Rozwiązania zadań z 39. edycji egzaminu na Mistrza Spawacza Metali pozwalają na zapoznanie się z różnymi metodami badań materiałów, w tym próbą pełzania (próba krep), próbą rozciągania, próbą ściskania, a także z defektami sieci krystalicznej, obróbką cieplną, nawęglaniem i innymi aspektami charakterystyki i obróbki materiałów metalicznych.
Omówione zostaną również takie cechy materiałów metalicznych jak twardość, efekt masy, stopy amorficzne (stopy niekrystaliczne), zjawisko nadprzewodnictwa, wraz z analizą struktury, badaniami nieniszczącymi, takimi jak badania ultradźwiękowe i inne. Rozwiązania zadań pomogą w doskonaleniu umiejętności.
Mamy nadzieję, że niniejsze rozwiązania okażą się pomocne w przygotowaniach do egzaminu na Mistrza Spawacza Metali.
1. Jaki test służy do pomiaru zmian odkształcenia w czasie, które powstają po przyłożeniu określonego naprężenia do materiału? ◑ Próba pełzania (Creep test)
2. Wymień 5 właściwości mechanicznych, które można określić za pomocą próby rozciągania. ◑ Wytrzymałość na rozciąganie ◑ Granica plastyczności ◑ Wydłużenie ◑ Zmniejszenie powierzchni przekroju ◑ Granica sprężystości
3. Jaka metoda badań materiałowych jest najczęściej stosowana do materiałów takich jak żeliwo, stopy łożyskowe, cegła i beton, które są głównie używane do wytrzymywania ciśnienia? ◑ Próba ściskania
4. W teście twardości Rockwella, jeśli głębokość odcisku wynosi h, to jakie są: metoda określania twardości, materiał i kształt wklęsnika oraz obciążenie próby?
5. Idealny kryształ, w którym atomy lub cząsteczki są ułożone w regularny sposób bez defektów, nazywany jest kryształem doskonałym. Jednakże kryształy występujące w rzeczywistości posiadają różne defekty sieci krystalicznej z różnych przyczyn. Wymień 3 rodzaje takich defektów sieci krystalicznej. ◑ Defekty punktowe ◑ Defekty liniowe ◑ Defekty powierzchniowe ◑ Defekty objętościowe
6. Opisz właściwości części a) i b) na poniższym rysunku przedstawiającym proces hartowania.
7. Co powstaje w wyniku rozkładu roztworu stałego γ o zawartości 0,8%C w temperaturze 723°C, prowadzącego do powstania perlitu – warstwowej struktury złożonej z ferrytu (α) i cementytu (Fe3C)? ◐ Perlity (Pearlite)
8. Uporządkuj następujące struktury od najwyższej do najniższej twardości: ① sorbit ② perlit ③ martenzyt ④ trostyt ③ > ④ > ① > ②
9. Co to jest efekt masy? ◐ Efekt masy to zjawisko, w którym w materiale o dużej masie, podczas procesu nagrzewania, powstaje różnica temperatur pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną częścią materiału, co prowadzi do sytuacji, że mimo że zewnętrzna część ulega utwardzeniu, to wewnętrzna część nie ulega utwardzeniu.
10. Wymień 3 typowe właściwości stopów amorficznych. ◑ Właściwości mechaniczne -. Wysoka ciągliwość, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścieranie, brak defektów krystalicznych -. Bardzo dobra zależność od temperatury -. Praktycznie nie występuje zjawisko umocnienia odkształceniowego -. Posiadają wysoką odporność na kruche pękanie -. Twardość i ciągliwość silnie zależą od temperatury ◑ Właściwości chemiczne -. Bardzo dobra odporność korozyjna
11. Jak nazywa się obróbka cieplna, w której materiał jest podgrzewany w zakresie temperatur Ar" (między Ms a Mf) w strefie przemiany, a następnie szybko chłodzony do temperatury poniżej Ms (100-200°C), utrzymywany w tej temperaturze do momentu prawie całkowitego zakończenia przemiany przechłodzonego austenitu, a na koniec chłodzony na powietrzu, jak pokazano na poniższym rysunku? ◐ Martenzowanie izotermiczne (Martempering)
12. Wymień 3 etapy żarzenia metalu poddanego obróbce na zimno oraz siłę napędową każdego etapu. ◐ 3 etapy żarzenia: regeneracja → rekrystalizacja → wzrost ziarna ◐ Regeneracja: energia zgromadzona wewnątrz metalu ◐ Rekrystalizacja: energia odkształcenia nagromadzona podczas obróbki na zimno ◐ Wzrost ziarna: zmniejszenie energii powierzchniowej granic ziaren
13. Wymień 4 metody kulistyzacji cementytu (Fe3C).
◐ Metoda długotrwałego ogrzewania Ogrzewanie tuż poniżej A1 (650-700°C) z późniejszym chłodzeniem.
