Gépészet | Anyagismeret » Anyagismeret kérdések és válaszok

Anyagismeret kérdések 1.) Definiálja az ásvány és az érc fogalmát ! A földkéregben megtalálható vegyületek az ásványok. A fémkinyerés szempontjából értékes és értéktelen (meddő) ásványok keveréke az érc. 2.) Milyen főbb lépésekből áll a fém kinyerése érceiből, mi az egyes lépések célja ? - Az érc kitermelését követően az első munkafázis a meddőtartalom csökkentése, az ércdúsítás, valamint a k ohósításra alkalmas szemcseméret létrehozása, az ásványelőkészítés. - A második lépés, az extraktív metallurgia, vagy más néven kémiai metallurgia, amelynek során a fémet kinyerik vegyületeiből. - Harmadik munkafázis, a finomítás során a kohósított, illetve az újrafeldolgozás-ra kerülő fém szennyezőtartalmát csökkentik, továbbá a kívánt tulajdonságok elé-rése érdekében szükség szerint ötvözik. - A fém finomítását általában olvadt állapotban végzik. A kohászati eljárás

befejezéseként az olvadék megszilárdítása, a kristályosítás zárja le a folyamatot 3.) Ismertesse a flotálás fizikai alapjait ! A flotálás azon a f izikai tulajdonságon alapul, hogy a folyadékok a különböző anyagok felületét eltérően nedvesítik. A jól nedvesedő, hidrofil anyagok a velük érintkező folyadék molekuláira nagyobb vonzóerőt fejtenek ki, mint a folyadék-ban a szomszédos molekulák, így azok a felülethez tapadnak. Ezzel ellentétes tu-lajdonságúak a hidrofób anyagok. A hidrofób anyagokhoz a gáz részecskék folya-dék jelenlétében nagy felületen képesek tapadni. A flotálás során a jól és rosszul nedvesedő anyagokat lehet úgy szétválasztani, hogy a hidrofilek a folyadékban maradnak, míg a hidrofóbok a hozzájuk tapa-dó gázbuborékok felhajtó erejének hatására felemelkednek a folyadék felületére. A flotáción alapuló szétválasztáshoz azonban nem elegendő csupán az, hogy a buborékok felúsztassák a

szemcséket a felületre, s ott a felületi feszültség hatására szétpukkanjanak. Arra is szükség van, hogy a buborékok habot képezve megmaradjanak és a felületen is tartsák a szétvá-lasztott terméket. Ezt a folyadék felületi feszültségét csökkentő, habképző anyag-ok adagolásával érik el. 4.) Sorolja fel, és egy-egy példa megadásával jellemezze a f izikai és vegyi módsze-rekkel végzett dúsító eljárásokat ! Ércdúsítás fizikai eljárásai: A dúsításkor a szétválasztás leggyakrabban a: -sürüség különbség, - mágneses permeabilitás, - felületi feszültség-különbség alapján érhető el. Ércdúsítás kémiai eljárásai: - pirometallurgiai eljárások - hidrometallurgiai eljárások 5.) Sorolja fel a b auxit timfölddé való feldolgozásának Bayer eljárás szerinti lépé-seit ! Nevezze meg az egyes lépések célját ! 1 /30 A Bayer rendszerű timföldgyártás során az őrölt ércet, a bauxitot vizes mosással az

agyagszerű meddőtől megtisztítják, majd forgódobos kemencében kiszárítják. Az így előkészített bauxitot nátronlúg vizes oldatához adagolják. A nátronlúgos oldatban a bauxit aluminiumtartalma oldódik, és nátrium-aluminát lúg keletkezik. Heterogén rendszerben az oldódás, a szilárd- és a folyadék fázis érintkezési felüle-tén következik be. Az oldódás több részfolyamat együtteseként megy végbe, amelyek: - a reagáló anyag adszorpciója a szilárd fázis felületén, - vegyi reakció a szilárd fázis felületén lévő reakcióképes anyaggal, - a reakciótermék deszorpciója a szilárd fázis felületéről, - a reagáló anyagban elszegényedett, felülethez közeli oldat feldúsulása. Az oldódás sebességét a f elsoroltak közözött a leglassúbb folyamat sebessége határozza meg. A reakcióképes érintkezési felületek növelése, vagyis a s zilárd anyag fajlagos felületének növelése a d arabosított szemcse méretének

csökkenté-sével lehetséges. A felülethez közeli koncentrációkülönbség kiegyenlítődést hatá-sosan gyorsítja a k everés, továbbá a diffúziós tényező növelésével a hőmérséklet emelése. A timföldgyártás során a kellő oldódási sebesség érdekében a lúg hőmér-séklete 180.230 °C Ez a hőmérséklet folyadék állapotban csak az atmoszférikus-nál nagyobb nyomáson érhető el. Az oldat szétválasztását az oldhatatlan meddőtől -a vörösiszaptól- az ülepítőben végzik. A vörösiszap többszöri mosás, majd szűrés után meddőhányóra kerül. Az alumíniumlúgot a lebegő szemcséktől szűréssel tisztítják meg. Az aluminátlúg hőmérsékletét hűtőtoronyban 100 °C-ra csökkentik és vízzel hígítják. A kristályos alumínium-hidroxid kiválását csíraképző oltó-anyaggal és keveréssel gyorsítják meg az 50.55 °C-os kristályosítóban A szilárd- és folyadék fázis szétválasztására tárcsás vákuumszürőt

használnak. A még jelen-tős mennyiségű, oldott alumínium-hidroxidot tartalmazó oldatot bepárolják és a rendszerbe visszavezetik. A timföldgyártás utolsó lépéseként az alumínium-hid-roxidot kalcinálják. A keletkezett szilárd alumínium-oxid finom, porszerű anyag, amely az alumínium kohósításának alapanyaga. 6.) Ismertesse az oldódás részfolyamatait ! Az oldódás több részfolyamat együtteseként megy végbe, amelyek: - a reagáló anyag adszorpciója a szilárd fázis felületén, - vegyi reakció a szilárd fázis felületén lévő reakcióképes anyaggal, - a reakciótermék deszorpciója a szilárd fázis felületéről, - a reagáló anyagban elszegényedett, felülethez közeli oldat feldúsulása. 7.) Mi a célja a vasérc koncentrátum előállításának, melyek a leggyakrabban alkalmazott módszerek ? Az ércdúsítás során előállított koncentrátumok általában milliméter méretű szem-csékből álló porok. A nyersvasgyártáskor a

befúvatott levegő, továbbá a felszálló füstgázok a por alakú vasérc koncentrátumot képesek magukkal ragadni és ezért a v astartalmú por a torokgázzal el tudna távozni a nagyolvasztóból. Ez jelentős fém-veszteséget okozna Ennek elkerülésére a vasérc koncentrátumot darabosítják, agglomerálják. A darabosítás során az érckoncentrátumnak nemcsak a mérete nö-velhető meg, hanem összekeverhetők a salakképző anyagokkal, sőt bizonyos re-dukciós folyamatok is bekövetkezhetnek. Ezeknek a redukciós folyamatoknak az eredményeként az igen drága koksz felhasználása a nagyolvasztóban, csökkenthe-tő. Az ércdarabosítás további előnye, hogy a nagyolvasztóba kerülő adag egyenle-tesebb összetételű, ami további energiamegtakarítást eredményez. 2 /30 A darabosító eljárások két nagy csoportba sorolhatók, nevezetesen a zsugorító pörkölésre és a pelletezésre. 8.) Ismertesse a zsugorító pörkölést, megadva a végbemenő

reakciók egyenleteit ! A zsugorító pörkölés első művelete az érckoncentrátum, a mészkő- és a szénpor nedves keverése. A keveréket mozgó rostélyra adagolják, amelyet átvezetnek egy kemencén, ahol a felmelegedett keveréken keresztül levegőt fúvatva a szén- vagy kokszpor begyullad. A levegő mennyisége azonban nem elegendő a teljes égés-hez. Kezdetben, a keletkező szénmonoxid a 3 [Fe2O3] + CO ⇔ 2 [Fe3O4] + CO2 reakció szerint, majd a hőmérséklet növelésével maga az izzó szénpor részlegesen redukálja a vasércet, a 3 [Fe2O3] + [C] ⇔ 2 [Fe3O4] + CO reakcióegyenletnek megfelelően. Az ércben visszamaradt kísérőásvány, a szilícium-dioxid a mésszel komplex szili-kát formájában vegyül, amely a v as-oxiddal viszonylag alacsony, 1260 °C olva-dáspontú eutektikumot alkot. Az 13001350 °C hőmérsékletre felmelegedő keve-rékben ez az olvadt eutektikum a szilárd vas-oxid szemcséket összeköti. Ez a fo-lyamat szinterelésként

ismert. Az így kialakult porózus szerkezetü összetapadt ke-veréket levegő átfuvatásával gyorsan lehütik. A hütés során felmelegedett levegő hőtartalmát a még hideg keveréken átvezetve hasznosítják. Az összesült, porózus agglomerátum törése, majd rostálása jelenti a zsugorító pörkölés utolsó müveletét.  9.) Ismertesse részletesen a timföld kohósítását, berendezését, megadva az 1 t alu-mínium előállításához szükséges alap- és segédanyagok és energia közelítő mennyiégét ! Az alumínium előállítása 15.60 m2 alapterületű 115 m mély, acél köpenyű, koksz bélelésű elektrolizáló kádakban megy végbe, amely bélés egyben a katód szerepét is betölti. A 950980 °C-os hőmérsékletű elektrolitba merül be a koksz-anód Az elektrolitban az olvadt kriolit és az oldott timföld disszociált állapotban van. A kriolit és a timföld disszociációja: Na3AlF6 ⇔ 3 Na + + Al 3+ + 6 F Al2O3 ⇔ 2 Al 3+ + 3 O 2+

