62
hazardzista18
Użytkownik
Jakbyście mogli to usuwajcie tego do godziny 12, bo potrzebuję tego opracowania na egzamin, a w telefonie nie mam jak odtworzyc i musi być na stronie
Pytania egazminacyjne z przedmiotu metaloznawstwo i obróbka cieplna II
1. Na schematach wyjaśnić co to jest hartowność, utwardzalność, przehartowalność.
Hartowność – podatność stali na hartowanie, wyrażana zależnością przyrostu twardości w wyniku hartowania od warunków austenityzowania i szybkości chłodzenia. Twardość zależy od: stężenia węgla, udziału martenzytu
Utwardzalność (U) i podatność stali na hartowanie, której miarą jest zależność największej, możliwej do uzyskania po hartowaniu twardości od warunków austenityzowania oraz stężenia węgla. U1>U2
Przehartowalność (P) – zależność przyrostu twardości w wyniku hartowania od szybkości chłodzenia. Zależy ona od stężenia węgla i pierwiastków stopowych w roztworze podczas austenityzowania, stopnia jednorodności austenitu oraz wielkości ziarna. P1>P2
2. Omówić rolę intensywności chłodzenia przy hartowaniu na przykładzie wody,
oleju i powietrza.
3. Od czego zależy hartowność stali?
-składu chemicznego austenitu-wszystkie pierwiastki poza Co i Si zwiększają hartowność.
-wielkości ziarna austenitu. Podwyższenie temperatury austenityzowania powoduje rozrost ziarna a więc zmniejszenie powierzchni granic ziaren austenitu. Obszary te są miejscami łatwego zarodkowania ferrytu, perlitu, bainitu. Ograniczenie liczby tych miejsc zwiększa trwałość austenitu a zatem zwiększa hartowność.
-jednorodność austenitu. Im austenit jest bardziej jednorodny pod względem składu chemicznego, tym większa jest hartowność stali
-obecność nierozpuszczonych podczas austenityzowania cząstek. Nierozpuszczone węgliki, azotki, tlenki zmniejszają hartowność
4. Jaki jest wpływ hartowności stali na jej strukturę po hartowaniu i twardość
na przekroju poprzecznym.
5. Wymienić rodzaje pieców do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej.
Konstrukcje: komorowe zwykłe z przedsionkiem; wgłębne: muflowe i bezmuflowe; elewatorowe; kołpakowe; bębnowe; przepychowe; taśmowe; próżniowe
Podział
-z uwagi na temperaturę: nisko, średnio, wysokotemperaturowe
-z grzaniem: elektrycznym, spalinowym,
-z czynnikiem roboczym: solne, atmosferyczne, z atmosferami regulowanymi, próżniowe,
-z uwagi na konstrukcję: komorowe statyczne, przelotowe, taśmowe, obrotowe
6. Narysować schemat pieca komorowego z przedsionkiem hartowniczym(PKzPH).
Omówić zasadę działania PKzPH. Omówić rolę atmosfer regulowanych.
Wsad nr 1 na rolkach jedzie do przedsionka. Tam jest przepłukiwany atmosferą ochronną w celu usunięcia powietrza (wtedy nie będzie dymił jak wjedzie do wanny). Wchodzi do pieca, jak wyjdzie do przedsionka to wchodzi do wanny. W tym czasie z górnej części przedsionka na rolki schodzi kolejny wsad nr 2 i idzie do pieca. Wtedy z wanny wychodzi wsad nr 1 i idzie transporterem na zewnątrz.
Rola atmosfer regulowanych: wsad przed umieszczeniem w komorze jest przepłukiwany atmosferą ochronną. Gorący wsad po opuszczeniu komory roboczej w przedsionku hartowniczym jest otoczony atmosferą ochronną która zabezpiecza przed utlenianiem. W przedsionku hartowniczym można przeprowadzać powolne kontrolowane studzenie. Atmosfera ochronna zapobiega przed utlenianiem (dymieniem) oleju w trakcie zanurzania. Wanna hartownicza powinna mieć układ chłodzący.
7. Narysować schemat pieca próżniowego (PP). Omówić zasadę działania pieca PP.
Omówić rolę próżni.
PP są odbiornikami energii tylko podczas nagrzewania, podczas gdy w piecach solnych trzeba grzać cały czas. W pp nie następuje ani odwęglanie ani nawęglanie. Nie +trzeba czyścić przedmiotów po hartowaniu w pp, podczas gdy w solach czyszczenie jest kosztownym zabiegiem. Zmniejszenie odkształceń wynikających z korzystniejszych warunków chłodzenia w pp.
Do pieca wkłada się element, który ma być wygrzany. Osiąga się to przez wzbudnik pieca indukcyjnego lub poprzez zastosowanie grzałki elektrycznej. Próżnia jest wytwarzana przez pompę dyfuzyjną, która zawiera obieg wodny.
8. Wymienić k ryteria doboru materiałów na elementy maszyn, pojazdów i innych
obiektów inżynierskich.
Temperatura pracy, ścieralność, odporność na zmęczenie, kruche pękanie, dobra udarność, granica sprężystości, twardość,
SKdUC-SM – wykonuje się głównie małe i średnie części maszyn, pojazdów i konstrukcji gdy wymagane własności wytrzymałościowe i odporność na pękanie oraz ciągliwość są duże.
9 Podać klasyfikację stali konstrukcyjnych (SK) oraz stali konstrukcyjnych do
ulepszania cieplnego (SKdUC).
SK:
-niskostopowe o podwyższonych właściwościach
-do nawęglania
-do azotowania,
-sprężynowe
-na łożyska toczne
10. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SK
oraz SKdUC.
