A1.Navedite osnovne oblike grafita kod Fe-ljevova i koji je najnepovoljniji u uvjetima vlačnog opterečenja i zašto.Tri osnovna oblika:LISTIĆAV/LAMELARANKUGLASTČVORASTTe posebni oblik listićavog grafita-“VERMIKULARAN”Pod djelovanjem vlačnog opterećenja na rubovima listića grafita dolazi do znatno više koncentracije naprezanja nego oko kuglice,tako da listići djeluju kao zarezi u materijalu i na taj način smanjuju otpornost presjeka. 

2.Koji su kriteriji odlučujući za odabir vrste čelika unutar skupine čelika za cementiranje?

3.Objasnite nastajanje interkristalne korozije i način njezinog sprječavanja. Nastaje duž granica kristalita (zrna) čime se izaziva razaranje metalne veze među kristalitima u mikrostrukturi čelika. Ovoj vrsti korozije podložni su austenitni Cr-Ni čelici i feritni Cr čelici.Ukoliko je %C previsok a brzina ohlađivanja premala, stvaraju se i izlučuju Cr-karbidi, te se osiromašuje područje uz granice zrna na kromu.Sprečava se na 2 načina:

-Ako je došlo do izlučivanja kromovih karbida po granicama austenitnih zrna, treba ugrijati na 1050..1150 C i gasiti u vodi. Time se karbidi ponovo otapaju u austenitu pa Cr i C nestaju s granica.-Ako se sprečava nastanak predispozicije ili ako se konstrukcija ne može gasiti treba birati tzv. Stabilizirani čelik (čelik s minimalno 18%Cr i min 8%Ni, Ti, Nb, Ta) Oni su jači karbidotvorci od Cr, pa nastaju manje opacni Ti- Nb- Ta- karbidi.

4.Navedite primarne zahtjeve za alatne čelike. Objasnite uvjete za ispunjenje najvažnijeg zahtjeva.Otpornost na trošenje, žilavost i otpornost na popuštanje.Trošenje izaziva zatupljivanje oštrice reznog alata.Otpornost na abrazijsko trošenje traži se martenzitna mikrostruktura i što više karbida. Zbog toga svi alatni čelici imaju nadeutektoidni (M+K''+Az) ili podeutektički (M+K''+Ke +Az) sastav. Otpornost na adhezijsko trošenje dolazi do naljepljivanja obrađivanog materijala na radnu plohu alata5.Navedite razlike u sastavu, strukturi i tehnološkim svojstvima između monofaznih i dvofaznih kositrenih bronci.α-faza je čvrsta otopina, žilava i duktilna, pa je lako hladno oblikovljiva deformiranjemρ-faza je intermetalni spoj, tvrda i krhka. Može nestati produljenim žarenjem na 700 °C.Zbog toga (α+ρ)-bronce, prilično krhko

-lijevane se koriste za izradu kliznih ležaja-imaju eutektički sastav M+K''+Ke+Az

Crveni lijev – crvena boja od izlučivanja fosfora. Gnječenjem oblikovane fosforne bronce otpornost na koroziju i manjen faktor trenja.

B1.Navedite moguće faze u mikrostrukturi sivog lijeva. Koja struktura odgovara potpuno stabilnoj kristalizaciji, a koja se može površinski zakaliti?

2.Objasnite što je prokaljenost, a što prokaljivost čelika. Skicirajte razliku u prokaljivosti dvaju čelika.

3.Koje je osnovno traženo svojstvo čelika koji je izvrgnut djelovanju vručih plinova pri 800°C i kako se ono ostvaruje?

4.Skicom prikažite postupak precipitacijskog očvršćivanja aluminijskih legura.Jedna faza mora u polaznom stanju biti intermetalni spoj. Legura mora biti iz heterogenog područja. Udio stranih atoma otopljenih u kristalima mješancima mora biti maksimalan.

5.Navedite neka bitna svojstva magnezijskih legura.Neka bitna svojstva magnezijevih legura

- jake legure (ρMg=1270 kg/m3)- vro dobro prigušuju vibracije- imaju slabu korozijsku postojanost, pa se zaštićuje korozijski postojanim slojem- slaba hladna oblikovljivost, ali dobra rezljivost- nizak modul elastičnosti i niska čvrstoća- imaju velik afinitet prema O2, N, C- mogućnost samozapaljenja kod ljevanja (velika kemijska reaktivnost)- mala masa

C1.Navedite strukturne konstituente nelegiranog čelićnog lijeva i bijelog tvrdog lijeva. Koje razlike u njihovim svojstvima proizlaze iz tih struktura?

2.Koja su osnovna tražena svojstva čelika za opruge i kako se ona postižu?Nakon rasterećenja, elastični povrat.