Az elektroliton átvezetett egyenáram hatására a cella alján lévő kokszbélésen, mint katódon folyékony alumínium válik le: 2 Al 3+ + 6 e - ⇔ 2 Al A nagyobb sürüségü alumínium összegyűlik a kád alján és a továbbiakban katód-ként funkcionál. A kokszanódon a kiváló oxigén a karbonnal reakcióba lép, ennek a reakciónak a hőtermelése révén, mérséklődik az elektrolízis villamosenergia-igénye, de egyben gondoskodni kell a keletkező széndioxid elvezetéséről és min-den kg alumínium elektrolíziséhez 0.506 kg kokszanód pótlásáról is Az elek-troliton egy szilárd kéreg keletkezik, amelyet timfölddel takarnak. Az alumínium elektrolízise folyamatos üzemet tesz lehetővé. Ehhez 24 óránként timföld adagolásával pótolni kell a szétbontott alumínium-oxidot, ami a kéreg áttörésével valósul meg. Az olvadt alumíniumot a kád fenekéről egy-két naponta vákuum szivattyúval csapolóüstbe gyűjtik. 3 /30 Az elektrolizáló

kádak teljesítménye az áramerősségtől függ. 1 kA erősségű áram-mal óránként 0.335 kg alumínium állítható elő timföldből A gazdaságos termelés érdekében a szokásos méretű kádakat 50.250 kA-es árammal táplálják A kádakat a veszteségek csökkentése érdekében sorba kapcsolják. Az egy kádba vezetett feszültség 4.5 V Ennek kisebbik része, 167 V fordítódik az alumínium-oxid bontására, az elektrolit ellenállásán 1.316 V feszültségnek megfelelő villa-mos energia alakul át hővé. A csapolóüstöt a gyüjtőkemencébe ürítik. A kemencében a különböző kádakból kikerülő, eltérő összetételű olvadékok homogenizálódnak. A kohóalumínium általában 99.0% tisztaságú A kohóalumíniumban a vas, cink, mangán, szilícium szennyezik az alumíniumot. A kohóalumínium vastartalma szennyeződés, a kezelőszerszámokból jut a fürdőbe. A kohóalumínium szennyezői miatt még nem kohászati végtermék, hanem a felhasználási

célnak megfelelő to-vábbi tisztítási, illetve ötvözési műveleteknek kell alávetni. Egy tonna alumínium előállításához szükséges alapanyagok: Bauxit: 4.852 t Mész: 0.203 t Szóda: 0.203 t Kriolit: 0.04006 t Koksz: 0.506 t A tápfeszültségtől függően 1 kg alumínium elektrolíziséhez ennek megfelelően mintegy 17.19 kWh (6080 MJ) energia szükséges 10.) Mi jellemző a timföld elektrolízisére ? fémes betétje a kádon átfolyó áram a kád kapcsain a feszültség a kádon átfolyó áram az elektrolit hőmérséklete a kád bélése 1 kg alumínium kohosításához szükséges energia 11.) Milyen elemek maradnak vissza a kohóalumíniumban és ezeknek mi a forrása? A kohóalumíniumban a timföld és a kriolit alumíniumnál pozitívabb elektródpotenciálú elemei mint a vas, cink, mangán, szilícium leválasztódnak és szennyezik az alumíniumot. A kohóalumínium vastartalma szennyeződés a kezelőszerszámokból jut a fürdőbe. 12.) Sorolja fel a

fémkinyerés pirometallurgiai módszereit, minden módszerhez adjon meg egy-egy példát ! A fémkinyeréshez alkalmazott pirometallurgiai kezelések során a fém elkülönül az elegy többi alkotórészétől. A fémeket pirometallurgiai úton leggyakrabban olvasztással állítják elő. Ennek során a fém és az egyéb alkotók egymásban nem, vagy kevéssé oldódó olvadékban gyűlik össze. Az olvadékban, a sürüség-különbség miatt a fém és a szilárd- 4 /30 vagy folyékony reakciótermékek elkülönülnek egymástól, illetve a gázhalmazállapotúak eltávoznak. /A két, leggyakrabban alkalmazott pirometallurgiai ásvány-előkészítési eljárás a kiégetés vagy más néven a kalcinálás és a pörkölés. A kiégetés során az ércet levegő jelenlétében olyan hőmérsékletre hevítik, hogy az ércben lévő vegyületek részlegesen, vagy teljesen elbomoljanak. A kiégetés gyak-ran más pirometallurgiai eljárások első szakaszában a folyamat

részeként is vég-bemegy. Önálló műveletként elsősorban kis kötési energiájú hidroxidok, karboná-tok, vagy magasabb rendű oxidok esetében alkalmazzák. A pörkölés során az ércet egyéb reagensekkel együtt hevítik, azért, hogy az érc nemfémes összetevőinek mennyiségét csökkenteni lehessen a végbemenő reakci-ók lévén. A pörkölés legjelentősebb alkalmazása a flotálással dúsított, mintegy 20-25% réztartalmú koncentrátum fémtartalmának további növelésénél, a kénes-kő előállításánál van./ 13.) Sorolja fel a réz kohósításakor képződő termékeket és nevezze meg lehetséges hasznosításukat ! kén-dioxid A torokgáz kén-dioxid tartalmát tisztítás után alapanyagul használják a kénsavgyártáshoz. kéndioxid elvezetik A nyersréz 98.5995 % rezet, a fennmaradó részben oxigént, ként, az érctől függően aranyat, ezüstöt, nikkelt, kobaltot, szelént és tellúrt tartalmazhat. 14.) Milyen szennyeződések maradnak

vissza a kohórézben és miért ? A csapolt réz hőmérsékletének csökkenésével az oldhatóság jelentős mértékben csökken, ami kéndioxid kiválásával jár. A kristályosodó rézből kiváló gáz egy ré-sze már nem képes eltávozni és pórusok formájában befagy. A nyersréz 985995 % rezet, a fennmaradó részben oxigént, ként, az érctől függően arany-at, ezüstöt, nikkelt, kobaltot, szelént és tellúrt tartalmazhat. 15.) Sorolja fel a n yersvas gyártáshoz szükséges alap- és kiegészítő anyagokat megnevezve céljukat és az 1 t nyersvas előállításához szükséges átlagos mennyisé-güket ! A nyersvas gyártáshoz vasércet, hulladék vasat, vastartalmú ipari mellékterméke-ket is használnak alapanyagul, de a v asérc-koncentrátumok, mint a pellet és a szinter számos előnye miatt a többi alapanyag felhasználását szinte teljesen kiszo-rította. A nyersvasgyártáshoz kizárólag kokszot és nagyon ritkán faszenet használnak, mert a

felhasznált fűtőanyagnak nemcsak kis szennyezőtartalmúnak, jó gázáte-resztő képességűnek kell lennie, hanem nagy szilárdságúnak is. A nyersvasgyártásban a szilárd betétanyagok harmadik, lényeges csoportja a koksszal és az érckoncentrátummal az adagba jutó meddő olvadáspontját lecsök-kenteni hivatott salakképzőké. Salakképzőként mészkövet, valamint dolomitot használnak Egy tonna nyersvashoz szükséges alapanyagok: Agglomerátum: 1.820 t Koksz: 0.405 t Salakképző: 0.102 t Levegő: 2.025 t Víz: 40.60 t 5 /30 16.)Ismertesse a szükséges reakcióegyenletek megadásával a karbon szerepét nyersvasgyártáskor ! A nyersvasgyártáshoz szükséges hő alapvető forrása a szén oxidációja. A fúvósík-ban belépő levegő oxigénje érintkezve a koksz karbon tartalmával jelentős hőfej-lődés -10 MJ/kgC- mellett oxidálódik: 2[C] + O2 ⇔ 2 CO A reakció miatt a nagyolvasztóban közvetlenül a kemencetér felett elhelyezkedő

égéstérnek a hőmérséklete a legnagyobb, nem ritkán megközelíti a 2000 °C-t. A nagy hőmérsékletű, 1300.1500 °C-os olvasztási zónában a koksz karbontartal-ma a [FeO] + [C] ⇔ [Fe] + CO (MnO) + [C] ⇔ [Mn] + CO (Si O2) + 2[C] ⇔ [Si] + 2 CO reakcióegyenletek szerint közvetlenül képes reagálni a vas-, a mangán- és kisebb mértékben a szilícium oxidjait. 17.) Ismertesse a szükséges reakcióegyenletek megadásval a mészkő szerepét nyersvasgyártáskor ! Az olvadáspont csökkentése, a szennyezőtartalom mérséklése, a vasveszteség el-kerülése érdekében a nagyolvasztóba salakképző anyagokat, mészkövet, dolomitot adagolnak. A salakképzők karbonjai a 400.800 °C hőmérsékletű redukciós zóná-ban a (CaCO3) ⇔ (CaO) + CO2 (MgCO3) (MgO) + CO2 reakciók szerint disszociálnak. A kalcium-oxid olvadáspontja (2600 °C), valamint a magnézium-oxid olvadáspontja (2900 °C) is kifejezetten nagy, ezért szilárd álla-potban maradnak. A meddő és

a salakképzők oxidjai mindaddig, amíg szilárd állapotban vannak, olyan is felületen érintkeznek egymással, hogy közöttük érdemleges kölcsönhatás nem lép fel. A szilícium-dioxid olvadt állapotban oxigén anionokat képes felvenni, savas tulajdonságú, a vas(ll)-oxid olvadt állapotban oxigén anionokat tesz szabaddá, bázikus tulajdonságú. Ezek egymással szilikátot alkotnak: 2 [FeO] olv + (SiO2) ⇔ (Fe2SiO4) olv A keletkező szilikát olvadáspontja mindössze 1230 °C. Az olvadt primer salakba ágyazottan az erős bázikus salakképzők adszorbeálódnak és kiváltják a gyengén bázikus FeO tartalmat a szilikátból: (Fe2SiO4) olv + (CaO) ⇔ 2 [FeO] olv + (CaSiO3) olv 18.) Ismertesse a szükséges reakcióegyenletek megadásával a salakképző anyagok szerepét nyersvasgyártáskor ! Az olvadáspont csökkentése, a szennyezőtartalom mérséklése, a vasveszteség el-kerülése érdekében a nagyolvasztóba salakképző anyagokat, mészkövet, dolomitot