11. Omówić wymagania dla SK oraz dla SKdUC.
Stale C-Mn o strukturze ferrytyczno-perlitycznej
Granica plastyczności Re do 500 MPa
Niskostopowe gatunki stali które są hartowane i odpuszczane w celu uzyskania granicy plast. Re do 700MPa
Dobra spawalność przy dostatecznych własnościach mechanicznych (głównie Re) oraz odporność na kruche pękanie (drobne ziarno) spełniają je stale o niskiej zawartości C i bardzo niskiej zawartości zanieczyszczeń (S, P)
12. Omówić wymaganą strukturę SK oraz SKdUC.
Mają zwykle mikrostrukturę ferrytyczną lub ferrytyczno-perlityczną. Stale maszynowe są zwykle obrabiane cieplnie w celu uzyskania dużej wytrzymałości dzięki tworzeniu się niskotemperaturowych produktów przemiany takich jak martenzyt lub bainit.
13. Podać trzy przykłady SK lub SKdUC (w tym symbole stali) z zastosowaniem
i uzasadnieniem.
24CrMo13-6-wały korbowe – (odporność na zginanie, ścieranie)
31CrMo12-wałki rozrządu-(wytrzymałość i odporność na ścieranie)
25H3M-koła zębate (odporność na nacisk jednostkowy, na zmęczenie kontaktowe)
14. Wymienić rodzaje stali maszynowych (SM).
-do ulepszania cieplnego,
-do hartowania powierzchniowego,
-do nawęglania,
-do azotowania,
-umocnione wydzieleniowo z temperatury obróbki plastycznej na gorąco
-do hartowania bezpośredniego,
-automatowe,
-sprężynowe,
-łożyskowe
-do kształtowania na zimno
15. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SM.
Do stali o małej hartowności (dla wyrobów o małych przekrojach) dodaje się Mn
Do stali o zwiększonej hartowności (dla wyrobów o średnich i dużych przekrojach) – Mn, Cr, Mo, Ni, V, B, Al.
16. Omówić wymagania dla SM . Odporność na:
-naciski jednostkowe
-zmęczenie kontaktowe
-zginanie
-ścieranie
17. Omówić wymaganą strukturę SM.
Mikrostruktura-odpuszczony martenzyt o takiej samej twardości i wytrzymałości jak mikrostruktura perlityczno-ferrytyczna
18. Podać klasyfikację stali narzędziowych (SN).
-niestopowe do pracy na zimno
-stopowe do pracy na zimno
-do pracy na gorąco
-szybkotnące
19. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SN . Cr, Mo, W, V, Mn (od kilku do kilkunastu %)
20. Omówić wymagania dla SN.
-Wytrzymałość i twardość narzędzi muszą być większe niż materiałów ciętych lub kształtowanych
-Stąd SN są twarde, odporne na działanie ciepła, zdolne do przenoszenia dużych naprężeń w temperaturze otoczenia jak i wyższej (do 700oC) przy małym zużyciu
-Ze względu na b. różnorodne wymagania istnieje duża grupa SN od tanich i prostych niestopowych (duża zawartość C) do drogich, stopowych stali szybkotnących, do pracy na gorąco
21. Omówić wymaganą strukturę SN.
-dodaje się pierwiastki stopowe w celu zwiększenia hartowności i zwiększenia odporności na odpuszczaące działanie ciepła
-zwiększając hartowność pierwiastki st zwiększają wytrzymałość stąd mniejsze przekroje i łagodniejsze ośrodki chłodzące
-pierwiastki stopowe tworzą węgliki zwiększające twardość i odporność na ścieranie, hamująec rozrost ziarna – stąd większa udarność
-węgliki są trwałe w wysokich temperaturach (nie koagulują)
-truktura nisko odpuszczonego martenzytu
22. Podać trzy przykłady SN (w tym symbole stali) z zastosowaniem i uzasadnieniem.
C45U-narzędzia rolnicze (dobra twardość, ciągliwy rdzeń)
55NiCrMoV7-stemple prasujące (bardzo dobra ciągliwość i hartowność)
HS6-5-2C-wiertła spiralne (dobra ciągliwość, wysoka wytrzymałość na ściskanie i odporność na ścieranie
23. Wymienić materiały na karoserie samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stale Complex Phase (CP) struktura drobnoziarnistego ferrytu i międzywęzłowego bainitu, wytrzymałość na rozciąganie do 800Mpa, dobra odkształcalność, wysoka zdolność pochłaniania energii
Stale ferrytyczno-martenzytyczne (DP) – struktura miękka osnowa ferrytyczna oraz 20-70% martenzytu; wytrzymałość nawet do 1000Mpa,
24. Wymienić materiały na wały korbowe samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stal maszynowa do ulepszania cieplnego, struktura: obrabiane cieplnie w celu uzyskania martenzytu czy bainitu, sztywność, odporność na pękanie
25. Wymienić materiały na wałki rozrządu samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stal maszynowa do ulepszania cieplnego, struktura: odpuszczony martenzyt; wytrzymałość, odporność na ścieranie
23. Wymienić materiały na koła zębate samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stale maszynowe do nawęglania, struktura: odpuszczony martenzyt; Odporność na ścieranie, zginanie, zmęczenie kontaktowe, nacisk jednostkowy
24. Wymienić materiały na korpus silnika samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Żeliwo: słabe przewodzenie fal akustycznych, znakomite własności ślizgowe, odporność na ściskanie
Aluminium-niska masa
25. Wymienić materiały na głowicę silnika. Uzasadnić wybór w oparciu o własności
i strukturę.