Zahtjevi:- visoka granica tečenja ili granica elastičnosti- sigurnost od krhkog loma- dovoljnu rezervu elastičnosti- visoku dinamičku izdržljivost- otpornost na udarno opterećenj

poboljšavanje = kaljenje + srednje temp. popuštanje ili izotermičko poboljšavanjehladno deformiranje – niže vrijednosti mehaničkih svojstavapatentiranje – kombinacija izotermičkog poboljšavanja i hladne deformacije

3.Navedite uvjete opće antikorozivnosti. Koja skupina čelika mora biti visokolegirana gamagenim elementima?

4.Koja su istaknuta svojstva brzoreznih čelika i zašto?Otpornost na popuštanje, te otpornost na trošenje. Svojstva se postižu legiranjem s elementima koji su jaki karbidotvorci W, V, Mo. Pri povišenim temperaturama tvore stabilne karbide, te dolazi do stvaranja sekundarnog martenzita što ima za posljedicu povećanu tvrdoću pri povišenim temp.

5.Opišite strukturu i svojstva tvrdih metala.Tvrdi metali su metalno-karbidni kompoziti (neoksidna keramika). Metal može biti kobalt koji daje žilavost i duktilnost. Karbdi daju potrebnu čvrstoću i otpornost na trošenje.Svojstva:

- visoka temperatura tališta- otpornost na trošenje- dobra električna vodljivost- visok modul elastičnosti- otpornost na puzanje

D1.Koja su posebna svojstva Fe-ljevova koji sadrže grafitnu fazu?

2.Skicirajte dijagram „naprezanje-istezanje“ opčeg konstrukcijskog čelika za nosive konstrukcije i čelika povišene čvrstoče. Kako se postiže povišena čvrstoča?

3.Navedite i definirajte dva osnovna mehanička svojstav čelika koji su izvrgnuti dugotrajnom vlačnom opterečenju pri temperaturama u području puzanja.

4.Kako se postiže visoka otpornost na abrazijsko trošenje kod alatnih čelika? Koje je suprotno loše svojstvo?Martenzitnom strukturom sa što većom tvdoćom i što višim udjelom kvalitetnih karbida. Legiraju se sa Cr, Mo, V, W. Alatni čelici koji imaju visoku otpornost na trošenje imaju visoku žilavost.

5.Navedite neka istaknuta svojstva titanovih legura i podjelu prema strukturi.- relativno niska gustoća (4500 kg/m3)- relativno visok E (110 00 N/mm2)- otpornost na umor i puzanje- mala toplinska rastezljivost- postojanost u različitim agresivnim medijiima- visoka cijena- teško obradljiv odvajanjem čestica (žilav)

Podjela prema mikrostrukturi:- α-legure - neočvrstiljive toplinskom obradom, dobra žilavost i čvrstoća

- stabilizatori; C, O, N, Al, Sn- β-legure - očvrstiljive hladnom deformacijom i toplinskom obradom

- visok omjer čvrstoća/gustoća- α+ β-legure - povišenje čvrstoće toplinskom obradom

- osjetljiv postupak, pojava krhkosti

E1.Navedite razlike u svojstvima između feritnog i perlitnog žilavog lijeva. Kod kojeg od njih prevladava stabilna kristalizacija?Crni feritni lijev ima sivi prijelom od grafita, žarenjem u neutralnoj atmosferi, teško se zavaruje ali se dobro lemi, može se površinski zakaliti čime se povećava tvrdoća i otpornost na trošenje, bijeli perlitni lijev svjetliji prijelom od ferlita i perlita.

2.Koje su osnovne razlike u svojstvima opčih konstrukcijskih čelika za nosive konstrukcije i čelika za strojogradnju. Imaju li iste mikrostrukturne konstituente?Čelici za strojogradnju imaju lošiju zavarljivost zbog masenog udjela C, više su čvrstoće, niže istezljivosti, veća otpornost na trošenje, nisu namjenjeni kaljenju. Nema iste mikrostrukture. Čelici za nosive konstrukcije imaju <0,2%C, a čelici za strojogradnju 0,3 do 0,5%C.

3.Navedite načine povišenja mehaničke otpornosti čelika za rad pri povišenim temperaturama.Čelici trebaju po mogućnosti sadržavati u kristalu mješancu elemente koji pokretljivost atoma npr. Co i Mo, čelici se legiraju (Cr,Mo,W,V,Ti) koji tvore teško trošive stabilne spojeve – karbide, nitride i intermetalne faze koji u obliku sitno disperziranih čestica otežavaju gibanje dislokacija. Austenitna mikrostruktura s gusto složenom FCC rešetkom daje manju pokretljivost atoma nego feritna (BCC) pa je veći otpor sklizanja atoma i otežan proces difuzije, krupnije zrno-manje graničnih površina.