adagolnak. A salakképzők karbonjai a 400.800 °C hőmérsékletű redukciós zóná-ban a (CaCO3) ⇔ (CaO) + CO2 (MgCO3) (MgO) + CO2 6 /30 reakciók szerint disszociálnak. A kalcium-oxid olvadáspontja (2600 °C), valamint a magnézium-oxid olvadáspontja (2900 °C) is kifejezetten nagy, ezért szilárd álla-potban maradnak. A meddő és a salakképzők oxidjai mindaddig, amíg szilárd állapotban vannak, olyan is felületen érintkeznek egymással, hogy közöttük érdemleges kölcsönhatás nem lép fel. A szilícium-dioxid olvadt állapotban oxigén anionokat képes felvenni, savas tulajdonságú, a vas(ll)-oxid olvadt állapotban oxigén anionokat tesz szabaddá, bázikus tulajdonságú. Ezek egymással szilikátot alkotnak: 2 [FeO] olv + (SiO2) ⇔ (Fe2SiO4) olv A keletkező szilikát olvadáspontja mindössze 1230 °C. Az olvadt primer salakba ágyazottan az erős bázikus salakképzők adszorbeálódnak és kiváltják a gyengén bázikus FeO tartalmat a

szilikátból: (Fe2SiO4) olv + (CaO) ⇔ 2 [FeO] olv + (CaSiO3) olv A fajlagos salakmennyiség, a meddő mennyisége, összetétele szerint elég tág 300.600 kg/t nyersvas határok között változik. A salak lényegesen kisebb sürüsé-gü, mint a medencében összegyűlő olvadt fém, ezért felúszik a fém felszínére, ahonnan 2.3 óránként salakolóüstbe csapolják. A kohósalakból cementet, hőszi-getelő, útburkoló és talajjavító anyagot gyártanak. 19.) Csökkenthető-e a nyersvas foszfortartalma és hogyan ? A foszfor a nagyolvasztó elegyéből gyakorlatilag teljes mennyiségben a nyersvas-ba redukálódik: (P2O5) olv + 5 [C] ⇔ 2 [P] + 5 CO A nyersvas foszfortartalmát csak foszforszegény betétanyagok használatával lehet mérsékelni. 20.) Adja meg a nyersvas jellemző vegyi összetételét ! 3.545 C% 0.535 Si % 0.515 Mn % < 0.07 S% 0.112 P%  21.) Hasonlítsa össze a leggyakrabban alkalmazott acélgyártó eljárásokat betét-anyagaik és

energiaforrásuk szerint ! A konverteres acélgyártás feladata a folyékony nyersvas karbon-, mangán-, szilíci-um-, foszfor- és kéntartalmának megváltoztatása úgy, hogy az megfeleljen a gyár-tandó acél előírt minőségének. A konverteres acélgyártás során az alapvető kémi-ai reakció az oxidáció, ezért gyakran nevezik magát az eljárást is ,,frissítésnek’’. A frissítési folyamatban az oxigént a folyékony nyersvasban oldott, oxidálandó elemekhez kell vezetni, ahol a v as számára oldhatatlan oxidokat alkotnak. A fris-sítéses konverteres acélgyártás elnevezését a központi berendezéséről, a konver-terről kapta. A konverter egy billenthető, acél köpenyű, dolomit és/vagy magnezit tűzálló anyaggal bélelt billenthető kemence. A konverteres acélgyártás jellegze-tessége, hogy a frissítés során külső energiaforrásra általában nincs szükség. A túl-zottan nagy hőmérséklet elkerülésére a 7 /30 konverterbe a

nyersvason kívül acélhulla-dékot is adagolnak. A nagyobb acélhulladék arány elérése érdekében égetett me-szet alkalmaznak salakképzőként. /Oxigénes konverterben gyártott acélhoz szükséges anyagok: nyersvas, acélhulla-dék, mész, oxigén/ Az elektroacélgyártáskor a szilárd betét megolvasztásához szennyezést nem okozó energiaforrást, a villamos energiát használják. Az ívkemence fémes betétanyaga zömében acélhulladék, ritkábban folyékony és/vagy szilárd nyersvas. Az égetett mész az elektroacélgyártás legfontosabb salakképzője. Az acél frissítésére oxigén-re van szükség /Elektroacél előállításához szükséges anyagok: nyersvas, acélhulladék, mész, foly-pát, dezoxidáló, oxigén/ 22.) Mi jellemző a konverteres acélgyártásra ? fémes betétje energia forrása saját energia salakképzője égetett mész acél nitrogéntartalma, % 0.020035 adagidő, min 15.20 23.) Az acél kéntartalmának növekedése milyen

következménnyel jár ? Viszonylag kis mennyiségű kén is érzékelhetően növeli a nagyobb hőmérsékletű igénybevételnél az acél repedési hajlamát. Ilyen melegtörés léphet fel például a hegesztés vagy a m elegalakítás során. A vas-szulfid tartalom erősen bázikus sala-kokkal csökkenthető. 24.) Ismertesse a kén okozta kristályosodási repedés keletkezésének mechanizmu-sát ! A kén a vassal 1189 °C hőmérsékleten olvadó FeS alakú szulfidot alkot. A vas-szulfid szilárd állapotban gyakorlatilag oldhatatlan a vasban, viszont vele 985 °C-on olvadó eutektikumot alkot. A kén káros hatása ebből a két tényből következik, ugyanis az acél kristályosodásakor az oldhatatlan szulfid a még olvadt fémes fá-zisban folyamatosan dúsul a kis olvadáspontja miatt a szulfid-eutektikum utoljára szilárdul meg, ezért a szemcsehatárokon helyezkedik el. Ha az acélt a feldolgozás során, 10001200 °C hőmérsékletre hevítik, akkor a szemcséket

burkoló szulfid megolvad, s viszonylag csekély igénybevétel hatására is a s zemcsék a f olyadékfil-men elcsúsznak és kristályosodási repedés keletkezik vagy törés következik be. 25.) Mi lehet az acél kéntartalmának forrása ? A kén az acélba legnagyobb mennyiségben a nyersvasból kerülhet, de a kén forrá-sa lehet a nagy kéntartalmú tüzelőanyaggal égetett mész is. 26.) Milyen metallurgiai módszerekkel csökkenthető az acél kéntartalma konverte-res acélgyártáskor ? A kén-dioxid képződéskor a szabadentalpia változása sokkal nagyobb mint a szilí-ciumdioxidé, szén-monoxidé vagy akár a vas(ll)-oxidé. Ezért a konverteres acél-gyártás során a kéntartalomnak csak csekély hányada távolítható él kiégetéssel. A vas-szulfid tartalom erősen bázikus salakokkal csökkenthető. A hőmérséklet, a sa-lak mésztartalmának 8 /30 csökkentése egyaránt javítja a kéneltávolítás feltételeit. A konverterben az adag kéntartalma a

kiinduló érték negyedére, ötödére csökkenthe-tő. 27.) A fém- és a salakfázisban egyaránt oldódó anyag megoszlása milyen tényezők-től függ ? A fémoxidnak a fém és a salak közötti megoszlását egyensúlyi helyzetben a meg-oszlási tényező jellemzi: a[MeO] L MeO = -------------- = f(T) a(MeO) ahol: a[MeO]. az MeO aktiválási tényezője a fémes fázisban, a(MeO). az MeO aktiválási tényezője a salakfázisban, L MeO . a megoszlási tényező 28.) Milyen metallurgiai módszerekkel csökkenthető az acél foszfortartalma kon-verteres acélgyártáskor ? A foszfor az acél ridegedését okozza, ezért a nyersvas acéllá rafinálásának fontos feltétele a fehérnyersvas 0.1025 t ömeg %-os foszfortartalmának csökkentése A foszfor elégethető foszfor-pentoxiddá, de a salakból a szabad foszfor-pentoxidot számos stabilisabb oxidképző, mint a karbon, a szilícium vagy a mangán képes re-dukálni. A foszfor eltávolítása csak úgy oldható meg, hogy a

foszfor redukciója megakadályozható azáltal, hogy a foszfor-pentoxidot a salakban komplex vegyü-let formájában megköti: 2 [P] + 5 (FeO)olv + 4 (CaO) ⇔ ((CaO)4P2O5) + 5 [Fe]olv A foszfortalanítás csak a frissítés utolsó fázisában mehet végbe, amikor már a sa-lakban elegendő szabad CaO és FeO áll rendelkezésre. amikor nagy karbontartal-mú és igen kis foszfortartalmú acélt kell gyártani, a salakot lehúzzák, így nagy mennyiségű foszfor távolítható el a konverterből, majd új salakot képeznek.  29.) Mi a jellemző az ívkemencében végzett elektroacélgyártásra ? fémes betétje szilárd acélhulladék energia forrása villamos energia salakképzője égetett mész acél nitrogéntartalma, % 0.02006 adagidő, min 60.120 30.) Magyarázza meg, miért kell az ívkemencében gyártott acélhoz alumíniumot, titánt vagy cirkóniumot adagolni ! Milyen következményekkel jár ennek elma-radása ? Az ötvözéshez és a gáztartalom hatásos

csökkentéséhez. 31.) Írja fel a reakcióegyenlet megadásával, hogy az ívkemencében a k alcium-kar-bidot tartalmazó salak hogyan csökkenti az acélfürdő kéntartalmát ! 3 [FeS + (CaC2) + 2 (CaO) ⇔ 2 CO + 3 (CaS) + 3 [Fe]  9 /30 32.) Soroljon fel három, kemencén kívüli acél tisztító eljárást ! A leggyakoribb üstmetallurgiai módszerek: - az ötvözés, a gáztartalom csökkentése kicsapatással, - a szilárd anyag injektálása, - a szintetikus salakok kezelése, - a gázátfúvás, - a vákuumozás. 33.) Sorolja fel a kicsapásos dezoxidálás három részfolyamatát ! A kicsapásos reakciók akkor mehetnek végbe viszonylag gyorsan, ha a reagensek is oldódnak az acélban. A kicsapásos dezoxidálás három részfolyamat eredményeként jön létre: - dezoxidáló oldódása az acélban, - oxidcsírák képződése, - csírák növekedése, emelkedésre képes részecskék kialakulása. 34.) Soroljon fel erősségük csökkenő sorrendjében

három, az acél olvadékban az oxigénnel reakcióba lépő elemet ! C, Mn(mangán), Si, Al, Ti, Mg, Ca 35.) Soroljon fel erősségük csökkenő sorrendjében három, az acél olvadékban nitrogénnel reakcióba lépő elemet ! Al, Ti, Zr(cirkónium) 36.) Milyen tényezők befolyásolják a folyadékban a részecskék emelkedési sebes-ségét ? A közegellenállásból származó erő a Fellen = 0.5cAρacélv2 , ahol: c . ellenállási tényező, kisméretű gömbre: c = 12η/ ρacél rv kisméretű tárcsára: c = 30η/ ρacél rv A . a részecske felülete, mm2 ρacél . az acél sürüsége, g/mm3 v . a részecske emelkedési sebessége, mm/s r . a részecske sugara, mm η . az acél viszkozitása, Pas, a felhajtóerő a Ffelh = gV(ρacél - ρsalak ) , ahol: g . nehézségi gyorsulás, mm/s2 V . a részecske térfogata, mm3 ρsalak .a kondenzált termék sürüsége, g/mm3 képlettel írható le, míg ezekből kifejezhető az emelkedés sebessége gömbre: v = 2g r2 (ρacél -

