zdrowieniem a rekrystalizacja –
Zdrowienie- jest etapem przemian zachodzących w zakresie temp. polega na zaniku defektów punktowych: wakancji i atomów międzywęzłowych. W wyniku tego następuje spadek naprężeń. Zanik defektów punktowych, które wywołuje odnowienie takich własności, jak odporność elektryczna i własności magnetyczne, oraz powoduje częściowe uwolnienie zmagazynowanej energii odkształcenia, mniejsze jednak niż w procesie rekrystalizacji.
Rekrystalizacja- jest procesem zasadniczo różnym od zdrowienia, gdyż w tym okresie powstają zarodki nowych, nieodkształconych ziaren, które następnie się rozrastają, podobnie jak podczas krystalizacji z fazy ciekłej. Proces ten zachodzi w temp. wyższych niż zdrowienie. Następuje uwolnienie zmagazynowanej energii, większe nawet niż przy zdrowieniu. Wywołuje to zmniejszenie umocnienia, a więc obniżenie twardości i wytrzymałości i wzrost własności plastycznych.

18. Co to są stopy, roztwory stałe, graniczne, ciągłe, domeny antyfazowe?
Stopy - substancje dwu-lub wieloskładnikowe, makroskopowe wykazujące własności metaliczne. Co najmniej jeden z głównych składników stopu jest metalem. Składnikami stopów są substancje proste (pierwiastki) lub złożone - np.. związki nie ulegające przemianom. Stopy mogą mieć strukturę jedno-lub wielofazową. Liczba rodzaj i własności faz są uzależnione od składu chemicznego stopu.
Roztwory stałe - stanowią jednorodną fazę o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej o własnościach typowo metalicznych. Mogą być:
-podstawowe (rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu)
-wtórne (rozpuszczalnikiem jest faza między metaliczna).
W zależności od zakresu stężenia składnika rozpuszczonego roztwory stałe dzielimy na:
-graniczn
-ciągłe
Roztwór stały graniczny - występuje wtedy, gdy stężenie składnika rozpuszczonego jest ograniczone w pewnym zakresie.
Roztwór stały ciągły - występuje w przypadku nieograniczonej rozpuszczalności obydwu składników w stanie stałym w całym zakresie stężeń tj. od 0 do 100%

19. W jakich stopach występują nadstruktury?- Nadstruktury to dwuskładnikowe roztwory stałe, w kórych wyniku powolnego, chłodzenia lub wyżarzania nastąpiło uporządkowanie przedtem chaotycznie rozmieszczonych atomów. Występują w stopach miedzi ze złotem, miedzi z platyną, miedzi z niklem i żelazem, kobaltu z wanadem i żelazem.

20. Co to jest regula faz Gibbsa (liczba stopni swobody)? –
Opisuje ona równowagę faz. Wnioski:
• Brak możliwości równowagi dla 4 faz i wyżej w układach 2-składnikowych
• Równowaga 3 faz w ukł 2-składnikowych jest możliwa przy stałej temp i przy określonym stężeniu składników w fazach
• 2 fazy pozostają w równowadze gdy układ ma jeden stopień swobody
• Gdy istnieje jedna faza układ ma dwa stopnie swobody
21. Co to jest i do czego słuzy reguła dźwigni??-
Reguła dźwigni(reguła odcinków)– jest to ilościowy stosunek poszczególnych faz, które określa się za pomocą wzoru(stosunek odpowiednich odcinków): a/b= QB/QA, gdzie: a, b – udziały poszczególnych faz; QB, QA- długości odpowiednich odcinków. Służy do określania procentowego lub wagowego udziału faz w stopie przy danej temperaturze w stanie równowagi, ich ilości oraz składu chemicznego.

22. Co to są stopy podeutektyczne i nadeutektyczne? –
Stopy podeutektyczne i nadeutektyczne - stopy odlewnicze aluminium z krzemem (nazywane siluminami) Stopy te wyróżniamy na podstawie zawartości krzemu w danym stopie.
Stopy podeutektyczne zawierają od 4 do 10 % krzemu
Stopy nadeutektoidalne zawierają od 13 do 30% krzemu

23. Jakie własności mają stopy eutektyczne? –
Stopy eutektyczne – mieszanina dwóch lub więcej składników strukturalnych stopu o określonym składzie chemicznym, która wydziela się z roztworów ciekłych lub stopów w określonej temperaturze zwanej temperaturą eutektyczną.
Stopy eutektyczne mają następujące właściwości:
1. Stała temperatura krzepnięcia (najmniejsza w układzie)
2. Stały skład chemiczny
3. Drobnoziarnistość (dobre właściwości mechaniczne)