Aluminium-dobrze odprowadza ciepło, niższa masa niż żeliwo, dobra lejność
26. Wymienić materiały na najważniejsze elementy elektrowni jądrowych wraz ze
składem chemicznym. Określić warunki pracy oraz rodzaje zużycia.
-plater zewnętrzny-stale niskowęglowe i węglowe - C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Cu
-plater wewnętrzny – stale nierdzewne ferrytyczne – C, Si, Cr, Mo; odporność na korozję, na pełzanie 250oC
-korpus reaktora – stale nierdzewne austenityczne – C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Ti, Nb; odporność na korozję, pełzanie, 7,25 MPa, 700oC
-pręty paliwowe – stopy cyrkonu; mała rozszerzalność cieplna, wysoka plastyczność i odporność na pełzanie, duża odporność korozyjna
-wymienniki ciepła – stopy niklu (inconel 600 [60,5% Ni, 23%Cr, 14%Fe]); przekazywanie ciepła z pierwotnego obwodu reaktora do drugiego obwodu, wysoka trwałość cieplna i korozyjna
27. Jaki jest wpływ środowiska promieniotwórczego na materiały konstrukcyjne
(zmiana własności mechanicznych)?
-wobec materiałów stosowanych w energetyce jądrowej stawiane są specjalnie wyostrzone wymagania
-dotyczą one procesu ich wytwarzania, kontroli w czasie exploatacji i oceny stanu sprawności exploatacyjnej,
-pod wpływem promieniowania w strukturze materiałów konstrukcyjnych zachodzą przemiany sukcesywnie obniżające charakterystyki exploatacyjne materiałów
-w pierwszym rzędzie pogarszają właściwości mechaniczne i odporność korozyjną,
-spośród wszystkich rodzajów promieniowania najsilniejszy wpływ na właściwości materiałów wywiera promieniowanie neutronowe
-dlatego do materiałów odpornych na promieniowanie zalicza się te, które zachowują trwałość struktury i właściwości właśnie w warunkach promieniowania neutronowego
28. Jaki jest wpływ niklu na pęcznienie stali?
-Dla stali austenitycznych zawartość niklu powyżej 35% ogranicza pęcznienie stali do dopuszczalnego przyrostu
-Stale ferrytyczne i wysokoniklowe także mają ograniczony przyrost objętościowy wraz ze zwiększającą się zawartością niklu
-jednak dla stopów o zawartości niklu powyżej 50% znowu następuje nieznaczny wzrost przyrostu objętości
29. Jakie wymagania materiałowe i jakie materiały stosowane są na najważniejsze
elementy elektrowni jądrowej, na korpus reaktora, na wymienniki ciepła, na
wytworniki ciepła . To samo co w pytaniu 26
30. Stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze: wymagania stawiane
stalom do pracy w podwyższonej temperaturze oraz ich przeznaczenie.
Przeznaczenie:
-stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze do ok 600oC są stosowane w energetyce na urządzenia ciśnieniowe, głównie na: walczaki kotłów parowych,
-rury kotłowe i przegrzewaczowe
-do budowy turbin parowych, wodnych i gazowych
-na armatury kotłów i turbin
-zbiorniki ciśnieniowe i inne urządzenia energetyki konwencjonalnej i jądrowej oraz przemysłu chemicznego
Wymagania:
-określona wytrzymałość w podwyższonej temperaturze
-określona ciągliwość w podwyższonej temperaturze
-odporność na pełzanie (dynamiczną relaksacęa)
-odporność zmęczeniowa
-odporność na korozję
31. Skład chemiczny i struktura stali stopowych pracy w podwyższonej temperaturze.
Skład chemiczny:
-niskowęglowe o stężeniu do 0,25%C
-średniowęglowe o tężeniu węgla większym niż 0,25%
-niskostopowe o małym i średnim stężeniu węgla i łącznym stężeniu pierwiastków stopowych nieprzekraczającym 3%
-średniostopowe o średnim stężeniu węgla i stężeniu pierwiastków stopowych w zakresie 3-5%
-wysokostopowe o dużym stężeniu pierwiastków stopowych przekraczającym 5% w tym głównie Cr powyżej 10%
Dodatki stopowe-Cr, Mo, V, W, Ti, Nb, Ni,
Struktura:
-ferrytyczno-perlityczne,
-ferrytyczno-bainityczne,
-o strukturze wysoko odpuszczonego martenzytu
32. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe: wymagania stawiane tym stalom, skład
chemiczny (główne pierwiastki i ich rola) oraz ich przeznaczenie.
Żaroodporne:
-Wymagania: Odporność na działanie czynników chemicznych
-Skład chemiczny: niskowęglowe stale o jednofazowej strukturze ferrytu lub austenitu o dużym stężeniu chromu i niklu oraz dodatkowo krzemu i aluminium (Cr – podstawowy pierwiastek zwiększający żaroodporność, Si i Al. Też zwiększają ale pogarszają własności plastyczne, Ni sam nie zwiększa żaroodporności)
-Przeznaczenie: elementy pieców przemysłowych (szyny, rury, kołpaki), kotły parowe, kotły próżniowe
Żarowytrzymałe:
-Wymagania – odporność na pełzanie w podwyższonych temperaturach, zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych
-Skład chemiczny: Ni 9% w obecności 18%Cr powoduje tworzenie trwałej struktury austenitycznej co decyduje o zwiększeniu żarowytrzymałości, żarowytrzymałość podwyższają Mo, W, V, Co, Ti, Cr, Si; stężenie węgla jest ograniczone do ok 0,25% C dla odpowiedniej spawalności
-przeznaczenie: silnie obciążone części aparatury przemysłowej, skrzynie do nawęglania, palniki gazowe
33. Co to jest żaroodporność i żarowytrzymałość?
Żaroodporność- odporność stopu na działanie czynników chemicznych , głównie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 550oC. Jest ściśle związana ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny
Żarowytrzymałość- odporność stopu na odkształcenia w wysokiej temperaturze, powyżej 550oC, z czym wiąże się zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych. żarowytrzymałość w temperaturze powyżej 550oC jest uzależniona głównie od odporności na pełzanie
34. Stale i stopy oporowe, wymagania, skład chemiczny, struktura, własności,
przeznaczenie.