ρsalak ) / 9η , tárcsára: 10 /30 v = g r2 (ρacél - ρsalak ) / 15η . Az emelkedés sebessége alapvetően a kondenzálódott termék méretétől és alakjától függ, mert a sürüségkülönbségek adottak, a viszkozitás a hőmérséklet növelésével csal csekély mértékben csökkenthető. 37.) Soroljon fel három dezoxidáló-szert ! A leggyakoribb dezoxidáló-szerek a FeMn, FeSi, FeTi, FeMnSi, CaSi, CaSiAl, CaSiMnZr, MnTiAl. 38.) Acél metallurgiai folyamatokban milyen tulajdonságú anyagokat injektálnak szilárd állapotban az üstbe ? Felsorolását egy-egy jellemző példával szemlél-tesse ! A szilárd anyag injektálásával az olvadt acélba az adagolt anyagok kiégési veszte-sége csökken, az ötvözés hatékonysága javul és olyan anyagok is a fürdőbe juttat-hatók, amelyek hagyományos módszerekkel nem, vagy csak nagy veszteségek árán érhető el. A szilárd anyag injektálása különösen előnyös olyan anyagok esetében: - amelyek

lényegesen kisebb sürüségüek mint a fürdő, ilyenek a Ca, Mg, Al, Ba - amelyek lényegesen kisebb forráspontúak, mint a fürdő hőmérséklete, ilyenek a Mg, Ca - amelyek lényegesen nagyobb olvadásponttal rendelkeznek, mint a fürdő hőmérséklete, ilyenek a W, Mo - amelyek nagy oxigén iránti affinitással rendelkeznek, mint a Ca, Mg, Ce, La, Nb 39.) Ismertesse a szintetikus salakkal végzett tisztítás elvi alapját ! Milyen kapcso-lat van a megoszlási tényező és a tisztítás mértéke között ? A szintetikus salakos kezelés lényege, hogy külön eljárással, ,,szintetikusan’’ sala-kot juttatnak az olvadt acélba. Ez a szintetikus, CaO-SiO2-Al2O3 rendszerű salak az acél FeO, FeS és MnS tartalmát hatékonyan csökkenti. A visszamaradó zárvá-nyok apróbbak, finomabb eloszlásúak lesznek. A szintetikus salakos kezelés hagyományos módszere amikor a megolvasztott sa-lakot beöntik az üstbe és az acélt lehetőleg vékony sugárban erre csapolják.

A tisztítás hatásfoka annál jobb, minél nagyobb felületen érintkezik egymással a f ém- és a s alak fázis. Az érintkezési felületet növeli a fürdő keverése, de különö-sen, ha a s alakot injektoron át juttatják az acélolvadékba. 40.) Milyen vegyületek alkotják az acélgyártásnál használatos salakot ? CaO-SiO2-Al2O3 41.) Mi a célja a fémolvadékok vákuumozásának, milyen fizikai törvényen alapul az eljárás ? A Sieverst-törvényen alapul, amelyet az oldott hidrogén mennyiségére a [H] = (K’H √ pH2 ) / γ[H] egyensúlyegyenlet ír le. Az összefüggésből megállapítható, hogy az oldott gáztar-talom adott fürdőkezelési hőmérséklet esetén, a gáztérben levő gáz parciális nyo-másától függ. A vákuumos fémkezelés erre a fizikai törvényre alapul. Amennyi-ben csökken a g áztér 11 /30 nyomása, ezzel arányosan csökken az egyes gázkomponen-sek parciális nyomása, ezáltal az oldott gáztartalom is. 42.) Milyen

kedvező folyamatok játszódnak le ha a fémolvadékon keresztül gázt áramoltatnak ? Ha az acélfürdőn keresztül gázt áramoltatnak, akkor több, igen kedvező fizikai fo-lyamat játszódik le. A feltörő buborékok hatékonyan megkeverik az olvadékot, csökkentve ezzel a fürdő hőmérsékleti- és vegyi összetételbeli inhomogenitását. A másik kedvező hatás, hogy a fürdőben a flotáláshoz hasonló folyamat játszódik le. A buborékok felületén a kisméretű, lebegő hidrofób salakrészecskék megtapad-nak, így a buborékra ható felhajtó erőnek köszönhetően a felszínre jutnak. A har-madik kedvező hatás, lényege abban rejlik, hogy az acélban oldott gázok, mint a hidrogén, illetve a nitrogén parciális nyomása a buborékban nagyon csekély, ezért a fémből ezeknek a gázoknak egy része a b uborékba diffundál és a buborékkal együtt távozik.  43.) Milyen fém tisztítást végzik háromréteges olvadék elektrolízissel ? M i

alkotja a három réteget ? A kohóalumíniumot, illetve az alumínium hulladékot háromréteges olvadék elektrolízissel tisztítják. A kád medencéjében három, egymástól elkülönülő olvadékréteg van. Legalul, anódfémként a sürüség növelése érdekében rézzel ötvözött, tisztítandó alumínium, középütt az elektrolit amely bárium-kloridban oldott kriolit és nátrium-klorid, míg felül a finomított alumínium olvadt katódként. 44.) Ismertesse a nyersréz illetve a rézhulladék tisztítására szolgáló eljárást ! A nyersréz illetve a rézhulladék tisztítását oldható anódos eljárással végzik. Az anódot, a tisztítandó rézből öntött lemez képzi. A katód a szennyezőktől mentes réz a vékony, már tisztított induló lemezen válik ki. Elektrolitul kénsavas réz-szul-fát vizes oldata szolgál Az elektrolizáló kád számos cellát tartalmaz. Az elektrolitos tisztítás során az anód és a katód között áthaladó egyenáram

hatá-sára az anódról a réz és a réznél kisebb standard elektródpotenciállal rendelkező elemek, mint a vas, nikkel az arzén kerül az elektrolitba. A réz oldódása akkor következik be, ha a szennyezők elektródpotenciálja megegy-ezik a rézével. A réz tisztítása kettős célú, hiszen a kivált szennyeződések is értéket képviselnek, ezért így az anódiszap maga is termék. 45.) Ismertesse a zónás átolvasztás elvi alapját ! Milyen kapcsolat van a megoszlási hányados és a tisztítás mértéke között ? Az eljárás lényege, hogy a kísérő elemek kisebb mértékben képesek oldódni a szilárdfázisban, mint az olvadékban. Ezért a viszonylag lassú kristályosodáskor, ami-kor a szilárd, szennyezett fém az olvadékkal érintkezik, a megszilárdult, tisztított fém összetétele a szolidusz vonalnak megfelelő koncentrációjú, míg az olvadéké a likvidusz görbe által meghatározott összetételnek felel meg. A szilárd- és folyé-kony

fázis kísérőelem tartalmának aránya: k0 = cB(sz) / cB(f) 12 /30 ahol: k0. megoszlási hányados, cB(sz). B elem koncentrációja a szilárd fázisban, cB(f). B elem koncentrációja a folyadék fázisban A zónás átolvasztáskor a tisztítás annál nagyobb mértékű, minél kisebb k0 értéke. 46.) Zónás átolvasztáskor a nagy hőmérsékletre hevült fémet milyen módon lehet megvédeni az atmoszféra szennyező hatásától ? A nagy hőmérsékletre hevült olvadék szennyeződését az atmoszférából vákuum-ban, vagy semleges védőgázban való hevítéssel lehet elkerülni.  47.) Sorolja fel egy-egy példa megadásával, hogyan lehet az egyfázisú anyagok szemcsenagyságát befolyásolni ? Ha az olvadék hőmérséklete az olvadáspont alá csökken, a rendszer túlhütötté válik. A túlhütéssel csökken a csírák mérete és számuk nő. 48.) Milyen részfolyamatok együttese alkotja a kristályosodást ? A kristályosodás két, jól

elkülöníthető részfolyamatra osztható. Az első részfolya-mat a csíraképződés, a rövid távon rendezett ioncsoportok létrejötte, a másik, a kristály növekedése, amely a csírák rövidtávú rendeződését, a szilárd anyag hosz-szú távú rendeződésévé terjeszti ki. Végtelen lassúnak tekinthető kristályosodási sebességgel, egy már meglévő kris-tálycsírán növeszthetők a nagyméretű egykristályok. Nagyon gyors hűtés esetén a kristályszerkezetnek megfelelő rendeződésre nem jut idő, az olvadék folyadék szerkezetének megfelelő rendeződést megőrizve befagy, szilárd, amorf szerkezetet hozva létre. 49.) A többkomponensű rendszerek kristályosodását milyen csoportokba lehet so-rolni ? - a kristályosodást a hőmérséklet-különbség irányítja, ha az összetétel-változás csekély és ezért érdemi változást a k ristályosodási folyamatban nem okoz, ami a színfémekre jellemző, - a kristályosodási folyamat fő

irányítója a koncentráció-különbség, ha az összeté-telváltozás a szilárd/folyékony fázis határán számottevő, ami a szilárd oldatokra jellemző, - az eutektikum kristályosodása a kristályosodás egy speciális esete, amikor a k ristályosodás során az olvadék az összetétel-változása miatt válik túlhűtötté. 50.) Ismertesse a koncentráció-különbség irányította kristályosodást ! Egy c0 átlagos koncentrációjú oldat kristályosodása, csekéllyel az átlagos, c0 összetételnek megfelelő likvidusz hőmérséklet alatt a szolidusz hőmérsékletnek megfelelő, cS összetételű fázis kiválásával kezdődik. Ennek következtében a kris-tályosodási front előtti olvadék az oldott anyagban a likvidusz hőmérsékletnek megfelelő koncentrációra cI dúsul. A további kristályosodást ez a koncentráció-változás megakasztja A diffúzióval egyidőben a rendszer hűl, ami a kristályosodási front hőmérsékleté-nek csökkenésében is