24. Jaka jest różnica pomiędzy przemianą eutektyczną i perytektyczną?-
W dwuskładnikowym układzie równowagi fazowej w przypadku przemiany eutektycznej mamy do czynienia z wtórną krystalizacją tzn. powstają kryształy (α, β) które są czystymi kryształami składników; w przypadku przemiany perytektycznej dochodzi do reakcji cieczy z wcześniej wydzielonymi kryształami - powstają inne kryształy (ciecz + α → β)

25. Co to jest trójkąt Gibasa? –
Trójkąt stężeń Gibbsa - postać wykresu fazowego dla układu zawierającego trzy składniki chemiczne, z których wszystkie są ciekłe lub tworzą z sobą ciekłe roztwory. Z trójkąta tego można wywnioskować, czy po zmieszaniu określonych ilości trzech różnych związków chemicznych otrzyma się jeden roztwór, dwa nie mieszające się ze sobą roztwory, czy też związki te nie będą się z sobą w ogóle mieszały.

26. Co to są stale węglowe? - Stal węglowa - stop węgla z żelazem, w której pierwiastkiem kształtującym jest węgiel, cechująca się szczególnymi właściwościami fizycznymi i mechanicznymi. Stal węglowa stosowana jest powszechnie przy wytwarzaniu konstrukcji oraz części urządzeń mechanicznych.

27. Jakie dodatki zawierają stale węglowe? -
Pierwiastki wpływające korzystnie na właściwości stali:
Mangan- odtlenienie stali, związanie siarki, zwiększenie hartowności, umocnienie stali
Krzem- odtlenienie stali, umocnienie ferrytu, zwiększenie oporu elektrycznego oraz zmniejszenie stratności stali magnetycznie miękkich. Poprawia żaroodporność stali i powoduje korzystne obniżenie stężenia gazów stali lanej oraz przeciwdziała segregacji fosforu i siaki.
Nikiel- umocnienie stali poprzez roztwór, zwiększenie hartowności, obniżenie temperatury przejścia stali w stan kruchy i stabilizacja austenitu w stalach nierdzewnych i żaroodpornych.
Chrom- zwiększenie hartowności, odporność na ścieranie, korozję i utlenianie
Molibden- zwiększenie hartowności, wywołanie twardości wtórnej, odporność na ścieranie
Miedź- poprawia odporność na korozję
Bor-poprawia hartowność
Pierwiastki wpływające niekorzystnie na właściwości stali:
Fosfor-podwyższenie temperatury przejścia w stan kruchości, gruboziarnistość i segregacja
Siarka- kruchość stali na gorąco, pogarsza spawalność i wytrzymałość stali na zmęczenie
Wodór- powstawanie płatków śnieżnych, odwęglanie, segregacja fosforu
Azot- zmniejszenie plastyczności i kruchości, zwiększenie skłonności stal do starzenia
Tlen- zmniejszenie własności wytrzymałościowych oraz plastycznych

28.Jakie są odmiany techniczne czystego żelaza?
Odmiany technicznego żelaza:
• Chemicznie czyste- otrzymywane drogą reakcji chemicznych zawierające domieszek do 0,007%
• Elektrolityczne- otrzymywane drogą elektrolizy zawiera do 0,02% domieszek
• Karbonylkowe- otrzymane poprzez rozkład karbonylku żelaza
• Armco- otrzymywane metodą hutniczą, zawiera od 0,1% do 0,2% domieszek

29. Co to jest ferryt, austenit, perlit, ladebutyt, cementyt? –
Ferryt – stały graniczny roztwór węgla w żelazie alfa.
Austenit - stały graniczny roztwór węgla w żelazie Y
Perlit – mieszanina eutektodialna ferrytu i cementytu, zawiera 0,77% C, występuje poniżej 727*C
Ledeburytu – mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu, zawiera 4,3% C, trwała w zakresie 727-1148*C
Cementyt – węglik złozony Fe3C
• cementyt pierwotny – wydziela się z roztworu ciekłego zgodnie ze zmienną rozpuszczalnością węgla w cieczy
• cementyt wtórny – wydziela się w stanie stałym z austenitu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym Y
• cementyt trzeciorzędowy – wydziela się w stanie stałym z ferrytu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym alfa