Własności:
-duża odporność właściwa, b. mały temperaturowy współczynnik oporności, b małym temperaturowym wsp rozszerzalności
-mała przewodność cieplna, wysokie własności mechaniczne w temp pokojowej, duża odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze, duża odporność na korozję gazową
Skład chemiczny:
Dzielimy na
-niklowo-chromowe o strukturze austenitycznej (chromonikieliny lub nichromy) z dodatkiem Fe a także niedużymi dodatkami Mn i Si zawierające kilka setnych części procentu węgla
-żelazo-chromowo-aluminiowe o strukturze ferrytycznej (fechromale lub fechrale) zawierają niewielkie dodatki Mn i Si oraz kilka setnych części procentu węgla
Przeznaczenie:
-w temperaturze 1200-1300oC
-Wytrzymałość w wysokiej temperaturze
-rezystory regulacyjne i obciążające
-rezystory pomiarowe i oporniki
-elementy grzejne
35. Nadstopy i stopy wysoko - żaro - wytrzymałe: - wymagania, - skład chemiczny,
- struktura, - własności, - przeznaczenie.
Skład chemiczny: Cr zapewniający żaroodporność oraz Nb, Zr, Ti, Al. I N umożliwiające utwardzenie wydzieleniowe
Dzieli się je na grupy (+max temperatura pracy)
-na osnowie Fe, z Cr i Ni, (800oC)
-Złożone Fe Cr Ni Co (900oC)
-na osnowie Co z Cr Ni Mo W, bez Fe (950oC)
-na osnowie Ni, +Cr, Co, niekiedy Mo, Ti, Al., Zr, B (1000oC)
Zastosowanie:
-temp wyższa niż żarowytrzymałe stale austenityczne tj, wyższej od 750oC a nawet 1000oC
-stopy te są stosowane głównie na łopatki, wirniki oraz dysze turbin parowych i silników odrzutowych
Własności:
-duże własności wytrzymałościowe w wysokiej temp. Duża wytrzymałość na pełzanie
-umacniane w wyniku wydzielania faz o dużej dyspersji
-OC-przesycanie i starzenie
-zwiększenie trwałości nadstopów uzyskuje się w wyniku wytworzenia na ich powierzchni powłok żaroodpornych Twierdzenie o trzech siłach - Aby trzy nierównoległe
do siebie siły działające na ciało sztywne były w równowadze, linie działania tych sił musza˛ przecinać się w jednym punkcie, a same siły musza˛ tworzyć trójkąt
zamknięty. Zasady Newtona: Zasada bezwładności – punt materialny, na który nie działają żadne siły lub wszystkie działające nań siły znoszą się, pozostaje w
spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem układu odniesienia. 2. W układzie inercjalnym zmiana ruchu punktu materialnego jest
proporcjonalna do siły działającej i odbywa się w kierunku działania tej siły. 3. Zasada akcji i reakcji – Każdemu działaniu towarzyszy równe, lecz przeciwnie
skierowane przeciwdziałanie. 4. Pod wpływem układu sił punkt materialny uzyskuje przyspieszenie rowne sumie geometrycznej przyspieszeń, jakie uzyskałby w
wyniku niezalneżnego działa każdej z sił. 5. Zasada powszechnego ciążenia – Dwa punkty materialne o masach m1 i m2 działają na siebie z siłą proporcjonalną
do iloczynu tych mas, a odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości tych mas. Zasada zachowania pędu – jeżeli na punkt materialny nie działają żadne siły,
to pęd punktu jest zachowany, jest stały Zasada pędu i popędu - Przyrost pędu układu materialnego w skończonym przedziale czasu jest równy popędowi wektora
głównego sił zewnętrznych działających na ten układ. d'Alemberta zasada, jedna z podstawowych zasad mechaniki, mówiąca, że siły przyłożone do punktów
materialnych danego układu można rozłożyć na siły poruszające (nadające przyspieszenie) i siły tracone, równoważone przez działanie więzów.
Krętem nazywamy momęt pedu punktu materialnego wzgledem punktu O. Zasada krętu i pokrętu - Przyrost krętu układu materialnego względem dowolnego
nieruchomego punktu jest równy pokrętowi momentu głównego sił zewnętrznych względem tego samego punktu. Twierdzenie o ruchu środka masy układu punktów
materialnych – Środek masy porusza się jak punkt materialny, w którym skupiona jest całkowita masa układu i na który działają wszystkie siły zewnętrzne. Moment główny- Mg jest to suma momentów sił Pi układu względem bieguna redukcji.
Analityczny warunek równowagi płaskiego dowolnego układu sił można sformułować następująco:
Warunkiem koniecznym i dostatecznym równowagi płaskiego dowolnego układu sił jest, aby sumy algebraiczne rzutów wszystkich sił na każdą z dwóch nierównolgłych osi równały się zeru i suma momentów wszystkich sił względem dowolnie obranego bieguna na płaszczyźnie działania tych sił była równa zeru (trzy równania równowagi).