jelentkezik. A kristályosodási front előrehaladásával az olvadék oldott anyagban ismét dúsul. Vagyis a kristályosodás ismét lelassul vagy megáll. Ez a folyamat a rendszer teljes 13 /30 megszilárdulásáig ismétlődik azzal az eltéréssel, hogy amint az olvadék térfogata a megszilárdultéhoz viszonyítva már nem tekinthető végtelen anyagnak, az olva-dék átlagos koncentrációja a kezdeti c0-hoz képest megnő. 51.) A különböző kristályosodási sebességeknél adja meg ,,kicsi’’, ,,közepes’’, vagy ,,nagy’’ jelzőkkel, hogy milyen mértékű a makro- és mikrodúsulás ! kristályosodási sebesség gyors átlagos lassú makrodúsulás mikrodúsulás 52.) Milyen tényezőktől függ az eutektikus ötvözet szövetszerkezete ? Az eutektikus ötvözetek jelllemzője, hogy pontosan meghatározott összetételnél adott, minimális, úgynevezett eutektikus olvadáspontjuk van. Az eutektikum kristályosodásakor az olvadáspontot elérve a

rendszerben egyensúlyi állapot áll be Az egyensúlyi helyzetű olvadékból az eutektikumot alkotó fázisok kristályosodása egymás mellet, egyidejűleg megy végbe. Az eutektikus rendszert alkotó összete-vők közül az kristályosodik elsőként, amely kevésbé hajlamos a túlhűtésre. Amennyiben az egyik alkotó csíraképződési hajlama erős, a kristályosodáskor sok csíra keletkezik, az eutektikum szövetszerkezete finomszemcsés lesz. Amennyi-ben a felületi feszültség nagy, akkor a második fázis globuláris, ellenkező esetben tűszerű lesz. Csekélyebb csíraképződési hajlam mellet, ha a szilárd fázis és az olvadék közötti felületi feszültség nagy, a fejlődő kristályok oszloposak lesznek. Ha a felületi fe-szültség kicsi, az eutektikum egyik kristályosodó fázisa lemezszerű lesz.  53.) Adja meg a gázkiválás magyarázatát fémek és ötvözeteik kristályosodásakor ! Magyarázatát egészítse ki példákkal is ! A fémek

gázoldó képessége olvadt állapotban közel egy nagyságrenddel nagyobb, mint a kristályosodási hőmérsékletnek megfelelő szilárd fázisban. A kristályoso-dáskor a visszamaradó olvadék gáztartalma mindig növekszik míg végül a túltelí-tetté váló oldatból a gáztartalom buborékok formájában kiválik. A szilárd fázis je-lenléte kedvez a buborék képződésének. Ha a kristályosodási sebesség nagy, a megszilárduló fémben az egyensúlyinál nagyobb mennyiségű gáz marad oldott állapotban. Ilyen esetekben a k iváló gáz mennyisége viszonylag csekély, a síkszerű fázishatáron kiváló apró buborékokat a kristályosodási front maga előtt tolva, az olvadék belsejébe juttatja. A folyamatos gázkiválás és a buborékok egyesülése miatt a buborékok egyre növekednek. A fe-lülettől elszabadult buborék az olvadék felszínére törekszik, s ott a kristályosodó rendszerből távozik. Ha a kristályosodási sebesség gyors, de a

kristályosodási fronttagolt, akkor a pi-ciny pórusok beékelődhetnek a növekvő oszlopok közé, ahol befagyva tömlő ala-kú pórust hoznak létre. Lassú kristályosodáskor a gáztartalom nagy része buborékok formájában képes elszakadni a kristályosodási fronttól, kisebb része mikropórusok formájában befagy. 54.) Hasonlítsa össze az alsó és felső öntés előnyeit és hátrányait tuskó öntésekor ! 14 /30 Az alsó öntéskor az olvadék a t ölcséren és az alaptábla csatornáin keresztül átha-ladva, egyenletesen és lassan, 4.5 mm/s sebességgel emelkedve tölti fel a k okil-lát Alsó öntéskor egyidejűleg több, 4.12 kokillába öntik a fémet A felső öntés során egyetlen kokillát töltenek és az olvadékszint emelkedési se-bessége közel egy nagyságrenddel nagyobb, mint az alsó öntés esetén. A felső öntésű tuskó felülete rosszabb, mert a becsapódó folyadéksugár szétfröcs-csen és a cseppecskék feltapadnak a kokilla

falára, ami felületi hibákhoz vezethet. A gyors öntés és emiatt a gyorsabb hűtés következtében a tuskó felületén termikus feszültségek okozta repedések keletkeznek. Előnye a felső öntésnek, hogy nem igényel öntőtölcsért, elkerülve ezzel a tölcsér tűzálló falazatának eróziója okozta exogén salakzárványosságot. 55.) Milyen tulajdonság romlásához vezet a makroszkopikus dúsulás ? A makroszkopikus dúsulás a tuskóöntés egyik legnagyobb problematikáját jelenti, mert a kristályosodást követően alig csökkenthetők. A makrodúsulás a kész ter-mékben anizotrópiát okoz. (Anizotrópia: kristályos anyagok azon sajátossága, hogy egyes tulajdonságaik kü-lönböző irányokban eltérőek.) 56.) Sorolja fel az öntött tuskó jellemző hibáit ! Nevezze meg ezen hibák mérséklé-sének lehetőségeit ! Tuskóhibák: - szívódási üreg (csövesség) - porozitás - zárványosság - dúsulás - irányított, durvaszemcsés szerkezet A

kokillát leemelve, a lehűlt, ezáltal a kokilla faltól elvált tuskóról a tuskófejet le-vágják, eltávolítva ezzel a hibákkal leginkább terhelt anyagtérfogatot. A csillapí-tott tuskó tömegének 12.15 %-át, a csillapítatlan tuskónak 810 %-át távolítják így el A szívódási üreg, a porozitás és a salakzárványok mennyisége csökkenthe-tő, ha a kokillára tűzálló anyaggal bélelt, úgynevezett sapkát helyeznek el. 57.) Mi jellemzi a csillapítatlan acél kristályosodási folyamatát ? Csillapítatlan acélok kristályosításakor a számottevő buborékképződés a fürdő he-ves mozgását hozza létre. A felszálló buborékok az oldott gáztartalom és a lebegő szilárd részecskék egy részét is magával ragadja. A csillapítatlan tuskóban a kris-tályosodási fronttól az áramlás mindig elszállítja a d úsulásra hajlamos elemek nagy részét, ezért az utoljára dermedő magrész ezekben az elemekben igen gazdag is lehet. A

kristályosodás és az ezt követő lehűlés során a kristályt alkotó részecskék rezgé-si amplitúdója csökken, ezáltal sürüsége nő, ami az anyag zsugorodásában jelent-kezik. 58.) Sorolja fel a folyamatos öntés előnyeit és hátrányait a tuskóöntéshez viszonyít-va ! A folyamatos öntés a kristályosítás korszerűbb eljárása, mint a kokillába végzett öntés ,mert: - az intenzív hűtés miatt a dendrites kristályosodás elkerülhető, 15 /30 - a gyors kristályosodásnak köszönhetően lényegesen kisebb a makrodúsulás és a porozitás, - a kristályosítás során a zsugorodás okozta fogyást a folyamatosan meglévő olvadék pótolja, ezáltal a levágási veszteség nincs, jobb a kihozatal, - az öntés folyamatossá tehető és automatizálható, - a kristályosított buga profilja és mérete viszonylag tág határok között változ-tatható, alkalmazkodva ezzel a további feldolgozási műveletek igényeihez. A folyamatos öntés

számos, felsorolt előnye mellett az egyik hátránya, hogy az intenzívebb hőelvonás miatt számolni kell a termikus feszültségek kiváltotta repe-dések keletkezésének veszélyével. Másik hátránya a csillapítatlan acélok öntése-kor jelentkezik, nevezetesen a kristályosodáskor a heves gázkiválás megzavarhatja az öntési folyamatot, továbbá jelentős mennyiségű porozitással kell számolni a bugában. 59.) Nevezze meg az öntvehengerlés egy jellegzetes felhasználási területét ! Öntvehengerléssel szalag, illetve huzal gyártható. 60.) Milyen anyagú és alakú termékek gyárthatók öntvehengerléssel ? Az alumínium, de különösen a réz félkészgyártmányok egyre nagyobb hányadát az öntés és a meleghengerlés műveletét egyesítő, öntvehengerléssel állítják elő. Öntvehengerléssel szalag, illetve huzal gyártható.  61.) Ismertesse az egyfázisú fémes anyagok tulajdonságait megadva jellemző alkal-mazási területeiket !

Az egyfázisú fémes anyagok - egyes, mikroszkopikusan elkülöníthető részei, a szemcsék, kémiai összetételükre és tulajdonságaikra nézve egyneműek, - homogé-nek. Ebbe a csoportba sorolhatók értelemszerűen a színfémek, továbbá a szilárd oldatot alkotó ötvözetek. Az egyetlen kristály alkotta anyag tulajdonsága, közöttük a mechanikai tulajdon-ságok, mint a szakítószilárdság, vagy a szakadási nyúlás, nagymértékben függ a terhelő erő és a kristálytani síkok által bezárt szögtől. 62.) Írja fel a szemcseméret és a folyáshatár közötti kapcsolatot leíró összefüggést ! Adja meg az összefüggésben szereplő jelek értelmezését ! A szemcseméret és a folyáshatár közötti kapcsolatot a Hall-Petch egyenlet írja le: ReH = R0 + k/d0.5, ahol: ReH. folyáshatár, MPa, R0. szilárdsági konstans, MPa, k . konstans, MPa/mm-05, d . szemcseméret, mm 63.) Ismertesse, hogy milyen hatása van a szemcsén belüli rendezetlenség