◐ Metoda wielokrotnego ogrzewania Powtarzające się ogrzewanie do temperatury granicznej punktu przemiany A1 z późniejszym chłodzeniem.
◐ Metoda rozpuszczania sieci karbidowej Ogrzewanie powyżej temperatury A3 i Acm, rozpuszczenie Fe3C, a następnie szybkie chłodzenie, aby uniknąć wytrącania sieci Fe3C i umożliwić kulistyzację.
◐ Metoda powolnego chłodzenia Ogrzewanie powyżej punktu przemiany A1, ale poniżej Acm, a następnie powolne chłodzenie do punktu przemiany A1.
◐ Metoda izochroniczna Ogrzewanie powyżej punktu przemiany A1, ale poniżej Acm, a następnie utrzymanie w temperaturze poniżej punktu przemiany A1 do zakończenia przemiany i chłodzenie.
14. Wymień 3 metody analizy struktury, które pozwalają na określenie rodzajów faz obecnych w materiale oraz wielkości powierzchni międzyfazowych. -. Rodzaje faz ◐ Austenit ◐ Ferryt ◐ Cementyt ◐ Perlity ◐ Beinit ◐ Martensyt
-. Metody pomiaru ◐ Metoda punktowa ◐ Metoda liniowa ◐ Metoda wagowa
15. Stal poddana działaniu amoniaku (NH3) w temperaturze 500-550°C przez 20-100 godzin ulega rozkładowi amoniaku na azot (2N) i wodór (3H2) zgodnie z reakcją 2NH3 → (2N) + (3H2). Azot wnika w powierzchnię stali i dyfunduje, tworząc warstwę utwardzoną. W metodzie nasycania azotem w stanie stałym najlepszym składem jest 60% węgla drzewnego + (30% BaCO3) + 10% NaCO3. Jednym z równań chemicznych opisujących reakcję w metodzie nasycania azotem w stanie stałym jest (C) + (CO2) → 2CO.
16. W przypadku przeprowadzenia procesu azotowania w temperaturze 930°C przez 4 godziny, głębokość azotowania wyniosła 2 mm. Jaki powinien być czas azotowania (t), aby głębokość azotowania (D) wyniosła 4 mm? ◐ Równanie D = K * √t ------ ① 2 = K * √4 2 = K * 2 2 / 2 = K , K = 1
4 = 1 * √t ------- Podstawiając K=1 do równania ① 42 = t ------ Podnosząc obie strony do kwadratu, aby pozbyć się pierwiastka
◐Odpowiedź: 16 godzin
◐ Przykład: Jeśli azotowanie w temperaturze 920°C przez 9 godzin daje głębokość 1,2 mm, to jaka będzie głębokość azotowania przy tej samej temperaturze, ale czasie 16 godzin? D=K√t 1,2=K√9 , 1,2=K x 3 , 1,2/3 = K = 0,4 D=0,4√16 = 0,4 x 4 = 1,6 Odpowiedź: 1,6 mm
17. Metoda nieniszcząca, która polega na rejestracji fal sprężystych emitowanych podczas procesu pękania lub odkształcenia plastycznego materiału, a następnie analizie tych fal. Stosowana jest do badań materiałowych, kontroli jakości procesu spawania oraz diagnostyki konstrukcji. Jaka jest nazwa tej metody? ◐ Metoda emisji akustycznej (AE)
18. Przewodniki elektryczne, takie jak miedź (Cu), wykazują opór elektryczny, który powoduje straty energii w postaci ciepła podczas przepływu prądu. Opór ten maleje wraz ze spadkiem temperatury, jednakże nawet w pobliżu zera bezwzględnego nie spada do zera. Jednakże niektóre materiały wykazują zjawisko, w którym opór elektryczny spada do zera w określonej temperaturze. Jak nazywa się to zjawisko i jaki stop jest faktycznie stosowany w praktyce? ◐ Zjawisko: Nadprzewodnictwo ◐ Stop: Stop Nb-Ti