ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK Anyagtudomány c. tantárgyból a 2009/10. tanév I. félévében Gépészmérnöki és Informatikai Kar, Gépészmérnöki Szak, BSc képzés
1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
10.
11. 12. 13. 14.
15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
Sorolja fel a szilárd halmazállapotú kristályos anyagokban előforduló kötéstípusokat! Részletesen ismertesse a fémekre jellemző kötést és ennek következményeit a fémek tulajdonságaira! Nevezze meg a fémek szempontjából legfontosabb kristálytani rendszereket! Mit nevezünk koordinációs számnak? Mi a különbség fémes kötés és kovalens-kötés között? Rajzoljon egy jobbsodrású koordináta rendszert! Tüntessen fel rajta minden jellemzőt, ami azt egyértelműen meghatározza! Sorolja fel a kristálytani síkok Miller-indexei meghatározásának egymást követő lépéseit! Írja fel szabályos köbös rendszerben a Miller-indexét az {100} síkcsalád tagjainak! A berajzolt irányok mellé írja oda a jeleiket! Írja fel azt az iránycsaládot, amelynek ezek tajgait! Iránycsalád: Kristályszerkezettel kapcsolatos elemi számítások: a) Vázolja a szabályos felületen középpontos rács elemi celláját! (Rácsparaméter: a.) b) Számítsa ki az (xxx) sík síkbeli atomsűrűségét! c) Számítsa ki a [xxx] irány iránymenti atomsűrűségét! d) Mekkora az (xxx) sík párhuzamos szomszédjától mért távolsága? Ismert a vas atomsugara: rFe=1,238·10-7 mm. Határozza meg ennek ismeretében – a szükséges vázlat segítségével – a γ-vas rácsparaméterét, és a γ-vas (100) síkjának síkbeli atomsűrűségét! Számítsa ki tömött hexagonális rács egy elemi cellájához tartozó atomok számát, megnevezve az összefüggésben szereplőket! Szabályos rendszerben hogyan határozzuk meg egy irány jelét? Hexagonális rendszerben hogyan határozzuk meg egy irány jelét? Termodinamikai alapfogalmak a) Az Anyagtudományban mit nevezünk rendszernek? b) Mit nevezünk fázisnak? Írja fel a fémekre vonatkozó Gibbs-féle fázisszabályt és nevezze meg az ebben szereplő tagokat! Mit nevezünk csúszási rendszernek? Határozza meg szabályos felületen középpontos kristályszerkezetben a csúszási rendszerek számát, megnevezve az egyes tényezőket és megadva azok értékét! Ismertesse a kristályosodási képesség és a kristályosodási sebesség fogalmát és adja meg ezek mértékegységét! Vázolja a kristályosodási képesség változásának jellegét a túlhűtés függvényében, gyors- és lassú hűtés esetére! Sorolja fel a reális kristályokban található pontszerű rácshibákat és ismertesse a legfontosabb jellemzőiket! Sorolja fel a reális kristályokban található felületszerű rácshibákat és ismertesse a legfontosabb jellemzőiket!
22.
23. 24. 25. 26.
27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.
35. 36. 37.
38. 39. 40.
41. 42. 43.