növeke-désének a réz folyási határára, szakadási nyúlására, és villamos ellenállására ! A szemcseméret csökkenése együtt jár egy adott térfogatban a szemcsehatár illet-ve a fázishatár összes felületének növekedésével, ami egyben az anyag energiájá-nak növekedését, a minimális energiaszinttől való nagyobb eltérést is jelenti. A rendezetlenségek, így a rácsé is, energianövekedéssel és ezért egyes tulajdonságok 16 /30 változásával jár. A szemcseméret csökkenése, a v elejáró szemcsehatár-, valamint a rácsrendezetlenség-növekedés hatására bekövetkező szakítószilárdság-, de külö-nösen a folyáshatár növekedik. A réznél a szerkezet rendezetlenségét növelő hatások, a villamos vezetéskor az elektronok ,,áramlását’’ akadályozzák, növelik az elektronütközések gyakoriságát, így a villamos ellenállást is. A képlékeny alakítás hatására bekövetkező rendezetlenség növeli a villamos

el-lenállást. A képlékeny hidegalakítás során a sokszorozódó diszlokációk az egymáson elcsú-szó síkok mozgásával szemben egyre több akadályt jelentenek. Ez a j elenség a f é-mek alakítási keményedéseként ismert. A diszlokációk számának gyarapodása egyre inkább akadályozza az alakváltozást, ami a szakadási nyúlás csökkenésében nyilvánul meg. 64.) Sorolja fel egy-egy példa megadásával, hogyan lehet az egyfázisú anyagok szemcsenagyságát befolyásolni ! A gyakorlatban használt termékek anyaga magán viseli az alakodó-, vagy tulajdonság módosító technológia hatását, amikor a kristályok valamely irány szerinti irányítottsága nem véletlenszerü, vagyis valamilyen pl. öntési, alakítási textúrával rendelkezik A képlékeny hidegalakítást egyben a s zemcsék alakjának változása is kíséri. A nyomott térfogatokban rövidülés, a húzott térfogatokban megnyúlás jön létre. 65.) Hidegen alakított fém

hőmérsékletének növelésekor a hőmérséklet növekedésé-nek megfelelően sorolja fel a végbemenő folyamatokat ! A hőmérséklet növelésével a következő folyamatok mennek végbe: - vakanciák ,,diffúziója’’ és ,,feloldódása’’ a krisztallithatárokon és a diszlokációkban, - diszlokációk átrendeződése, - kisszögü krisztallithatárok kialakulása, - szemcsék újrakristályosodása, - az új, nagyszögü krisztallithatárok mozgása, - szemcsék egyesülése, szemcsenövekedés. 66.) Írja fel az újrakristályosodáshoz szükséges idő és a hőmérséklet közötti össze-függést ! Adja meg az összefüggésben szereplő jelek értelmezését ! t = K exp (C / T), ahol: t . az újrakristályosodás időszükséglete, s K . az anyagtól függő állandó, s C . az anyagtól és az alakítás mértékétől függő állandó, °C T . hőmérséklet, °C 67.) Hogyan változik az újrakristályosodási hőmérséklet az alakítás növekedésé- vel

? Az alakítás növeli az anyag belsőenergiáját, így a küszöbenergia átlépéséhez kisebb energia-befektetésre, kisebb hőkezelési hőmérsékletre van szükség. 68.) Diagramon szemléltesse a r ézben szubsztitúciósan oldódó elemek hatását a szakítószilárdságra ! 17 /30 69.) Diagramon szemléltesse az ötvözőtartalom függvényében a sárgaréz mechani-kai tulajdonságait ! A diagramon adja meg az ötvözőtartalom, a szakítószi-lárdság valamint a szakadási fajlagos nyúlás léptékét ! 70.) Nevezzen meg három jellemző terméket amit sárgarézből állítanak elő ! dísztárgyak vízvezeték szerelvények csövek lőszerhüvely 71.) Egy példán ismertesse az MSZ EN 573 s zabvány szerinti rövid jel felépítését alumínium és ötvözetei esetén ! EAL CU2SIMG(A) E : kezdőjel : elektronikai felhasználás esetén használandó és csak E jel lehet AL : főjel : alumínium és ötvözeteire utaló ALjel CU : fő ötvöző vegyjele : 4 :

összetétel : az ötvöző, illetve az alumínium százalékos középértéke kerekítve SIMG : további ötvözők : további ötvözők vegyjele, a névleges tartalom csökkenő sorrendjében (A) : megkülönböztető jel : műszaki tartalma nincs 72.) Diagramon szemléltesse az ötvözőtartalom függvényében az ónbronzok mechanikai tulajdonságait ! A diagramon adja meg az ötvözőtartalom, a szakí-tószilárdság valamint a szakadási fajlagos nyúlás léptékét ! 73.) Diagramon szemléltesse egy homogén szubsztitúciós szilárd oldatot alkotó Al-Mg ötvözet mechanikai tulajdonságainak változását az ötvözőtartalom függ-vényében ! Nevezzen meg egy jellegzetes alkalmazási területet ! 74.) Adjon meg hatásosságuk csökkenő sorrendjében négy elemet, amely az auszte-nit stabilitását növeli ! C, Ni, Co, Cu, Mn, N, H 75.) Adjon meg hatásosságuk csökkenő sorrendjében négy elemet, amely a ferrit stabilitását növeli (a γ mezőt szűkíti) ! B, Si,

Cr, V, W, Mo, Al, Nb, Ti, Zr 76.) Diagramon mutassa be, hogy két, szubsztitúciósan oldódó, de különböző ionsugarú ötvöző miként befolyásolja az ötvözőtartalom függvényében az ötvözet szakító szilárdságát és szakadási nyúlásra gyakorolt hatását ! 18 /30 77.) Adjon meg hatásosságuk csökkenő sorrendjében négy elemet, amely az auszte-nit stabilitását növeli (a γ mezőt szűkíti) ! C, Ni, Co, Cu, Mn, N, H 78.) Adjon meg hatásosságuk csökkenő sorrendjében négy elemet, amely a ferrit-ben oldódik és szakítószilárdságát növeli ! Si, Ti, Mn, Al, Mo, Ni, V, W, Cr 79.) Ismertesse az acélok MSZ EN 10020 szerinti csoportosítását ! - Alapacélok, azok az acélok, amelyeknél a hőkezelési állapot vagy egyéb minőségi követelmények nincsenek előírva, Rm≤ 690 MPa, ReH ≤ 360 MPa, A ≤ 26 %, TTKV ≥ 20 °C, C ≥ 0.1 %, P,S ≤ 0045 %, továbbá a mangán- és szilíciumtartalmon kívül nincs egyéb ötvözőelem

előírva. - Ötvözetlen minőségi acélok, azok az acélok, amelyek az alapacéloktól és a nemesacéloktól különböznek. - Ötvözetlen nemesacélok, azok az acélok, amelyeknél P,S ≤ 0.025 %, TTKV ≤ -50 °C, Cu ≤ 0.1 %, Co,V ≤ 005%, garantált felületi keménység, vil-lamos vezetőképesség, vagy egyéb sajátos tulajdonság van előírva. 80.) A megadott példán ismertesse az EN 10027 s zabvány szerinti rövid jel felépí-tését vegyi összetételre garantált acéloknál. G X 10 CRNI 18-10 G: kezdőjel: kizárólag az öntvényeknél használandó és csak G jel lehet X: főjel: anyag alcsoport jel (Ha egyetlen ötvöző mennyisége sem haladja meg az 5 %-ot és Mn ≥ 1 %, nincs jel.) pl Xbármely elemmel legalább 5 %-ban ötvözött acéljel 10: karbontartalom jele: karbontartalom középértékének százszorosa CRNI: ötvözők vegyjele: az ötvözők vegyjele (Gyorsacéloknál nincs vegy-jel, az értékek megadásának sorrendje: W-Mo-V-Co.) a

mennyiségük sorrendjében 18-10: összetétel: az ötvözők ( egy-, négy-, tíz-, száz- ezerszeres) meny-nyiségének középértéke egész számra kerekítve, csökkenő sor-rendben, kötőjellel elválasztva {Összetétel szorzók: 4x (Cr, Co, Mn, Ni, Si, W) 10x (Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr) 100x (C, N, P, S) 1000x (B)} 81.) Az egyfázisú korrózióálló acélok melyik ötvözőnek köszönhetik az oxidációval szembeni ellenállásukat ? Mekkora az a legkisebb mennyiség, ami már korrózióállóságot eredményez ? króm 0.9 % 82.) Milyen veszélyt jelent a túlzott karbontartalom a ferrites és ausztenites korró-zióálló acélokban ? 19 /30 Már csekély karbontartalom is számottevően csökkenti a ferrit stabilitását. A karbon jelenléte a f errites és az ausztenites króm-, illetve króm-nikkel acélok-ban a szemcsehatár korrózió veszélyét is magában hordozza. 83.) Ismertesse az ausztenites lehűtés célját és végrehajtását ! A nem

egyensúlyi állapotú acélt a feldolgozása során jelentős hőhatás éri, a karbid kiválása végbemegy és az acél elveszti korrózióval szembeni fokozott ellenállását. Az eredeti karbidmentes állapot csak költséges hőkezelési művelet, az oldó izzítás és az ezt követő gyors - úgynevezett ausztenites - hűtés alkalmazásával érhető el. A karbidhálót megszüntető hőkezelés lényegét az adja, hogy olyan nagy hőmér-sékletre kell az acélt felhevíteni, ahol a karbid már elveszíti stabilitását és a szét-eső vegyület alkotói diffúzióval ismét szilárd oldatba mennek, aminek ismételt képződését a gyors lehűtés akadályozza meg. A ferrites és az ausztenites króm-, illetve króm-nikkel ötvözésű korrózióálló acélok króm-karbidja 1080.1100 °C-os oldó izzítással szüntethető meg 84.) Milyen ötvözésekkel kerülhető el a szemcsehatár korróziós hajlam ? Stabilizáló ötvözők: titán nióbium tantál molibdén 85.)