4.Navedite vrste mjedi prema mikrostrukturi. Što utječe na bolju ili lošiju hladnu deformabilnost?Hladno gnječen α-mjediToplo gnječene (α+ β)-mjediPosebne mjediLijevane mjedi

Na hladnu deformabilnost utječe udio kristala mješanca. Što je veći udio α kristala mješanca, hladna deformabilnost je bolja. Najbolje su hladno gnječene α-mjedi. β-faza je intermetalni spoj, relativno tvrd, pa se ne da hladno oblikovati.

5.Opišite postupke pri proizvodnji keramičkih djelova. Što je to sinteriranje?1. Priprava sirovine (utvrđivanje sastava, mješanje i granuliranje)2. Oblikovanje sirovca (prešanje (suho, hladno izostatičko i injekcijsko) i lijevanje)3. Sinteriranje4. Završna obrada (brušenje, lepanje, honanje, poriranje, elektroerozija)

Sinteriranje je obrada praha pod visokim tlakom i temperaturom, tako dolazi do difuzije atoma. Rezultat je postignuće maksimalno moguće gustoće i uporabnih mehaničkih svojstava keramičkog izratka. Brzina difuzije ovisi o temperaturi, adhezijskoj energiji, difuzijskoj konstanti i početnoj veličini čestice praha.

F1.Navedite strukturu opčeg konstrukcijskog čelika za nosive konstrukcije i osnovna svojstva.Struktura općeg konstrukcijskog čelika za nosive konstrukcije je feritno-perlitna što znači da će zrno biti sitnije ako je čelik nakon toplog oblikovanja normaliziran. Osnovna svojstva su im ta da imaju <2%C, zavarljivost i hladna deformacija.

2.Koji je osnovni kriterij za odabir vrste čelika unutar skupine čelika za poboljšavanje. Opišite način ispitivanja tog svojstva.Osnovni preduvjet za odabir čelika unutar skupine čelika za poboljšavanje je prokaljenost. Na prokaljenost utječu tri skupine svojstava:

1. prokaljivost primjene vrste čelika2. dimenzje tijela3. uvjeti gašenja.

3.Navedite osnovne razlike u svojstvima između feritnih i martenzitnih čelika. Koja je sličnost, a koja osnovna razlika u kemijskom sastavu?Feritni čelici su relativno mekani, magnetični, relativno slabo zavarljivi, slabo blikovljivi deformiranjem, skloni lomljivosti pri niskim temp.Martenzitni čelici imaju višu tvrdoću i čvrstoću, otpornost na trošenje u odnosu na feritni.

Poboljšavanja = kaljenje + visoko popuštanjeFeritni imaju <0,1%C i 13....17%Cr, a martenzitni (0,15...1,0%C) te >13 % Cr.

4.Navedite mikrostrukturne konstituente, prije i poslije kaljenja, visokolegiranog alatnog čelika za hladni rad koji ima podeutektički sastav. Koje je osnovno dobro svojstvo rezultat takve mikrostrukture?(αe+Fe3Ce) Fe3C' i Fe3C'' M+K''+Ke+Az

Visokolegirani alatni čelik legiran je jakim karbidotvorcima, a najvažniji je Cr:- Cr – 5%- Visokolegirani 12%Cr- M nehrđajući čelik

Otpornost na trošenje, visoka tvrdoća, teško obradljiv odvajanjem čestica.

5.Što je u strukturi Ni-superlegura odgovorno za dobru čvrstoču pri visokim temperaturama?To su višekomponentni sustavi na bazi nikla i kobalta legirani sa Cr, Mo, W, Ti, Al koji održavaju dobru Rm i otpornost na puzanje do 0,7 T1.

-očvrsnuće kristalima mješancima uz otapanje legirnih elemenata, Co>16%-precipitacijom intermetalnih spojeva

1. Mo, stvaranjem Mo6C karbida2. Cr3. Al i Ti, stvaranjem intermetalnih spojeva Ni3Al, Ni3Ti

G1.Što je to decementacijsko žarenje? Koje podvrste Fe-ljevova se time dobivaju?Decementacijsko žarenje je postupak mjenjanja svojstva kod temper lijevova. Pošto su odljevci bjelog tvrdog lijeva krhki i tvrdi, moraju se podvrgnuti decementacijskom žarenju kako bi se dobila niža tvrdoća, veća žilavost i kovkost i bolja obradivost. Ovisno o atmosferi u kojoj se provodi žarenje dobiva se crni temper lijev i bijeli temper lijev.

