Zad1.docx

Zad1. Opisz cechy charakterystyczne komórek krystalograficznych układu regularnego (RP, RPC, RSC) oraz heksagonalnego (HZ)

RPà regularna prymitywna

-Sieć prosta

-więzły sieci krystalicznej znajdują się tylko na wierzchołkach komórki elementarnej

-1 atom

RPCàregularnie przestrzennie centrowana

-każdy jon otoczony jest 8 jonami znaku przeciwnego

-liczba koordynacyjna 8

Metale o tej sieci krystalograficznej to np. żelazo α, sód potas chrom itp, metale tej te grupy są mniej ciągliwe niż metale grupy pierwszej i nadają sie do obróbki plastycznej na gorąco

RSCàregularna powierzchniowo centralna

-każdy jon jednego rodzaju jest otoczony 6 jonami drugiego rodzaju

-liczba koordynacyjna 6

Metale o tej sieci krystalograficznej to żelazo γ, srebro, złoto itp. Metale te wykazują dobra plastyczność na gorąco i niektóre tez na zimno, są dobrymi przewodnikami cieplnymi i elektrycznymi

HZàheksagonalna zwarta

-zwarte ułożenie atomów w przestrzeni

Metale o tej sieci krystalograficznej to np. magnez rtęć itp. metale te maja znacznie gorsze właściwości plastyczne niż metale o sieci regularnej i tylko niektóre mogą być poddawane obrabianiu plastycznemu na gorąco i na zimno

Zad2.  Wymień wady sieci krystalicznej oraz opisz ich rolę w strukturze materiałów

Defekty osłabiają wytrzymałość mechaniczną. Gromadzenie się luk powoduje pęknięcia.

Prowadzą do zmniejszenia własności wytrzymałościowych.

Zad 3. Opisz grupy materiałów inżynierskich. Jakie kryteria determinują przynależność materiału do danej grupy?

Materiały inżynierskieà materiały, które nie występują w naturze, wymagają specjalnych złożonych procesów technologicznych i syntez chemicznych, po wykorzystaniu materiałów dostępnych już w naturze

Dzielą się na:

·         metale i stopy

-charakteryzują się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, zdolnośc do trwałych odkształceń pod wpływem działających na nie odkształceń

·         polimery

-wielkie cząsteczki powstałe w procesie polimeryzacji czyli wielocząsteczkowy związek chemiczny powstały z połączenia monomerów, mała gęstość, dobre właściwości mechaniczne

·         materiały ceramiczne

-nieorganiczne związki metali z azotem tlenem, węglem. Cechuje ich wysoka twardość, kruchość, wytrzymałość na ściskanie, odporność na korozję, niska przewodność cieplna i elektryczna

·         kompozyty

-materiały utworzone z co najmniej dwóch komponentów(faz) o różnych właściwościach w taki sposób, że ma właściwości lepsze od możliwych do uzyskania w każdym z komponentów osobno oraz lepsze niż wynik prostego ich sumowania

Podstawą podanej klasyfikacji jest istota wiązań między atomami tworzącymi dany materiał, utrzymujących je w skoordynowanych przestrzennie układach i determinujących podstawowe właściwości materiału.

Zad4. Opisać termodynamiczną regułę dźwigni.  Zastosowanie na przykładzie.

Reguła odcinków, reguła umożliwiająca wyznaczenie z wykresu równowagi fazowej stosunku ilościowego faz współistniejących w danej temperaturze w stopie dwufazowym. Z kolei zawartości procentowej tych faz np. w stopie I-I w której w temperaturze T1 współistnieją 2 fazy- roztwór stały α i roztwór ciepły L, stosunek ilościowy tych faz= stosunkowi odpowiednich odcinków MN :KNMK=αL

Zad5. Wyjaśnij pojęcia:

Faza termodynamicznaà jednolita część układu fizycznego oddzielona od innych granicami faz po przekroczeniu których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych

Odmiana alotropowaà są to odmiany tego samego pierwiastka w tym samym stanie skupienia różniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Mogą różnić się miedzy sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce np. węgiel i jego odmiany (grafit, diament)

Roztwór stałyà jednorodna faza o wiązaniu i strukturze metalicznej czego skutkiem są właściwości metaliczne. Złożona z co najmniej 2 pierwiastków w których w sieci krystalicznej rozpuszczalnika rozpuszczany jest inny składnik