Milyen következményekkel jár, ha a f errites korrózióálló acélokat 1000 °C feletti hőmérsékletre hevítik ? 1000 °C felett a szemcsék gyors növekedésnek indulnak, amelyek a hűléskor a ferrites krómacéloknál nem finomodnak, mert nem megy végbe átkristályosodás, az acélok a teljes hőmérséklet-tartományban térben középpontos kockarácsúak maradnak. Az így bekövetkező szemcsedurvulás a f errites krómacélok mechani-kai tulajdonságai számottevően rontja. 86.) A felhasználás szempontjából melyik a legfontosabb tulajdonsága az AHC 195 jelű acélnak ? Mi a legfontosabb ötvözője és milyen a szövetszerkezete ennek az acélnak ? Az ausztenites króm-nikkel ötvözetcsoportba tartozó acélok nemcsak kiváló kor-rózióval szembeni ellenállásukkal és nagy alakváltozó-képességükkel tűnnek ki, hanem ausztenites szerkezetüknek köszönhetően, kis hőmérsékleten sem rideged-nek el. A kriogén berendezések, mint a levegőbontók, vagy

vegyipari rendszerek üzemi hőmérsékletén a ferrit, az ausztenittel ellentétben, elridegedik. Ezeknek a berendezéseknek jellemző anyaga az AHC 195, AHCT 195, AHCN 195. Az AHC típusú acélok jelében szereplő 195 arra utal, hogy az acél garantált átmeneti hő-mérséklete - 195 °C alatt van. 87.) Mi a 475 °C-os elridegedés, milyen acélokban fordul elő, hogyan szüntethető meg ? A nagyobb krómtartalmú (Cr ≥ 21 %), ferrites acélokban a 400.500 °C-os hőm-érséklettartományban diffúzióval rövid távú, stabilis krómion átrendeződés kö-vetkezik be a szilárd oldatban. A folyamat leggyorsabban 475 °C-on következik be, ezért ezt a jelenséget 475 °C-os elridegedésnek nevezik. Az átalakulás során képződő, kemény, rideg rendezett rács koherens kapcsolatban van az ágyazó mát-rixszal, de rácsparamétere attól eltér, ezért a rácstorzulással is növeli a ridegedést. A rendeződés 600 °C fölé hevítéssel, vagy 250.300 °C-on 12 órás

hőntartással megszűnik 20 /30 88.) Mi a σ-fázis, milyen acélokban fordul elő, hogyan szüntethető meg ? A nagy krómtartalmú ferrit másik elridegedése egy fémes vegyület, az FeCr, képződésével van összefüggésben. A σ-fázis kemény, amit a szemcsék belsejében mikrotűk formájában kiváló, nagy, 1000.1600 HV keménységű, nagyobb sürüsé-gü, 52 % krómot tartalmazó FeCr vegyület okozza. A revésedésállóságot jelentősen növelő alumínium, de különösen a szilícium erő-síti a σfázis képződésének a feltételeit. A σ-fázis 900 °C hőmérsékleten elveszíti stabilitását és diffúzióval a króm elosz-lása ismét egyenletessé válik a szilárd oldatban. A folyamat a hőmérséklet némi növelésével gyorsítható, így a σ-fázis ridegítő hatását 1000 °C hőmérsékleten vég-zett oldó izzítással, majd ezt követő gyors hűtéssel meg lehet szüntetni. 89.) Nevezzen meg három elemet, amely interstíciós szilárd

oldatot képes alkotni a vassal ! H, N, C, B 90.) Diagramon szemléltesse a martenzit karbontartalma a rácstorzulás és a ke-ménység között kapcsolatot ! 91.) Diagramon ábrázolja az ötvözetlen szénacélban az átalakuló ausztenit karbontartalmának függvényében a maradék ausztenit mennyiségét szobahőmérsé-kleten ! A vízszintes tengelyen adja meg a karbontartalom értékét %-ban ! 92.) Miből adódik a martenzit nagy keménysége ? A nagyszámú vakancia társulva a r ácsátbillenéses átalakulás kísérte nagy diszlo-kációsürüséggel, valamint az oldott karbon rácstorzító hatásával együttesen a martenzitnek nagy keménységet kölcsönöznek. A martenzites szövetű acél keménysége, szilárdsága és a rácsban bennszorult kar-bon mennyisége között szoros kapcsolat van. 93.) Az ausztenites mangánacél karbon- és mangántartalmának helyes értékét karikázással jelölje ! karbon % 1.13 mangán % 12.14 94.) Minek köszönhető, hogy az

ausztenites mangánacél kiválóan ellenáll a dinami-kus igénybevétellel társult kopásnak ? Az ausztenites mangánacél dinamikus igénybevétellel társult koptatással szem-ben, azért rendelkezik olyan kiváló ellenállással, mert a d inamikus hatásokat az ausztenites szerkezet - nagy alakváltozó képességének köszönhetően - kiválóan el-viseli, és a felületén a n agy helyi nyomás okozta képlékeny alakváltozás hatására az ausztenit átalakul a stabilis, martenzites szerkezetté. A felületen lévő nagy ke-ménységű martenzit viszont a kopással szemben tanúsít nagy ellenállást. Az ilyen acélból készült gyártmánynak az üzemeltetése során a martenzites réteg mindig újra képződik, biztosítva ezzel a nagy élettartamot. !!! 21 /30 95.) Mik határozzák meg a többfázisú anyagok tulajdonságait ? A többfázisú fémes anyagok mikroszerkezete határozza meg a tulajdonságaikat. A szerkezet amely felöleli az alkotó fázisok

minőségét, mennyiségét és morfológiá-ját, a többfázisú fémes anyagoknál széles tartományban változtathatók. 96.) Milyen módszerek állnak rendelkezésre a t öbbfázisú anyagok tulajdonságai-nak módosítására ? A többfázisú ötvözetekben a fázisokat, illetve azok arányát ötvözéssel, a fázisok morfológiai jellemzőit - mint a szemcsék méretét, alakját, eloszlását, elhelyezke-dését és orientációját - általában alakítással és hőkezeléssel lehet módosítani. 97.) Mi a célja a szerkezeti acélok mikroötvözésének, mely elemek szolgálnak erre, mekkora a maximális mennyiségük ? A felhevülés során a s zemcsedurvulás mérséklésére, a t ulajdonságok romlásának megelőzésére a hegesztés céljaira készülő acélok alumíniummal, és/vagy nióbi-ummal, vanádiummal, titánnal, cirkóriummal mikroötvözöttek. Az alumínium megkövetelt minimális mennyisége 0.015 %, amely a 01505 % szilícium mel-lett garantálja az

acél különleges csillapítottságát. A mikroötvözők együttes mennyisége nem haladhatja meg a 0.15 %-ot, de ki kell elégítenie a N ≤ (Al/2) + (V/4) + [(Nb + 2Ti)/7] < 0.015 % összefüggés szerinti feltételt, mert ez garantálja, hogy oldott nitrogéntartalom nem marad vissza, és emiatt öregedés nem következik be. 98.) Milyen karbontartalommal, szilárdsági jellemzőkkel és alakváltozó képesség-gel rendelkezik az MSZ 500 szerinti Fe 235 típusú acél ? A helyes választ kari-kázással jelölje ! 0.17 C%≤ 340 Rm MPa ≥ 235 ReH MPa ≥ 24 A5 % ≥ 99.) Ismertesse a hegesztett kötésekben az edződési repedés kialakulásának mechanizmusát ! Az ömlesztő hegesztést követő gyors hűlés rideg, alakváltozásra képtelen, marten-zites szövetszerkezet kialakulásához vezet. A hegesztés során nem a gyártmány teljes tömege melegszik fel, hanem csak a hegesztett kötés környezete, vagyis egyenlőtlen a hőmérséklet-eloszlás, és így

egyenlőtlen hőtágulás illetve zsugoro-dás lép fel. Az egyenlőtlen hőtágulás a hegesztett kötés hidegebb és melegebb ré-szei között akadályozott, ami feszültséget kelt. Az alakváltozásra gyakorlatilag képtelen martenzites szövetben a hegesztés keltette számottevő húzófeszültség repedéshez vezet. A hegesztett kötésekben az így keletkező repedések elnevezése, az edződési repedés, is utal a keletkezés mechanizmusára. 100.)Számítsa ki a karbon egyenértékét annak az acélnak, amelynek ötvözői: C = 0.15 %, Mn = 12%, Ni = 045 % ! CE %= { C + (Mn/6) + [(Cr + Mo + V)/5] + [(Ni + Cu)/15] } % 101.)A reakcióegyenletek megadásával ismertesse a rozsdásodást ! 22 /30 Az acél felületén vizes oldattal érintkezve eletrokémiai folyamat megy végbe. A vasionok a hidroxil ionokkal vas(II)-hidroxiddá egyesülnek, amelyek a vízben részben oldódnak. Az oldatban a vas(II)-hidroxidot a vízben oldott oxigén tovább oxidálja

vas(III)hidroxiddá, amely már a vízben oldhatatlan, ezért ott kicsapódva egy réteget képez. A képződött rozsdaréteg porózus szerkezetű. A porózus szerke-zet nem akadályozza a további rozsdásodást, sőt a pórusokban a további oxidáció-hoz szükséges vizet is képes tárolni. A folyamat reakcióegyenletekkel: Fe + 2 H+ ⇔ Fe2+ + H2, Fe + 2 H2O ⇔ Fe2+ + 2OH- + H, Fe2+ + 2OH- ⇔ Fe(OH)2, 4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O ⇔ 4 Fe(OH)3 102.)Ábrázolja diagramon az egyensúlyi módon lehűtött vas-karbon ötvözetek szakítószilárdságának, keménységének és szakadási nyúlásának változását a k arbontartalom függvényében ! 103.)Mi jellemzi az S 275 JR N típusú acélt ? A helyes választ karikázza be ! C% Cr % Rm MPa ReH MPa garantát 27 J ütőmunka °C az acél 104.)Milyen elemekkel ötvözöttek az időjárásálló acélok ? Ezek az elemek hogyan fejtik ki hatásukat ? Az időjárásálló acélok rézzel és/vagy krómmal, nikkellel, illetve foszforral

gyen-gén ötvözött acélok. Hatásukat ezek az ötvözők úgy fejtik ki, hogy a belőlük ké-szült termékek korróziójakor a felületen dúsulnak és- néhány év alatt -, passziváló réteget képeznek, amely a további légköri korróziót számottevően lassítja. A pasz-sziváló hatás a réz-, króm- és nikkel foszfátos, szulfátos, hidroxidos vegyületeinek köszönhető, amelyek fokozatosan elzárják a rozsda pórusait, megakadályozva ez-zel, hogy a vizes oldatok közvetlen érintkezésbe kerüljenek a fémfelülettel. 105.)Mi jellemzi a Göv 350-22 öntöttvasat ? A helyes választ karikázza be ! C% 2.738 Si % 0.829 Rm MPa ≥ 350 ReH MPa ≥ 220 A, % ≥ 22 az acél ferrit + grafit 106.)Ismertesse a fehér tempervas előállítását ! 23 /30 A fehér tempervasat oxidáló atmoszférában, 980.1050 °C-on, több napon keresz-tül végzett hőkezeléssel lehet előállítani. Az oxigén, amely például a szén-dioxid disszociációjából származik, az