30.Jaki jest wpływ węgla i innych dodatków na własności stali? Stale nie są czystymi stopami żelaza z węglem, lecz zawierają pewne ilaści dodatków.
Węgiel- powoduje wzrost własności wytrzymałościowe stali, a spadek własności plastycznych. Obniża temperaturę topnienia. Podwyższa wytrzymałość doraźną i granicę plastyczności, obniża wydłużenie i przewężenie podczas rozciągania. Umożliwia hartowanie stali, zmniejsza przewodność cieplną i gęstość, pogarsza spawalność stali, powodując pęknięcia hartownicze.
Siarka powoduje osłabienie stali w temperaturze czerwonego żaru (powyżej 800C) i uniemożliwia obróbkę plastyczną na gorąco. Powyżej 12000C stal jest również łamliwa, gdyż wtedy FeS topi się. Siarka zmniejsza spawalność i pracę uderzenia, powoduje skłonność do segregacji. Siarka może powodować wystąpienie struktury pasmowej.
Krzem w stali podwyższa wytrzymałość i twardość, zmniejsza jednak znacznie wydłużenie względne przy rozciąganiu, a zatem plastyczność podczas obróbki plastycznej na zimno, w niewielkich ilościach utrudnia spawanie.
Mangan służy do odtleniania i uspokajania stali, zmniejsza skłonność do kruchości, podwyższa twardość i wytrzymałość.
Fosfor podwyższa nieznacznie odporność na korozję i odporność na ścieranie, powoduje jednak skłonność do pęknięć w strefach przejściowych spoin, podwyższa, obniża silnie pracę uderzenia.
Molibden- powoduje wzrost odporności stali na pełzanie i relaksację. Podnosi wytrzymałość i osłabia procesy dyfuzyjne w stali.
Tytan -stabilizuje strukturę stali.
Wanad- podwyższa odporność na pełzanie.
Chrom- powoduje wzrost odporności na pełzanie i relaksację, dla poprawy własności antykorozyjnych, dla stabilizacji struktury i obniżenia skłonności do grafityzacji.
Nikiel- podnosi odporność chemiczną (antykorozyjną ).
Tlen i tlenki zmniejsza plastyczność, obniżają własności mechaniczne stali, ujemnie wpływają na wytrzymałość zmęczeniową.
Azot- powoduje kruchość stali, blokuje płaszczyzny poślizgu. Zmniejsza plastyczność i wytrzymałość oraz spadek pracy uderzenia w próbie udarności i wzrost temperatury kruchości na zimno.
Wodór podwyższa wytrzymałość doraźna i granice plastyczności, obniża wydłużenie względne i przewężenie przy rozciąganiu, powoduje kruchość, powoduje nieuspokojenie stali.

31. Podział stali ze względu na stopień odtlenienia.
uspokojone – zawierają pierwiastki (Al., Si, Mn) o dużym powinowactwie do tlenu w takich ilościach, aby nastąpiło dalsze odtlenianie ciekłej stali, a nie zachodziła reakcja odtleniania drogą utleniania węgla we wlewnicy
półuspokojone – wstępne odtlenianie przeprowadza się mniejsza ilością odtleniaczy, w wyniku czego we wlewnicy występuje częściowe odtlenianie węglem rozpuszczonym w kąpieli. Wydzielający się tlenek węgla tworzy pęcherze gazowe, które kompensują częściowo skurcz przy krzepnięciu.
nieuspokojone – minimalna ilość pierwiastków odtleniających powoduje intensywne odtlenianie we wlewnicy drogą reakcji węgla z tlenem rozpuszczonym w żelazie. Powstaje duża ilość pęcherzy gazowych.

32. Jaka jest zasada znakowania stali?
Oznaczanie stali stopowych konstrukcyjnych i maszynowych
Stale stopowe konstrukcyjne oznaczane są za pomocą znaku składającego się z: cyfr i liter.
Pierwsze dwie cyfry określają średnią zawartość węgla w setnych procenta. Litery oznaczają
pierwiastki stopowe. Liczby występujące za literami oznaczają zawartościskładnika w stali. Stale o wyższych wymaganiach składu chemicznego oznacza się na końcu znaku literą A. Stale przetapiane elektrożużlowo oznacza się przez dodanie na końcu znaku stali Ż. Stale modyfikowane związkami chemicznymi litu, sodu lub wapnia i innymi oznacza się literą D. Według takich samych zasad, jak stale stopowe konstrukcyjne, oznacza się stale odporne na korozję i stale żaroodporne.