Pytania egazminacyjne z przedmiotu metaloznawstwo i obróbka cieplna II
1. Na schematach wyjaśnić co to jest hartowność, utwardzalność, przehartowalność.
Hartowność – podatność stali na hartowanie, wyrażana zależnością przyrostu twardości w wyniku hartowania od warunków austenityzowania i szybkości chłodzenia. Twardość zależy od: stężenia węgla, udziału martenzytu
Utwardzalność (U) i podatność stali na hartowanie, której miarą jest zależność największej, możliwej do uzyskania po hartowaniu twardości od warunków austenityzowania oraz stężenia węgla. U1>U2
Przehartowalność (P) – zależność przyrostu twardości w wyniku hartowania od szybkości chłodzenia. Zależy ona od stężenia węgla i pierwiastków stopowych w roztworze podczas austenityzowania, stopnia jednorodności austenitu oraz wielkości ziarna. P1>P2
2. Omówić rolę intensywności chłodzenia przy hartowaniu na przykładzie wody,
oleju i powietrza.
3. Od czego zależy hartowność stali?
-składu chemicznego austenitu-wszystkie pierwiastki poza Co i Si zwiększają hartowność.
-wielkości ziarna austenitu. Podwyższenie temperatury austenityzowania powoduje rozrost ziarna a więc zmniejszenie powierzchni granic ziaren austenitu. Obszary te są miejscami łatwego zarodkowania ferrytu, perlitu, bainitu. Ograniczenie liczby tych miejsc zwiększa trwałość austenitu a zatem zwiększa hartowność.
-jednorodność austenitu. Im austenit jest bardziej jednorodny pod względem składu chemicznego, tym większa jest hartowność stali
-obecność nierozpuszczonych podczas austenityzowania cząstek. Nierozpuszczone węgliki, azotki, tlenki zmniejszają hartowność
4. Jaki jest wpływ hartowności stali na jej strukturę po hartowaniu i twardość
na przekroju poprzecznym.
5. Wymienić rodzaje pieców do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej.
Konstrukcje: komorowe zwykłe z przedsionkiem; wgłębne: muflowe i bezmuflowe; elewatorowe; kołpakowe; bębnowe; przepychowe; taśmowe; próżniowe
Podział
-z uwagi na temperaturę: nisko, średnio, wysokotemperaturowe
-z grzaniem: elektrycznym, spalinowym,
-z czynnikiem roboczym: solne, atmosferyczne, z atmosferami regulowanymi, próżniowe,
-z uwagi na konstrukcję: komorowe statyczne, przelotowe, taśmowe, obrotowe
6. Narysować schemat pieca komorowego z przedsionkiem hartowniczym(PKzPH).
Omówić zasadę działania PKzPH. Omówić rolę atmosfer regulowanych.
Wsad nr 1 na rolkach jedzie do przedsionka. Tam jest przepłukiwany atmosferą ochronną w celu usunięcia powietrza (wtedy nie będzie dymił jak wjedzie do wanny). Wchodzi do pieca, jak wyjdzie do przedsionka to wchodzi do wanny. W tym czasie z górnej części przedsionka na rolki schodzi kolejny wsad nr 2 i idzie do pieca. Wtedy z wanny wychodzi wsad nr 1 i idzie transporterem na zewnątrz.
Rola atmosfer regulowanych: wsad przed umieszczeniem w komorze jest przepłukiwany atmosferą ochronną. Gorący wsad po opuszczeniu komory roboczej w przedsionku hartowniczym jest otoczony atmosferą ochronną która zabezpiecza przed utlenianiem. W przedsionku hartowniczym można przeprowadzać powolne kontrolowane studzenie. Atmosfera ochronna zapobiega przed utlenianiem (dymieniem) oleju w trakcie zanurzania. Wanna hartownicza powinna mieć układ chłodzący.
7. Narysować schemat pieca próżniowego (PP). Omówić zasadę działania pieca PP.
Omówić rolę próżni.
PP są odbiornikami energii tylko podczas nagrzewania, podczas gdy w piecach solnych trzeba grzać cały czas. W pp nie następuje ani odwęglanie ani nawęglanie. Nie +trzeba czyścić przedmiotów po hartowaniu w pp, podczas gdy w solach czyszczenie jest kosztownym zabiegiem. Zmniejszenie odkształceń wynikających z korzystniejszych warunków chłodzenia w pp.
Do pieca wkłada się element, który ma być wygrzany. Osiąga się to przez wzbudnik pieca indukcyjnego lub poprzez zastosowanie grzałki elektrycznej. Próżnia jest wytwarzana przez pompę dyfuzyjną, która zawiera obieg wodny.
8. Wymienić k ryteria doboru materiałów na elementy maszyn, pojazdów i innych
obiektów inżynierskich.
Temperatura pracy, ścieralność, odporność na zmęczenie, kruche pękanie, dobra udarność, granica sprężystości, twardość,
SKdUC-SM – wykonuje się głównie małe i średnie części maszyn, pojazdów i konstrukcji gdy wymagane własności wytrzymałościowe i odporność na pękanie oraz ciągliwość są duże.
9 Podać klasyfikację stali konstrukcyjnych (SK) oraz stali konstrukcyjnych do
ulepszania cieplnego (SKdUC).
SK:
-niskostopowe o podwyższonych właściwościach
-do nawęglania
-do azotowania,
-sprężynowe
-na łożyska toczne
10. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SK
oraz SKdUC.