Vázolja egy éldiszlokáció környezetében az atomok rezgésközéppontjainak helyét! A vázlaton tüntesse fel a diszlokáció csúszósíkját! Rajzolja meg a Burgers-kört és egyértelműen tüntesse fel a Burgers-vektort! Milyen az egymáshoz viszonyított helyzete a diszlokáció irányának és a Burgers-vektornak csavardiszlokációnál? Mi a mértékegysége a diszlokáció-sűrűségnek? (Nevezze meg mindkét változatát!) Hogyan változnak a fémek, ill. ötvözetek mechanikai tulajdonságai (Rm, A), a hidegalakítás mértekének (q) függvényében? Diagramban vázolja a hidegalakítás mértékének (q) függvényében a szilárdsági- és alakváltozási jellemzők változásának jellegét! a) A diagram jobb oldalán vázolja azt a változást, amely hőközlés hatására változtatja az előzőkben megadott tulajdonságokat. Tüntesse fel és nevezze meg az itt szereplő három szakaszt! b) Ismertesse az egyes szakaszokban bekövetkező változásokat! Mit nevezünk újrakristályosodási küszöbnek? Milyen jellegű kapcsolat van az újrakristályosodás kezdő hőmérséklete és a hidegalakítás mértéke között? Az egyensúlyi diagramokban milyen hőmérsékleteket jelöl a likvidusz-görbe? Mire következtethetünk az egyensúlyi diagramok likvidusz alakjából és hogyan? Az egyensúlyi diagramokban milyen hőmérsékleteket jelöl a szolidusz-görbe? Mire következtethetünk az egyensúlyi diagramok szoliduszának alakjából és hogyan? Ismertesse az egyensúlyi diagramok ötvözetei elemzésénél alkalmazott minőségi és mennyiségi szabályt! Szilárd oldatok a) Ha két alkotó szilárd állapotban korlátlanul oldja egymást, milyen típusú szilárd oldat keletkezik? b) Melyek a szilárd állapotbeli korlátlan oldóképesség feltételei? Definiálja az ötvözet fogalmát! Mi a polimorfizmus lényege? Hogyan nevezzük a fémek polimorfizmusát? Milyen fázisok alkotják az eutektikumot az alábbi egyensúlyi diagramokban: − Tammann 1: − Tammann 3: − Tammann 7: Anyagtudományi tanulmányai során milyen nevű fázisokat ismert meg? Anyagtudományi tanulmányai során milyen nevű szövetelemeket ismert meg? Milyen kivételek vannak a következő általános érvényű szabály alól: „Ha az egyensúlyi diagramban vonalat metszünk, a fázisok száma eggyel nő, vagy csökken.” Mi a magyarázata a kivételeknek? Fogalmazza meg a peritektikus reakció lényegét és írja fel az egyenletét általános alakban? Mikor fordulhat elő színfém hűlésgörbéjén egynél több vízszintes szakasz? Eszményi kétalkotós diagramok elemzése a) Adott a Tammann X (X=1-8) egyensúlyi diagram. Vastagítsa meg az egyensúlyi diagram azon vonalait, amelyeken a konódák végpontjai vándorolnak, a megadott ötvözet folyékony állapotból szobahőmérsékletre hűlése közben! b) Rajzolja meg a megadott ötvözet alakhelyes hűlésgörbéjét! c) Rajzoljon adott T1 hőmérsékletre fázis- és 20 °C-ra szövetdiagramot!
44. 45. 46.
47.
48. 49. 50. 51.
52.
53. 54. 55. 56.
57.
A Tammann ábrákat végiggondolva, milyen fázisok keletkezhetnek olvadékból? Mindegyik mellé írjon két Tammann ábraszámot, amelyekben olyan fázis keletkezhet! Sorolja fel a Tammann ábrák végén megismert szövetelemek neveit! Vasötvözetek egyensúlyi kristályosodása a metastabil rendszerben a) Vázolja az Fe-Fe3C metastabilis egyensúlyi diagramot! Tüntesse fel az egyezményes betűjeleket, nevezetes hőmérsékleteket és karbon koncentrációkat! b) Az ábra bal oldalán, azzal összhangban vázolja a színvas alakhelyes hűlésgörbéjét! c) Vastagítsa meg az egyensúlyi diagram azon vonalszakaszait, amelyeken a konódák végpontjai mozognak a különböző összetételű (pl. 0,16; 0,4; 0,6; 1,4; 3,0; 4,3; 5,5 % C-t tartalmazó) ötvözet folyékony állapotból szobahőmérsékletre hűlése közben! d) Az ábra jobb oldalára rajzolja meg a kiválasztott ötvözet alakhelyes hűlésgörbéjét! e) Az ábra alá rajzolja meg a szövet diagramot! Vasötvözetek egyensúlyi kristályosodása a metastabil rendszerben a) Vázolja az Fe-Fe3C metastabilis egyensúlyi diagramot! Tüntesse fel az egyezményes betűjeleket, nevezetes hőmérsékleteket és karbon koncentrációkat! b) Írja le szövegesen, vagy családfa módszerrel a különböző összetételű (pl. 0,16; 0,4; 0,6; 1,4; 3,0; 4,3; 5,5 % C-t tartalmazó) ötvözet kristályosodási és átalakulási folyamatait! c) Az ábra mellé rajzolja meg a vizsgált ötvözet alakhelyes hűlésgörbéjét! d) Számítsa ki a