2.Opišite utjecaj sadržaja ugljika na osnovna svojstva nelegiranih čelika.Porastom % C kod nelegiranih čelika <0,8%C raste tvrdoća, granica razvlačenja, i vlačna čvrstoća, ali se smanjuje istezljivost, kontrakcija i udarni rad loma. Razlog tomu je povišenje udjela tvrdog i krhkog Fe3C, s povišenjem masenog udjela C. Kod nadeutoktoidnih čelika >0,8%C čvrstoća opada jer je povišen udio Fe3C’’ koji se mrežasto izlučuje po granicama zrna. Porastom %C opada sposobnost za plastičnu deformaciju i zavarljivost, a raste zakaljivost. Većina konstrikcijskih čelika sadrži <0.6 %C.

3.Koje je osnovno traženo svojstvo čelika za rad pri niskim temperaturama. Koja skupina čelika i zašto ima to svojstvo vrlo dobro zadržano i do najnižih temperatura?Osnovno traženo svojstvo čelika za rad pri niskim temperaturama je dovoljna žilavost tj. neosjetljivost na krhki lom „hladno žilav čelik“. To su niskolegirni sitnozrnati čelici, čelici legirani s Ni (1.5... 9%) za poboljšanje (od -85.... -200°C) i Cr-Ni i Cr-Ni-N (Nb, Ti), Cr-Ni-Mo-N i Cr-Mn-Ni-N austenitni čelici ( do -270°C). Čelici moraju imati posebno podešen kemijski sastav i mikrostrukturu u odnosu na obične konstrukcijske čelike. Kod svih navedenih čelika maseni udio ugljka treba biti što manji jer se na taj način ostvaruje niža prijelazna temperatura.

4.Navedite mikrostrukturne konstituente nadeutektoidnog i podeutektičkog alatnog čelika nakon kaljenja. Koji od njih ima bolju žilavost i zašto?

5.Od kojih se kristala sastoji Cu-Ni legura za gnječenje i koje je dobro tehnološko svojstvo posljedica takve strukture?

H1.Objasnite razlike u strukturi i svojstvima između sivog i žilavog (nodularnog) lijeva.Sivi lijev je krhak, veći dio C se odvaja u obliku listića, a manji dio u cementitu tako da je prijelom presjeka sive boje. Kemijski sastav:- 3.5-4.5.%C- 0.3-1,2%Mn,- 1,4%Si,- 0,4-1,5%P,- <0,1%S. Nodularni lijev ima bolja svojstva od sivog lijeva, ali slabija od čeličnog lijeva. Visoka dinamička izdržljivost i vlačna čvrstoća, visok modul elastičnosti, može se zavarivati, dobra ležišna svojstva, dobro se obrađuje odvajanjem čestica.Kemijski sastav:- 3,2-3,8%C,- 2,4-2,8%Si,

2.Koje su razlike u svojstvima između čelika za cementiranje i čelika za poboljšavanje. Koje svojstvo čelika određuje postizavanje mehaničkih svojstava u jezgri dijela?Čelici za cementiranje (<0,35%C), primjenjuju se za one dijelove koji u radu moraju istovremeno biti otporni na trošenje i podnositi dinamička opterećenja (jezgra dijela), za veće dimenzije radi potrebe za što potpunijim prokaljivanjem dolaze u obzir jače legirani čelici (bolje prokaljivi). Čelici za poboljšavanje (0,2-0.6%C), podvrgavaju postupku poboljšavanja u cilju postizanja visokih granica razvlačenja i vlačne čvrstoće, uz visoku žilavost i dinamičku izdržljivost. Kako je otpornost na trošenje cementiranog sloja približno jednaka za sve čelike (maksimalna tvrdoća) to su izbor čelika odlučujuća mehanička svojstva jezgre.

3.Navedite skupine čelika za rad pri povišenim i visokim temperaturama. Koji se čelici primjenjuju za najviše radne temperature i zašto?Za rad pri povišenim i visokim temperaturama jesu ove skupine čelika:

a. ugljični (nelegirani) čelici,b. niskolegirani čelici,c. visokolegirani čelici,d. austenitni čelici.

Za rad pri najvišim temperaturama koriste se austenitni čelici jer imaju povišenu mehaničku otpornost pri visokim temperaturama, otporni su na puzanja i kemijski su postojani. Legiraju se s Cr, Mo, W, T, Ti.

4.Kakve su moguće mikrostrukture aluminijevih bronci? Koje je moguće i kako toplinskom obradom očvrsnuti?Mogu se podjeliti u dvije glavne skupine, oblikovljive i livljive legure. Svojstva: sposobnost zadržavanje čvrstoće pri povišenim temperaturama, otpornost na oksidaciju pri povišenim temp., koroziju, troženje, dopadljiva boja

5.Navedite neka bitna povoljna svojstva Ti-legura.