Faza międzymetalicznaà to połączenie metali lub metali z niemetalami wykazujące właściwości metaliczne ze względu na częściowy lub całkowity udział wiązania metalicznego między atomami wchodzącymi w skład fazy

Zad 6. Wyjaśnij relację pojęć:

-likwidus-solidus (linia likwidus występuje na początku krystalizacji a linia solidus wystepuję na końcu krystalalizacji)

-eutektyka-eutetoid (eutektyka to mieszanina eutektyczna austenitu z cementytem na wskutek przemiany austenitu w perlit, eutektoid to inaczej perlit i mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem)

-dendryt-segregacja dendrytyczna(dendryt-kryształ unoszący się w cieczy, segregacja dendrytyczna zróżnicowanie składu chemicznego w obrębie dendrytu lub ziarna fazy stałej będące wynikiem krystalizacji w zakresie temp likwidus solidus)

-granica ziarna-granica faz( granica ziarnaàwewnętrzne powierzchnie graniczne oddzielające 2 kryształy o takim samym składzie chemicznym różniące sie orientacja krystalograficzna, granica fazà wewnętrzne powierzchnie graniczne różniące sie orientacja krystalograficzna i typem sieci krystalicznej i składzie chemicznym

Zad 7. Wymień i omów typowe (rodzaje faz)występujące w układach równowagi stopów metali

Fazy międzymetaliczneà zad 5.

Faza elektronowaàdo tej grupy zalicza się faza międzymetaliczna tworząca się przy określonych wartościach stężenia elektronowego tzn. stosunku liczby elektronów walencyjnych do liczby atomów w jednej komórce strukturalnej

Fazy międzywęzłoweà fazy czynnika wielkości. Są to fazy krystalizujące w sieci Al, A3 i A2 (rzadziej) oraz w sieci heksagonalnej prostej,

Faza Sigmaàfazy międzymetaliczne krystalizujące w sieci tetragonalnej(komórka zawiera 30 atomów), tworzą się między niektórymi metalami przejściowymi, fazy te są twarde i kruche.

Faza Lavesaàwzór stechiometryczny AB2,ale głównym czynnikiem jest stosunek promienia atomów składników

Zad 8. Wyjaśnij różnice pomiędzy składnikiem fazowym a strukturalnym stopu. Podaj po 3 przykłady konkretnych faz i struktur

Przykłady składników fazowych:

Ferryt - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe α o strukturze (RPC).

- ma wygląd równoosiowych ziaren o wyraźnych granicach.

-jest fazą bardzo miękką i plastyczną o małej wytrzymałości na rozciąganie,

-dzięki temu stopy ferrytyczne nadają się do obróbki plastycznej

Austenit - jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w Fe y o strukturze(RSC).

- jest nietrwały , ulega eutektoidalnemu rozpadowi na mieszaninę ferrytu i cementytu.

-jest fazą stosunkowo twardą, o znacznej wytrzymałości na rozciąganie, a

przy tym bardzo ciągliwą. Dzięki temu stopy austenityczne podatne są do obróbki

plastycznej, ale odznaczają się złą skrawalnością

Cementyt jest fazą międzywęzłową o strukturze złożonej układu rombowego, zawierającą

ciężarowe 6,67% C.

-duża kruchości i twardości oraz nieznacznie mniejszą niż żelazo gęstością oraz dużą odpornością chemiczną.

-Cementyt do temp. 210°C jest ferromagnetyczny, a w wyższych temperaturach paramagnetyczny.

- Ze względu na znaczny udział wiązania metalicznego obok kowalencyjnego wykazuje własności metaliczne.

- jest fazą nietrwałą, ulegającą w podwyższonych temperaturach rozkładowi (grafityzacji):

- cementyt pierwotny - krystalizuje z roztworu ciekłego, w postaci dużych, grubych

igieł;

- cementyt wtórny - wydziela się z austenitu w wyniku zmniejszania rozpuszczalności

węgla przy obniżaniu temperatury oraz z eutektoidalnego rozpadu austenitu

- cementyt trzeciorzędowy - wydziela się z ferrytu przy zmniejszaniu rozpuszczalności

Przykłady składników strukturalnych:

Perlit jest mieszaniną eutektoidalną nasyconego ferrytu i cementytu

...