vizsgált ötvözet szövetelemeinek mennyiségét! Nevezze meg a metastabilis (Fe-Fe3C) rendszerben található fázisokat! Nevezze meg az Fe-Fe3C rendszerben található szövetelemeket! Írja fel a metastabilis rendszer non-variáns reakcióinak egyenleteit és nevezze meg azokat! Milyen szövetelemek találhatók a metastabilis rendszer alábbi ötvözeteiben (20 °C-on)? a) 0,4 % C: b) 0,8 % C: c) 1,3 % C: d) 3,0 % C: e) 5,5 % C: Vázolja az Fe-Fe3C és Fe-C ikerdiagramot! Tüntesse fel az egyezményes betűket, a jellegzetes pontok hőmérsékleteit és az Fe-C stabilis rendszerre vonatkozó karbon koncentrációkat! a) Elemezze szövegesen, vagy családfa módszerrel a 3% C tartalmú öntöttvas kristályosodási és átalakulási folyamatait a stabilis rendszerben! b) Az ábra alá rajzolja meg kb. 1200 °C-ra az Fe-Fe3C rendszer fázis diagramját! Nevezze meg a stabilis rendszerben található fázisokat! Írja fel a stabilis rendszer eutektikumos és eutektoidos reakciójának egyenletét és nevezze meg a keletkezett szövetelemeket! Rendszerezze a gyakorlati vas-karbon ötvözeteket! Nevezze meg a fő- és alcsoportokat! Vázlat segítségével ismertesse acélok mechanikai tulajdonságainak változását a C-tartalom függvényében! Melyik az a mechanikai anyagjellemző, amelynek a változása a szövetdiagram perlit mezejének vonalát követi és miért? Vázlat segítségével ismertesse a mechanikai tulajdonságok hőmérséklet függvényében való változását! Melyik jellemzőnek van maximuma és melyiknek minimuma 250 °C környezetében? Hogyan nevezik ezt és mi a jelenség fémtani magyarázata?
58. 59.
60. 61. 62. 63. 64. 65.
66.
67.
68.
69.
70. 71.
Melyik a két legerősebben grafitosító elem? Rajzolja meg az öntöttvasak tanulmányozásakor megismert Maurer-diagramot úgy, hogy a szerkesztés menete egyértelműen felismerhető legyen! a) Milyen szövetelemek találhatók a diagram II. mezejében? b) Milyen szövetelemek találhatók a diagram III. mezejében? Hogyan állítható elő perlit-grafitos öntöttvas? Milyen töretszínű öntöttvasat lehet temperálni, és milyen temperálási módokat ismer? Mi a temperálás lényege? Mi történik az anyagban fekete temperöntvény előállításakor? Mi a célja az öntöttvasak modifikálásának és mik lehetnek modifikátorok? Hogyan állítható elő gömbgrafitos öntöttvas? A metastabilis rendszer betűinek vagy koncentráció értékeinek felhasználásával válaszoljon a következő kérdésekre! Milyen koncentráció közben található a szövetszerkezetben: a) perlit: b) szekunder cementit: c) ledeburit: Mi a hasonlóság és mi a különbség a metastabilis rendszer eutektikumos- és eutektoidos reakciója között? − Hasonlóság: − Különbség: Az Fe-Fe3C bal alsó részét nagyítva úgy rajzolja meg, hogy ennek jobb oldalára egy izotermás átalakulási diagram megrajzolásához szükséges hőmérsékleteket innen át tudjon vetíteni! a) A diagrammal összhangban rajzoljon izotermás átalakulási diagramot hipoeutektoidos összetételű acélra! Az egyes mezőkbe írja be az ott keletkező szövetelem nevének kezdőbetűjét! b) Az izotermás átalakulási diagramban tüntesse fel a különböző átalakulási módok hőmérséklet-intervallumait! c) Milyen csíra keletkezésével kezdődik a perlites átalakulás? d) Milyen csíra keletkezésével kezdődik a felső bainites átalakulás? Vázolja egy hipoeutektoidos acél folyamatos hűtésre érvényes átalakulási diagramját! A diagramon tüntesse fel mindazt, amit az ilyen diagramok tartalmaznak! Rajzolja be a diagramba az alsó- és a felső kritikus hűtési sebességek hűlésgörbéit! Adott egy hipoeutektoidos acél izotermás és folyamatos hűtésre érvényes átalakulási diagramja. Rajzoljon ezekben olyan hőmérséklet-idő görbéket, amelyek egyrészt az adott diagramon megengedettek, másrészt az alábbi szövetelemek létrejöttét eredményezik: (1) ferrit+perlit (2) perlit (3) perlit+bainit (4) bainit (5) ferrit+perlit+bainit+martensit (6) martensit+bainit (a sorrend nem számít!) (7) martensit Felhívjuk a figyelmét arra, hogy a fentiek között több olyan előírás is van, amely csak az egyik diagram típus esetén teljesülhet. A diagramokba berajzolt hőmérséklet-idő görbéket egyértelműen jelölje meg a fentiek közül a megfelelő (1-7) számmal! Definiálja az alsó kritikus hűtési sebességet, vkra-t! Definiálja a felső kritikus hűtési sebességet, vkrf-t!