33. Co to są stale nietypowe,automatowe, żeliwa, staliwo? –Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami zawierającymi od 2% do 4% węgla w postaci cementytu lub grafitu.
Rodzaje:
• szare – węgiel występuje jako grafit
• białe – węgiel związany jest w cementycie
• połowiczne – występuje cementyt i grafit
Staliwo - stop żelaza z węglem w postaci lanej, nie poddanny obróbce plastycznej. Zawartość węgla nie przekracza 1,5%, suma typowych domieszek również nie przekracza 1%. Właściwości mechaniczne staliwa są nieco niższe niż własności stali o takim samym składzie po obróbce plastycznej.
Rodzaje:
węglowe - zawierające tylko składniki zwykłe i zanieczyszczenia z przerobu hutniczego
stopowe - zawierające dodatkowo wprowadzone celowo domieszki stopowe
Stal automatowa- stal wykorzystywana do produkcji drobnych części np.: śrub, nakrętek, podkładek itp. Używana na części nie podlegające silnym obciążeniom.
Stal węglowa (niestopowa) - stop węgla z żelazem (najczęściej do ok. 1,5% C), stal, w której pierwiastkiem kształtującym jej charakterystyki jest węgiel.Stal węglowa stosowana jest powszechnie przy wytwarzaniu konstrukcji oraz części urządzeń mechanicznych, wszędzie tam, gdzie jej charakterystyki są wystarczające.

34. Co to są żeliwa sferoidalne i jak się je wytwarza? –
Żeliwo sferoidalne – żeliwo szare, w którym grafit występuje w postaci kulkowej, pod postacią sferoidalnych skupień. Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako szare, lecz o bardzo małym stężeniu siarki i fosforu.
Skład chemiczny żeliwa sferoidalnego
• wyższą zawartość węgla i krzemu,
• zawartość siarki do 0.02%,
• zawartość fosforu i manganu zależy od rodzaju osnowy metalowej (dla struktury ferrytycznej-jest najmniejsza)

35. Na czym polega hartowanie stali? Wymienić rodzaje i cel stosowania.-
Hartowanie - uzyskanie twardszej struktury odpornej na ścieranie – poprzez nagrzewanie do temperatury powyżej przemiany austenitycznej a następnie szybkie schłodzenie.
Rodzaje:
• Zwykłe - Polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego do zakresu austenitu, a następnie szybkim schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle wodnej lub olejowej, poniżej temperatury początku przemiany martenzytycznej, aż do temperatury otoczenia.
• Stopniowe - Polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego, a następnie szybkiemu schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle ze stopionej saletry, do temperatury nieco powyżej temperatury przemiany martenzytycznej i przetrzymaniu w tej temperaturze, by nastąpiło wyrównanie temperatur w całym przekroju przedmiotu. W drugiej fazie, już w kąpieli wodnej lub olejowej, następuje dalsze schładzanie, w celu uzyskania przemiany martenzytycznej.
• Izotermiczne - Jest hartowaniem, w którym nie zachodzi przemiana martenzytyczna. Nagrzany przedmiot utrzymuje się w kąpieli z roztopionej saletry lub ołowiu, w temperaturze powyżej początku przemiany martenzytycznej.
• Powierzchniowe - metoda, w której, nie nagrzewa się całego przedmiotu (hartowanie na wskroś) lecz tylko powierzchnie przedmiotu. W związku z tym tylko warstwa powierzchniowa podlega hartowaniu.

36. Co to jest odpuszczanie stali?-
Proces odwrotny do hartowania.
Odpuszczanie – zabieg cieplny, któremu poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.

37. Co to jest banit i martenzyt?-
Martenzyt to metastabilna faza stopu żelaza i węgla powstała podczas szybkiego schłodzenia. Przemiana ta polega na przebudowie sieci RSC na sieć TPC. Martenzyt ma strukturę drobnoziarnistą, posiada także listwową lub płytkową. Jest fazą bardzo twardą i kruchą, powstaje w czasie hartowania stali.
Bainit to mieszanina przesyconego ferrytu i węglikow. Powstaje w wyniku przemiany bainitycznej, która częściowo ma charakter dyfuzyjny. Jego twardość jest mniejsza od twardości martenzytu. jest składnikiem stopów żelaza. Wyróżnia się 2 rodzaje:
górny(powstaje w wyniku przemiany zachodzącej powyżej 300stopni C)
dolny(powstaje w wyniku przemiany zachodzącej poniżej 300stopni C)

38. Co to jest hartowność stali
Hartowność stali - jest podatnością stali na hartowanie, czyli tworzenie struktury twardszej, odpornej na ścieranie. Na hartowność wpływa głównie skład chemiczny stali.
Przez hartowność rozumie się głębokość na jaką stal da się zahartować.