11. Omówić wymagania dla SK oraz dla SKdUC.
Stale C-Mn o strukturze ferrytyczno-perlitycznej
Granica plastyczności Re do 500 MPa
Niskostopowe gatunki stali które są hartowane i odpuszczane w celu uzyskania granicy plast. Re do 700MPa
Dobra spawalność przy dostatecznych własnościach mechanicznych (głównie Re) oraz odporność na kruche pękanie (drobne ziarno) spełniają je stale o niskiej zawartości C i bardzo niskiej zawartości zanieczyszczeń (S, P)
12. Omówić wymaganą strukturę SK oraz SKdUC.
Mają zwykle mikrostrukturę ferrytyczną lub ferrytyczno-perlityczną. Stale maszynowe są zwykle obrabiane cieplnie w celu uzyskania dużej wytrzymałości dzięki tworzeniu się niskotemperaturowych produktów przemiany takich jak martenzyt lub bainit.
13. Podać trzy przykłady SK lub SKdUC (w tym symbole stali) z zastosowaniem
i uzasadnieniem.
24CrMo13-6-wały korbowe – (odporność na zginanie, ścieranie)
31CrMo12-wałki rozrządu-(wytrzymałość i odporność na ścieranie)
25H3M-koła zębate (odporność na nacisk jednostkowy, na zmęczenie kontaktowe)
14. Wymienić rodzaje stali maszynowych (SM).
-do ulepszania cieplnego,
-do hartowania powierzchniowego,
-do nawęglania,
-do azotowania,
-umocnione wydzieleniowo z temperatury obróbki plastycznej na gorąco
-do hartowania bezpośredniego,
-automatowe,
-sprężynowe,
-łożyskowe
-do kształtowania na zimno
15. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SM.
Do stali o małej hartowności (dla wyrobów o małych przekrojach) dodaje się Mn
Do stali o zwiększonej hartowności (dla wyrobów o średnich i dużych przekrojach) – Mn, Cr, Mo, Ni, V, B, Al.
16. Omówić wymagania dla SM . Odporność na:
-naciski jednostkowe
-zmęczenie kontaktowe
-zginanie
-ścieranie
17. Omówić wymaganą strukturę SM.
Mikrostruktura-odpuszczony martenzyt o takiej samej twardości i wytrzymałości jak mikrostruktura perlityczno-ferrytyczna
18. Podać klasyfikację stali narzędziowych (SN).
-niestopowe do pracy na zimno
-stopowe do pracy na zimno
-do pracy na gorąco
-szybkotnące
19. Podać orientacyjny skład chemiczny (wymienić pierwiastki stopowe) SN . Cr, Mo, W, V, Mn (od kilku do kilkunastu %)
20. Omówić wymagania dla SN.
-Wytrzymałość i twardość narzędzi muszą być większe niż materiałów ciętych lub kształtowanych
-Stąd SN są twarde, odporne na działanie ciepła, zdolne do przenoszenia dużych naprężeń w temperaturze otoczenia jak i wyższej (do 700oC) przy małym zużyciu
-Ze względu na b. różnorodne wymagania istnieje duża grupa SN od tanich i prostych niestopowych (duża zawartość C) do drogich, stopowych stali szybkotnących, do pracy na gorąco
21. Omówić wymaganą strukturę SN.
-dodaje się pierwiastki stopowe w celu zwiększenia hartowności i zwiększenia odporności na odpuszczaące działanie ciepła
-zwiększając hartowność pierwiastki st zwiększają wytrzymałość stąd mniejsze przekroje i łagodniejsze ośrodki chłodzące
-pierwiastki stopowe tworzą węgliki zwiększające twardość i odporność na ścieranie, hamująec rozrost ziarna – stąd większa udarność
-węgliki są trwałe w wysokich temperaturach (nie koagulują)
-truktura nisko odpuszczonego martenzytu
22. Podać trzy przykłady SN (w tym symbole stali) z zastosowaniem i uzasadnieniem.
C45U-narzędzia rolnicze (dobra twardość, ciągliwy rdzeń)
55NiCrMoV7-stemple prasujące (bardzo dobra ciągliwość i hartowność)
HS6-5-2C-wiertła spiralne (dobra ciągliwość, wysoka wytrzymałość na ściskanie i odporność na ścieranie
23. Wymienić materiały na karoserie samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stale Complex Phase (CP) struktura drobnoziarnistego ferrytu i międzywęzłowego bainitu, wytrzymałość na rozciąganie do 800Mpa, dobra odkształcalność, wysoka zdolność pochłaniania energii
Stale ferrytyczno-martenzytyczne (DP) – struktura miękka osnowa ferrytyczna oraz 20-70% martenzytu; wytrzymałość nawet do 1000Mpa,
24. Wymienić materiały na wały korbowe samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stal maszynowa do ulepszania cieplnego, struktura: obrabiane cieplnie w celu uzyskania martenzytu czy bainitu, sztywność, odporność na pękanie
25. Wymienić materiały na wałki rozrządu samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stal maszynowa do ulepszania cieplnego, struktura: odpuszczony martenzyt; wytrzymałość, odporność na ścieranie
23. Wymienić materiały na koła zębate samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Stale maszynowe do nawęglania, struktura: odpuszczony martenzyt; Odporność na ścieranie, zginanie, zmęczenie kontaktowe, nacisk jednostkowy
24. Wymienić materiały na korpus silnika samochodów. Uzasadnić wybór w oparciu
o własności i strukturę.
Żeliwo: słabe przewodzenie fal akustycznych, znakomite własności ślizgowe, odporność na ściskanie
Aluminium-niska masa
25. Wymienić materiały na głowicę silnika. Uzasadnić wybór w oparciu o własności
i strukturę.