72. 73.
74. 75. 76. 77.
78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85.
86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94. 95.
Mi a szilárd oldat fogalma? Milyen fajtáit ismeri? A vas és a karbon esetén melyik fajta keletkezhet? Válaszoljon röviden néhány szóval, illetve egy fogalommal az alábbi kérdésekre! a) Mitől függ a martenzit keménysége? b) Mi a martenzit? Szilárdoldat, fémes vegyület vagy kétfázisú szövet? c) Minek nevezzük a martenzit T>400°C-os megeresztésekor kapott szövetszerkezet? d) Az előbbiekben mi a rideg, kemény, beágyazott-, és mi a lágy, beágyazó fázis? e) Milyen alakú az előbbi rideg, beágyazott fázis? f) Az ötvözetlen acél Ms hőmérséklete hogyan változik a C% függvényében? Milyen folyamatok mennek végbe az anyagban a martenzit megeresztése során? Ábrázolja a keménység változását a megeresztési hőmérséklet függvényében! Vázolja a Mn, mint acélötvöző Guillet-diagramját! Tüntesse fel benne a három leggyakoribb acéltípust, megnevezve alkalmazási területeitke! Ismertesse a Ni, mint acélötvöző szerepét, megnevezve alkalmazási területeit! Vázolja az Fe-Cr egyensúlyi diagramot! Ez alapján jellemezze a krómacélok két nagy csoportját! Mi a σ-fázis és az ötvözetben való megjelenése hogyan változtatja meg az acél tulajdonságát? Mit ért a Cr passziváló hatásán? Hol hasznosítható ez a tulajdonság és hány százalék Cr szükséges a hatás biztosításához? Mit nevezünk acélnak és mit nyersvasnak? Melyek a karbon tartalom határai a hipo-eutektikumos nyersvasaknak? Az acélok két csoportba oszthatók, a szerkezeti- és a szerszámacélok csoportjába. Hol van a kettő közötti határ és melyiknek kisebb a karbon tartalma? Képlékeny alakváltozás szempontjából milyen kristályszerkezettel rendelkeznek a legjobban alakítható fémek? Milyen kristályszerkezetekben fordulhat elő rétegződési hiba? Példán mutasson be ilyeneket! Mit kapunk eredményül, ha egy sík síkbeli atomsűrűségét elosztjuk a sík párhuzamos szomszédjától mért távolsággal? Táblázatosan adja meg a csúszási rendszerek számításának menetét, a tényezők feltüntetésével szabályos felületen középpontos, ~ térben középpontos és tömött hexagonális kristályszerkezetekre! Az Al-Cu egyensúlyi diagram-részlet felhasználásával csoportosítsa az Al-Cu ötvözeteket! Ismertesse egy nemesíthető Al-ötvözet nemesítésének hőmérséklet-idő diagramját és az anyagban a nemesítés során végbemenő változásokat! Ismertesse az anyagok csoportosítását! Melyek az alapvető anyagok? Miért nem soroljuk az alapvető anyagok csoportjába a kompozit anyagokat? Definiálja a kerámiákat a napjainkban szokásos definícióval! Sorolja fel a kerámiák legfontosabb jellemzőit! Ismertesse a kerámiák osztályozását az anyagszerkezet és az összetétel szerint! Definiálja az üvegesedési hőmérséklet fogalmát! Definiálja a polimerek fogalmát és ismertesse főbb tulajdonságaikat! Milyen polimer előállítási eljárásokat ismer? Röviden jellemezze az egyes eljárásokat! Mit nevezünk kompozit anyagnak? Ismertesse a kompozitok fő típusait! Milyen paraméterek határozzák meg alapvetően a kompozit anyagok tulajdonságait!