39. Na czym polega i w jakim celu jest stosowana obróbka powierzchniowa? –
Jest to końcowa faza całkowitego procesu obróbki i ma na celu osiągnięcie - przy możliwie najmniejszych kosztach wytwarzania - odpowiednio dużej jakości obrobionego przedmiotu, zgodnej z wymaganymi warunkami technicznymi dotyczącymi dokładności wymiarów, dokładności kształtu i gładkości powierzchni.
Istnieją trzy podstawowe rodzaje obróbki powierzchniowej:
• Obróbka bardzo dokładna występuje, gdy główny nacisk kładzie się na uzyskanie odpowiednio małych błędów wymiarowych
• Obróbka ostateczna występuje, gdy chodzi o uzyskanie odpowiednio małych błędów kształtu
• Obróbka gładkościowa ma na celu głównie osiągnięcie odpowiednio dużej gładkości powierzchni
Wpływ obróbki powierzchniowej na właściwości użyt¬kowe warstwy wierzchniej:
Elementy mechanizmów maszyn, szczególnie silnie obciążone i narażone na zużycie, powinny być po obróbce dokładnej poddawane obróbce powierzchniowej. Stosując różne sposoby obróbki powierzchniowej, można uodpornić elementy maszyn na: zużycie ścierne przy poślizgu, zużycie wskutek tarcia tocznego, obciążenia udarowe, obciążenia cieplne, korozję atmosferyczną, korozję w wysokiej temperaturze, korozję chemiczną, erozję. Można również stworzyć lepsze warunki dla przepływu płynów.

40. Co to jest stal stopowa, stal sprężynowa, narzędziowa, nierdzewna i kwasoodporna? –
Stal stopowa – stal, w której oprócz węgla występują inne dodatki stopowe o zawartości od kilku do nawet kilkudziesięciu procent, zmieniające w znaczny sposób właściwości stali; podnieść hartowność stali, uzyskać większą wytrzymałość stali, zmienić pewne właściwości fizyczne i chemiczne stali
Stal sprężynowa – stal używana do produkcji resorów, sprężyn i drążków skrętnych. Stale sprężynowe są stalami węglowymi zawierającymi 0.6% - 0.85% węgla, stalami niskostopowymi zawierającymi dodatki krzemu, manganu, chromu i wanadu. Większość stali sprężynowych charakteryzuje się podwyższoną zawartością krzemu, która normalnie jest niepożądanym zanieczyszczeniem. Jednak w tych aplikacjach jest wymaganym dodatkiem obniżającym plastyczność stali.
Stal narzędziowa – stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączonych z odpowiednią obróbką cieplną.
Stal nierdzewna – stal odporna na działanie czynników atmosferycznych, rozcieńczonych kwasów, roztworów alkalicznych i podobnych. Nierdzewność stali uzyskuje się poprzez zwiększoną zawartość chromu. Zwiększona zawartość węgla także wpływa na wzrost nierdzewności stali, lecz zbyt duża jego zawartość powoduje kruchość stali. Stale nierdzewne podlegają obróbce cieplnej, hartowaniu i odpuszczaniu.
Stal kwasoodporna (kwasówka) – stal odporna na działanie kwasów o mniejszej mocy od kwasu siarkowego. Kwasoodporność uzyskuje się dzięki stabilizacji austenitu w normalnych warunkach, co można uzyskać dzięki wysokim zawartościom chromu (17–20%) i niklu (8-14%), oraz innych dodatków stopowych, takich jak mangan, tytan, molibden i miedź. Stale kwasoodporne wykorzystuje się do budowy zbiorników kwasów oraz instalacji przemysłowych, do ich produkcji i dystrybucji, w przemyśle farbiarskim, przy produkcji nawozów sztucznych itp.