Aluminium-dobrze odprowadza ciepło, niższa masa niż żeliwo, dobra lejność
26. Wymienić materiały na najważniejsze elementy elektrowni jądrowych wraz ze
składem chemicznym. Określić warunki pracy oraz rodzaje zużycia.
-plater zewnętrzny-stale niskowęglowe i węglowe - C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Cu
-plater wewnętrzny – stale nierdzewne ferrytyczne – C, Si, Cr, Mo; odporność na korozję, na pełzanie 250oC
-korpus reaktora – stale nierdzewne austenityczne – C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Ti, Nb; odporność na korozję, pełzanie, 7,25 MPa, 700oC
-pręty paliwowe – stopy cyrkonu; mała rozszerzalność cieplna, wysoka plastyczność i odporność na pełzanie, duża odporność korozyjna
-wymienniki ciepła – stopy niklu (inconel 600 [60,5% Ni, 23%Cr, 14%Fe]); przekazywanie ciepła z pierwotnego obwodu reaktora do drugiego obwodu, wysoka trwałość cieplna i korozyjna
27. Jaki jest wpływ środowiska promieniotwórczego na materiały konstrukcyjne
(zmiana własności mechanicznych)?
-wobec materiałów stosowanych w energetyce jądrowej stawiane są specjalnie wyostrzone wymagania
-dotyczą one procesu ich wytwarzania, kontroli w czasie exploatacji i oceny stanu sprawności exploatacyjnej,
-pod wpływem promieniowania w strukturze materiałów konstrukcyjnych zachodzą przemiany sukcesywnie obniżające charakterystyki exploatacyjne materiałów
-w pierwszym rzędzie pogarszają właściwości mechaniczne i odporność korozyjną,
-spośród wszystkich rodzajów promieniowania najsilniejszy wpływ na właściwości materiałów wywiera promieniowanie neutronowe
-dlatego do materiałów odpornych na promieniowanie zalicza się te, które zachowują trwałość struktury i właściwości właśnie w warunkach promieniowania neutronowego
28. Jaki jest wpływ niklu na pęcznienie stali?
-Dla stali austenitycznych zawartość niklu powyżej 35% ogranicza pęcznienie stali do dopuszczalnego przyrostu
-Stale ferrytyczne i wysokoniklowe także mają ograniczony przyrost objętościowy wraz ze zwiększającą się zawartością niklu
-jednak dla stopów o zawartości niklu powyżej 50% znowu następuje nieznaczny wzrost przyrostu objętości
29. Jakie wymagania materiałowe i jakie materiały stosowane są na najważniejsze
elementy elektrowni jądrowej, na korpus reaktora, na wymienniki ciepła, na
wytworniki ciepła . To samo co w pytaniu 26
30. Stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze: wymagania stawiane
stalom do pracy w podwyższonej temperaturze oraz ich przeznaczenie.
Przeznaczenie:
-stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze do ok 600oC są stosowane w energetyce na urządzenia ciśnieniowe, głównie na: walczaki kotłów parowych,
-rury kotłowe i przegrzewaczowe
-do budowy turbin parowych, wodnych i gazowych
-na armatury kotłów i turbin
-zbiorniki ciśnieniowe i inne urządzenia energetyki konwencjonalnej i jądrowej oraz przemysłu chemicznego
Wymagania:
-określona wytrzymałość w podwyższonej temperaturze
-określona ciągliwość w podwyższonej temperaturze
-odporność na pełzanie (dynamiczną relaksacęa)
-odporność zmęczeniowa
-odporność na korozję
31. Skład chemiczny i struktura stali stopowych pracy w podwyższonej temperaturze.
Skład chemiczny:
-niskowęglowe o stężeniu do 0,25%C
-średniowęglowe o tężeniu węgla większym niż 0,25%
-niskostopowe o małym i średnim stężeniu węgla i łącznym stężeniu pierwiastków stopowych nieprzekraczającym 3%
-średniostopowe o średnim stężeniu węgla i stężeniu pierwiastków stopowych w zakresie 3-5%
-wysokostopowe o dużym stężeniu pierwiastków stopowych przekraczającym 5% w tym głównie Cr powyżej 10%
Dodatki stopowe-Cr, Mo, V, W, Ti, Nb, Ni,
Struktura:
-ferrytyczno-perlityczne,
-ferrytyczno-bainityczne,
-o strukturze wysoko odpuszczonego martenzytu
32. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe: wymagania stawiane tym stalom, skład
chemiczny (główne pierwiastki i ich rola) oraz ich przeznaczenie.
Żaroodporne:
-Wymagania: Odporność na działanie czynników chemicznych
-Skład chemiczny: niskowęglowe stale o jednofazowej strukturze ferrytu lub austenitu o dużym stężeniu chromu i niklu oraz dodatkowo krzemu i aluminium (Cr – podstawowy pierwiastek zwiększający żaroodporność, Si i Al. Też zwiększają ale pogarszają własności plastyczne, Ni sam nie zwiększa żaroodporności)
-Przeznaczenie: elementy pieców przemysłowych (szyny, rury, kołpaki), kotły parowe, kotły próżniowe
Żarowytrzymałe:
-Wymagania – odporność na pełzanie w podwyższonych temperaturach, zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych
-Skład chemiczny: Ni 9% w obecności 18%Cr powoduje tworzenie trwałej struktury austenitycznej co decyduje o zwiększeniu żarowytrzymałości, żarowytrzymałość podwyższają Mo, W, V, Co, Ti, Cr, Si; stężenie węgla jest ograniczone do ok 0,25% C dla odpowiedniej spawalności
-przeznaczenie: silnie obciążone części aparatury przemysłowej, skrzynie do nawęglania, palniki gazowe
33. Co to jest żaroodporność i żarowytrzymałość?
Żaroodporność- odporność stopu na działanie czynników chemicznych , głównie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 550oC. Jest ściśle związana ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny
Żarowytrzymałość- odporność stopu na odkształcenia w wysokiej temperaturze, powyżej 550oC, z czym wiąże się zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych. żarowytrzymałość w temperaturze powyżej 550oC jest uzależniona głównie od odporności na pełzanie
34. Stale i stopy oporowe, wymagania, skład chemiczny, struktura, własności,
przeznaczenie.