41. Co to są stopy metali nieżelaznych? Podaj przykłady –
Stopy metali nieżelaznych - stopy, w których żelazo nie stanowi głównego składnika i może być najwyżej składnikiem stopowym. Najliczniejszą grupę wśród stopów metali nieżelaznych stanowią:
- stopy miedzi
- stopy niklu
- stopy cynku
- stopy cyny
- stopy aluminium
- stopy magnezu

42. Opisać zjawisko zużycia trybologicznego.-
Zużywani tribologiczne e - wywołane jest tarciem, ma charakter mechaniczno – fizyczno – chemiczny. Towarzyszy zawsze tarciu suchemu i mieszanemu:
- mechaniczne procesy zużywania: polegają na oddzielaniu cząstek ze współpracujących powierzchni
- fizyczne procesy zużywania: związane jest z adhezją trących się ciał, wywołują zużycie przez oddzielenie cząstek z jednego ciała i nanoszenie ich na ciało współpracujące
- chemiczne procesy zużywania: zachodzą pomiędzy trącymi się materiałami i ośrodkiem, w którym przebiega proces tribologiczny
- Podstawowe rodzaje tarcia tribologicznego:
1. Zużywanie utleniające
2. Zużywanie wodorowe
3. Zużywanie ścierne
4. Zużywanie zmęczeniowe
5. Zużywanie odkształceniowe
6. Zużywanie adhezyjne
7. Zużywanie cieplne
8. Fetting

43. Definicja i klasyfikacja tworzyw sztucznych oraz zastosowanie, utylizacja
Tworzywa sztuczne – materiały oparte na polimerach syntetycznych lub zmodyfikowanych naturalnych, zastępujące tradycyjne tworzywa takie jak drewno, ceramika, metal, kauczuk naturalny, gutaperka i inne. Ponadto, wiele tworzyw sztucznych posiada własności niemożliwe do uzyskania z zastosowaniem surowców naturalnych.
Podział
1.zastosowanie
a. konstrukcyjne
b. powłokowe
c. adhezyjne
d. włóknotwórcze
2. właściwości fizyko chemiczne
a. durometry - twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne
b. plastomery –zwane termoplastami, mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne
c. elastomery – tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów
Recykling - jedna z kompleksowych metod ochrony środowiska naturalnego. Jej celem jest ograniczenie zużycia surowców naturalnych oraz zmniejszenie ilości odpadów (odzysk).

44. Jakie tworzywa sztuczne wytwarzane są surowców naturalnych –
Acetylen jako surowiec do otrzymywania tworzyw polimerowych:
•akrylonitryl - poliaksylany
•chlorek winylu - polichlorek winylu
•winyloacetylen - kauczuki syntetyczne
•glikol butylenowy - poliuretany
•aceton - polimetakrylan metylu
•kwas adypinowy - poliamidy
Tworzywa polimerowe uzyskiwane na bazie smoły pogazowej:
•krezole - fenoplasty
•fenol - poliamidy
•kumaron - żywica kumaronowa
•naftalen - żywice alkilowe
•benzen – polistyren

45. Co to są termoplasty, kopolimery, styropian, poliamidy, pleksiglas, teflon, elastomery
Termoplasty, tworzywa termoplastyczne, tworzywa polimeryczne zbudowane z makrocząsteczek, głównie liniowych, rzadziej rozgałęzionych. Plastyczne w podwyższonej temperaturze, a twarde w temperaturze otoczenia (proces ten w przypadku termoplastów jest odwracalny). Na ogół rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych na zimno lub na. Do najważniejszych termoplastów zalicza się: polistyren, polietylen, poli(chlorek winylu), poli(metakrylan metylu), politetrafluoroetylen i poliamidy.
Kopolimery - rodzaj polimerów, których łańcuchy zawierają dwa lub więcej rodzajów merów. W odróżnieniu od kopolimerów, polimery zawierające tylko jeden rodzaj merów nazywa się często homopolimerami. Głównym powodem otrzymywania kopolimerów są ich szczególne własności fizyczne, właściwości mechaniczne, stopień krystaliczności i niższe temperatury mięknięcia, zdolność do mikroseparacji bloków.
Styropian– to porowate tworzywo sztuczne otrzymane poprzez spienienie granulek polistyrenu zawierających porofor. Spienienie uzyskuje się przez podgrzanie granulek zazwyczaj parą wodną. Składa się z zamkniętych komórek, wewnątrz których znajduje się pianka polistyrenowa. Komórki są ze sobą połączone i występują między nimi niewielkie pustki powietrzne, co uwidacznia się na przełomie styropianu. Jest to materiał nieodporny na działanie rozpuszczalników aromatycznych, olejów, smarów.
Poliamidy to polimery, które posiadają wiązania amidowe, poliamidy mają bardzo silną tendencję do krystalizacji są bardziej twarde i trudniej topliwe niż poliestry czy polimery winylowe. Z poliamidów produkuje się przede wszystkim włókna zwane nylonami i aramidami oraz tworzywa sztuczne o podwyższonej odporności mechanicznej nadające się np. do produkcji kół zębatych.
Pleksiglas syntetyczna żywica akrylowa, bardzo twarda odmiana polimetakrylanu , z którego wytwarza się powszechnie używane (w samochodach, samolotach, optyce, chemii itd.) szkło organiczne o małej łamliwości.
Teflon - (PTFE). Czysty politetrafluoroetylen jest całkowicie nietopliwy i zaczyna rozkładać się w temperaturze 327C. PTFE cechuje się małą energią powierzchniową, dobrymi własnościami smarującymi oraz brakiem przywierają do niego zanieczyszczeń, wysoką odpornością chemiczną.
Elastomery - to polimerowe tworzywa sztuczne lub naturalne, które cechuje zdolność do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sił mechanicznych, z zachowaniem ciągłości jego struktury.

46. Klasyfikacja duroplastów Duroplasty- grupa tworzyw polimerowych przechodzących nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony w wyniku działania podwyższonej temperatury pod wpływem czynników chemicznych bądź w wyniku łącznego działania temperatury i czynników chemicznych. Cechują się sztywnością, stabilnością wymiarów, nierozpuszczalnością, nietopliwością oraz dobrymi własnościami elektroizolacyjnymi. Wyróżniamy:
termoutwardzalne (twardnieją w zależności od temp.) - żywice fenolowoformaldehydowe, żywice aminowe, mocznikowoformahydowe, melaminowoformaldehydowe, żywice alkilowe, poliamidy
chemoutwardzalne (twardnieją przez utwardzacz ) - żywice epoksydowe, poliestry nienasycone, żywice poliuretanowe
47. Jakie są metody przetwórstwa tworzyw sztucznych?
Przetwórstwo tworzyw sztucznych jest to formowanie z tych tworzyw końcowych produktów.
Podstawowe techniki przetwórstwa:
1. wtłaczanie
2. wtrysk
3. prasowanie:
a. tłoczenie
b. przetłaczanie
c. formowanie płyt
4. walcowanie i kalandrowanie
5. odlewanie

48. Co to są materiały ceramiczne? Wymień ich rodzaje. –
Ceramika - materiały nieorganiczne o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach międzyatomowych, wytwarzane zwykle w wysokotemperaturowych procesach związanych z przebiegiem nieodwracalnych reakcji, chociaż do tej grupy materiałów zaliczane są również szkła oraz beton i cement, pomimo że przy ich wytwarzaniu zachodzą wszystkie z tych procesów.
Tworzywa ceramiczne odznaczają się przede wszystkim odpornością na działanie wysokiej temperatury i czynników chemicznych, dobrymi właściwościami mechanicznymi i dielektrycznymi, oraz twardością. Wadą ich jest kruchość, która uniemożliwia obróbkę mechaniczną i utrudnia łączenie wyrobów ceramicznych ze sobą lub innymi materiałami.
Klasyfikacja:
1. ceramika inżynierska (specjalna, drobnoziarnista) wytwarzana w wyniku spiekania w wysokiej temperaturze, bez udziału fazy ciekłej, bardzo czystych związków takich jak tlenki, węgliki, azotki ale także diament i wykazują w stanie stałym postać krystaliczną bez udziały fazy szklistej
2. cermetale - złożone z drobnych cząstek krystalicznych np. węglików lub azotków równomiernie rozłożonych w osnowie metali lub ich stopów stanowiących lepiszcze.
3. ceramika porowata (tradycyjna) obejmuje masowo produkowane materiały, ogniotrwałe lub stosowane w technice sanitarnej. W skład ceramiki porowatej zaliczany jest również cement oraz beton.
4. szkła - podlegają odszkleniu (denitryfikacji), stając się materiałami krystalicznymi lecz okres ten trwa kilkaset lat. Szkło jest przezroczyste dla światła widzialnego, jest izolatorem elektrycznym a także cechuje się bardzo małą przewodnością cieplna.
5. ceramika szklana, powstaje przez krystalizację masy szklanej w ściśle określony sposób umożliwiający utworzenie struktury bardzo drobnoziarnistej, bez porowatości. Otrzymuje się ją w wyniku krystalizacji szkła na zarodkach tworzonych przez niewielkie dodatki Cu, Ag lub Au pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.