Własności:
-duża odporność właściwa, b. mały temperaturowy współczynnik oporności, b małym temperaturowym wsp rozszerzalności
-mała przewodność cieplna, wysokie własności mechaniczne w temp pokojowej, duża odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze, duża odporność na korozję gazową
Skład chemiczny:
Dzielimy na
-niklowo-chromowe o strukturze austenitycznej (chromonikieliny lub nichromy) z dodatkiem Fe a także niedużymi dodatkami Mn i Si zawierające kilka setnych części procentu węgla
-żelazo-chromowo-aluminiowe o strukturze ferrytycznej (fechromale lub fechrale) zawierają niewielkie dodatki Mn i Si oraz kilka setnych części procentu węgla
Przeznaczenie:
-w temperaturze 1200-1300oC
-Wytrzymałość w wysokiej temperaturze
-rezystory regulacyjne i obciążające
-rezystory pomiarowe i oporniki
-elementy grzejne
35. Nadstopy i stopy wysoko - żaro - wytrzymałe: - wymagania, - skład chemiczny,
- struktura, - własności, - przeznaczenie.
Skład chemiczny: Cr zapewniający żaroodporność oraz Nb, Zr, Ti, Al. I N umożliwiające utwardzenie wydzieleniowe
Dzieli się je na grupy (+max temperatura pracy)
-na osnowie Fe, z Cr i Ni, (800oC)
-Złożone Fe Cr Ni Co (900oC)
-na osnowie Co z Cr Ni Mo W, bez Fe (950oC)
-na osnowie Ni, +Cr, Co, niekiedy Mo, Ti, Al., Zr, B (1000oC)
Zastosowanie:
-temp wyższa niż żarowytrzymałe stale austenityczne tj, wyższej od 750oC a nawet 1000oC
-stopy te są stosowane głównie na łopatki, wirniki oraz dysze turbin parowych i silników odrzutowych
Własności:
-duże własności wytrzymałościowe w wysokiej temp. Duża wytrzymałość na pełzanie
-umacniane w wyniku wydzielania faz o dużej dyspersji
-OC-przesycanie i starzenie
-zwiększenie trwałości nadstopów uzyskuje się w wyniku wytworzenia na ich powierzchni powłok żaroodpornych Twierdzenie o trzech siłach - Aby trzy nierównoległe
do siebie siły działające na ciało sztywne były w równowadze, linie działania tych sił musza˛ przecinać się w jednym punkcie, a same siły musza˛ tworzyć trójkąt
zamknięty. Zasady Newtona: Zasada bezwładności – punt materialny, na który nie działają żadne siły lub wszystkie działające nań siły znoszą się, pozostaje w
spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem układu odniesienia. 2. W układzie inercjalnym zmiana ruchu punktu materialnego jest
proporcjonalna do siły działającej i odbywa się w kierunku działania tej siły. 3. Zasada akcji i reakcji – Każdemu działaniu towarzyszy równe, lecz przeciwnie
skierowane przeciwdziałanie. 4. Pod wpływem układu sił punkt materialny uzyskuje przyspieszenie rowne sumie geometrycznej przyspieszeń, jakie uzyskałby w
wyniku niezalneżnego działa każdej z sił. 5. Zasada powszechnego ciążenia – Dwa punkty materialne o masach m1 i m2 działają na siebie z siłą proporcjonalną
do iloczynu tych mas, a odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości tych mas. Zasada zachowania pędu – jeżeli na punkt materialny nie działają żadne siły,
to pęd punktu jest zachowany, jest stały Zasada pędu i popędu - Przyrost pędu układu materialnego w skończonym przedziale czasu jest równy popędowi wektora
głównego sił zewnętrznych działających na ten układ. d'Alemberta zasada, jedna z podstawowych zasad mechaniki, mówiąca, że siły przyłożone do punktów
materialnych danego układu można rozłożyć na siły poruszające (nadające przyspieszenie) i siły tracone, równoważone przez działanie więzów.
Krętem nazywamy momęt pedu punktu materialnego wzgledem punktu O. Zasada krętu i pokrętu - Przyrost krętu układu materialnego względem dowolnego
nieruchomego punktu jest równy pokrętowi momentu głównego sił zewnętrznych względem tego samego punktu. Twierdzenie o ruchu środka masy układu punktów
materialnych – Środek masy porusza się jak punkt materialny, w którym skupiona jest całkowita masa układu i na który działają wszystkie siły zewnętrzne. Moment główny- Mg jest to suma momentów sił Pi układu względem bieguna redukcji.
Analityczny warunek równowagi płaskiego dowolnego układu sił można sformułować następująco:
Warunkiem koniecznym i dostatecznym równowagi płaskiego dowolnego układu sił jest, aby sumy algebraiczne rzutów wszystkich sił na każdą z dwóch nierównolgłych osi równały się zeru i suma momentów wszystkich sił względem dowolnie obranego bieguna na płaszczyźnie działania tych sił była równa zeru (trzy równania równowagi).