49. Wymienić i scharakteryzować rodzaje porcelany.
Porcelana – rodzaj białej, przeświecającej ceramiki wysokiej jakości. Jest wytwarzana z mieszanki glinki kaolinowej ze skaleniem i kwarcem poprzez wypalanie uformowanych wyrobów w temperaturze od 920-980C (wyroby nieszkliwione, tzw. biskwit) aż do 1280-1460C (wyroby szkliwione). Charakteryzuje się niską nasiąkliwością, bardzo dobrymi właściwościami dielektrycznymi, dużą wytrzymałością mechaniczną, wysoką odpornością na działanie czynników chemicznych i nieprzepuszczalnością dla cieczy i gazów.
Rodzaje:
1.Fajans - rodzaj ceramiki podobny nieco do porcelany wytwarzanej z zanieczyszczonego kaolinu.
Po wypaleniu (w temperaturach przekraczających 1000C) wyroby fajansowe mają kolor od białego do jasnokremowego.
2.Porcelit - rodzaj białej do kremowej, szkliwionej, nieprześwitującej ceramiki wytwarzany podobnie jak porcelana, lecz z surowców (kaolin, skaleń, kwarc) o najczęściej gorszej jakości. W technice używany jako materiał do produkcji m.in. sanitariatów.

50. Wymienić i omówić materiały węglowe-
Tworzywa sztuczne otrzymywane z węgla kamiennego na drodze suchej destylacji to:
- gaz świetlny: (gaz koksowniczy) jest mieszaniną azotu, tlenu, wodoru, dwutlenku węgla, amoniaku oraz węglowodorów. Wykorzystywany jest w przemyśle chemicznym oraz jako paliwo,
- smoła pogazowa: jest czarną, mazistą cieczą o intensywnym zapachu. W jej skład wchodzi między innymi benzen i jego pochodne, naftalen oraz inne związki organiczne. Destylacja frakcyjna smoły pogazowej powoduje powstanie około czterdziestu związków chemicznych, stąd zastosowanie jej jako surowca w przemyśle chemicznym,
- koks: porowate czarne ciało stałe, otrzymywane w wyniku odgazowania węgla, zawiera pewne ilości siarki, wody, składników mineralnych, a także niewielkie ilości fosforu i substancji gazowych. Koks jest paliwem o większej kaloryczności od węgla kopalnego. Zawiera mniejszą ilość siarki niż węgiel kamienny, dlatego jest on bardzie przyjazny dla środowiska. Koks znalazł zastosowanie w hutnictwie oraz jako opał w kotłach grzewczych.

51. Co to są spieki i kompozyty, wymienić i omówić rodzaje i zastosowanie.-
Kompozyty - ciało stałe, powstające w wyniku fizycznego połączenia dwóch lub więcej materiałów wyjściowych. Własności materiału złożonego są odmienne od własności poszczególnych składników.
Rodzaje kompozytów:
1. strukturalne – w nich występują ciągłe struktury komponentów konstrukcyjnych - warstwy (np. sklejka), pręty (np. żelbet) lub regularne struktury trójwymiarowe np. przypominające plaster miodu
2. laminaty - które składają się z włókien zatopionych w lepiszczach
3. mikrokompozyty i nanokompozyty - w których regularna struktura dwóch lub więcej składników jest zorganizowana już na poziomie nadcząsteczkowym
4. stopy strukturalne - które są rodzajem stopów metali, metali z niemetalami, polimerów między sobą i polimerów z metalami i niemetalami o bardzo regularnej mikrostrukturze
52. Co to są farby i rozpuszczalniki?
Farba - substancja powłokotwórcza służąca do ochronnego lub dekoracyjnego pokrywania powierzchni dowolnych przedmiotów. Może zalegać na ich powierzchni, lub nieznacznie wnikać w głąb. Składa się z substancji barwiących - najczęściej w postaci pigmentów oraz substancji dodatkowych: spoiw, wypełniaczy, rozcieńczalników, rozpuszczalników, a także substancji błonotwórczych, dyspergujących, konserwujących, opóźniających wysychanie, reagujących z podłożem.
Rozpuszczalnik - ciecz zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym, inną cieczą lub gazem. Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest woda. Większość rozpuszczalników to związki chemiczne o małej lepkości i stosunkowo niskiej temperaturze wrzenia. Mała lepkość powoduje, że mogą one dość łatwo penetrować rozpuszczaną substancję, zaś niska temperatura wrzenia umożliwia ich oddestylowywanie i parowanie.