öntöttvas felületén lévő karbonnal szén-monoxi-dot alkot. A felület így karbonban elszegényedik, dekarbonizáció megy végbe. A hőkezelés nagy hőmérsékleten a vas-karbid bomlása során kiváló karbon a mag és a kéreg közötti koncentráció-különbség miatt a magból a k éreg irányába diffun-dál, ahonnan az oxigénnel szén-monoxidot képezve eltávozik. A kifehéredett (kar-bonban elszegényedett) réteg vastagsága a hőkezelés időtartamától függ. A mag-részben a v as-karbid bomlása során kiváló karbon temperszén formájában válik ki. 107.)Rajzolja meg a ferrites temperöntvényt eredményező hőkezelés elvi hőmér-séklet-idő diagramját ! A függőleges skálán adja meg a hőmérséklet, a vízszin-tesen az idő léptéket a mértékegység feltüntetésével ! 108.)Milyen fémtani változások mennek végbe a különböző hőmérsékleteken az edzett acél megeresztése során, milyen változásokat eredményeznek ezek a keménységben

és a szívósságban ? Már 100.120 °C-on néhány órás hőntartás után diffúzióval kiválik az oldott karbontartalom nagy része Ha az acél karbontartalma kicsi, akkor a f errit oldhatósá-gát meghaladó, így kiválásra képes karbon mennyisége olyan kevés és a diffúzió sebessége olyan lassú, hogy a karbon nagyobbrészt rácshibákba vándorol. 180200 °C-on a karbon kiválásával a martenzit korábbi tetragonális rácsa közel szabályos kockává válik. A karbon kiválása során a martenzit rácstorzulása, így keménysége is számottevően csökken, de az acél keménységében ez nem okoz változást. Ha a megeresztési hőmérsékletet tovább növelik, illetve a hőntartás ideje jelentő-sen nő, akkor a diszperz eloszlású cementit kezdetben kis korongocskákat alkot, majd az A1 hőmérséklethez közelítve, a megeresztési hőmérséklet, a korongok egyre kevesebb számú, egyre nagyobb átmérőjű gömbbé koaguálnak. 109.)Rajzolja meg a

hipoeutektoidos acélok nemesítés elvi hőmérséklet idő dia-gramját megadva az egyes jellegzetes lépések megnevezését és célját ! 110.)Ismertesse a véglapedző (Jominy) vizsgálatot ! Az átedzhetőség meghatározása annak a rúdátmérőnek a megállapítását jelenti, amelynél a vizsgált acélból készült rúd közepe legalább félmartenzitesre edződik. Legegyszerübb a Jominy-próba. A véglapedzési vizsgálatot úgy végzik, hogy a vizsgálandó acélból készült, egyik végén esztergálással kialakított peremmel ellátott 25*100 mm-es próbadarabot az edzés hőmérsékletére való hevítés után olyan edzőkészülékbe helyezik, amelyben a véglapját vízsugár hüti. Teljes kihütés után a henger palástján 4-6 mm széles sík lapot köszörülnek és kb. 15 mm távolságokban Vickers- vagy Rockwell keménységeket mérnek 111.) Diagramon szemléltesse nemesítéskor a megeresztési hőmérséklet függvényé-ben a mechanikai tulajdonságok

(Rm, ReH, A, HV, KV) változásának jellegét ! A diagramon adja meg a hőmérséklet értékeket ! 112.)Rajzoljon fel egy C görbét, adja meg az egyes területekre jellemző szövet ne-vét, majd rajzolja be az izotermás edzésre jellemző lehűtési görbét ! 24 /30 113.)Rajzolja fel az ötvözetlen szénacél, az azonos karbontartalmú krómmal ötvö-zött, valamint a k rómmal-nikkellel-molibdénnel ötvözött nemesíthető acélok keménység változását a Jominy próbatest palástján véglaptól mérve. A dia-gramon tüntesse fel a mértékegységeket, valamint a léptéket. 114.)A táblázatban megadott acélok közül melyiknek legnagyobb illetve melyiknek a legkisebb az átedzhető átmérője ? Válaszát ,,legkisebb’’, illetve ,,legnagy-obb’’ jelző beírásával adja meg ! Anyag Átedzhető átmérő 2 C 25 2 C 35 36 Cr 4 36 CrNiMo 4 2 C 25 : 16 < d ≤ 40 2 C 35 : 40 < d ≤ 100 36 Cr 4 : 36 CrNiMo 4 :100 <d ≤ 160 115.)Írja fel

megeresztéskor a megeresztés hőmérséklete és időtartama közötti összefüggést és adja meg a benne szereplő jelölések értelmezését ! A megeresztés időtartama legalább 30 perc, általában 1 óra, de a hőmérséklet és a hőntartási idő egymás rovására növelhető, illetve csökkenthető a Hollomon-Jaffe összefüggés szerint: p = T (ln t + K), ahol: p. megeresztési paraméter, K T. hőmérséklet, K t . a megeresztés időszükséglete T1 hőmérséklet esetén, óra K. az anyagtól függő állandó, K = (177 - 58 C %) 116.)Milyen tulajdonságmódosítási célból ötvöznek Mn-t, Cr-ot, Mo-t a nemesíthe-tő acélokban ? A kritikus hűlési sebességet hatékonyan csökkentik. Az átedzhetőség, a szilárdsági- és szívóssági tulajdonságok javítása kizárólag mangánötvözéssel korlátozott, mert a mangán erőteljesen csökkenti az Mf hőmér-sékletet és ezzel növeli a maradék-ausztenit mennyiségét. Az króm nagyon hatásosan növeli az

átedzhetőséget. 117.)A nemesíthető acélokban milyen szerepet lát el a bór ? Adja meg a bórötvözés szokásos mennyiségét ! Milyen következménye van a túlzott bórtartalomnak ? 25 /30 A bór erős nitrid-, de különösen erős karbidképző. A bór nagyon hatékonyan nö-veli az átedzhetőséget azáltal, hogy az ausztenit szemcsehatárán dúsulva akadály-ozza a f errit képződését. Az acélgyártáskor, csak nagyon gondos, pontosan szabá-lyozott ötvözéssel érhető el, hogy az ausztenit átalakulásának akadályozásához szükséges 10.30 tömeg ppm elemi, szabad bór rendelkezésre álljon, de mennyi-sége ezt ne haladja meg. A nagyobb mennyiségű bór ugyanis már boro-karbid for-májában kiválik, ami az ausztenit szemcsével inkoherens határral érintkezik és a ferritképződést segítve, rontja az átedzhetőséget. 118.)Mi a jellemző a rugóacélokra ? A helyes választ karikázással jelölje ! C% 0.407 Cr % ≤1 Rm,MPa 1200.1500 Rp0.2,MPa

1000.1300 A, % 5.10 119.)Mi a megeresztési elridegedés, hogyan lehet elkerülni ? A krómmal és/vagy mangánnal ötvözött acélok megeresztését követő hűtés során a ferritben foszfordúsulás léphet fel, ami a ferrit átmeneti hőmérsékletének nagy-mértékű növekedésében, az anyag ridegedésében, az ütőmunka csökkenésében je-lentkezik. A dúsulás mértéke a hőmérséklet és az idő függvénye, mert a dúsulás diffúziós folyamat során jön létre. Az elridegedés akkor következik be, ha az acél hosszasan 500570 °C hőmérséklet-tartományban tartózkodik, vagy ennél nagy-obb hőmérsékletről ebben a hőmérséklet-tartományban lassan hűl. Ezt a szívósság csökkentő folyamatot megeresztési ridegedésként tartják számon. A ridegedés el-kerülhető, ha a megeresztés hőmérséklete nem haladja meg az 500 °C-ot, illetve ha az acélba legalább 0.3 % molibdént is ötvöznek 120.)Részletesen - a reakciók megadásával -, ismertesse a

szénhidrogén bontása so-rán az ötvözetlen szerkezeti acélt károsító folyamatokat ! A hidrogén nyomás-álló acélok milyen ötvözőket tartalmaznak e káros folyamatok elkerülése érde-kében ? A melegszilárd acélok jellemző alkalmazási területe a kazán- és az energetikai gépgyártás mellet, a petrolkémiai ipar, ahol a nyersolaj feldolgozása során a s zén-hidrogének szétválasztását a szobahőmérsékletet lényegesen meghaladó hőmér-sékleten végzik. Ilyen alkalmazáskor számolni kell atomos állapotú hidrogén je-lenlétével. Az atomos állapotú hidrogén koncentrációját nemcsak a közeg hidro-géntartalma, hanem a n agyobb hőmérséklet, illetve a nyomás is növeli. Az acél felületén adszorbeálódó hidrogén, az acél karbontartalmával képes ve-gyülni: [C] + 4 H ⇔ CH4 [Fe3C] + 4 H ⇔ CH4 + 3[Fe] A reakció végterméke, a g ázállapotú metán, a felületről eltávozik, megteremtve ezzel a lehetőséget a további hidrogén

adszorpciónak. Az előző reakciók követ-keztében az acél felülete karbonban elszegényedik. A dekarbonizáció következté-ben az acél felülete és belseje között koncentráció-különbség alakul ki. Nagyobb hőmérsékleten az acél belsejéből karbon képes diffundálni a karbonban elszegé-nyedett felületre. Ezzel ismételten megteremtődik a feltétele az előző egyenletek szerinti reakcióknak. 26 /30 Hidrogénnyomás-álló acélok vegyi összetétele: C, Cr, Mo, V, W, Ni 121.)Rajzolja fel a kúszás okozta nyúlás ás a nyúlási sebesség időbeni változásának jellegét ! 122.)Milyen tulajdonságok lényegesek valamely anyag forgácsolhatóságának megítélésében ? Valamely anyag forgácsolhatóságának megítélésében lényeges tulajdonság a: - fajlagos forgácsolási erő, amely az anyagnak a forgács leválasztásával szem-beni ellenállását jelzi, és 1 mm2 keresztmetszetű forgács leválasztásához szükséges forgácsolóerőt

jelenti, - szerszám éltartalma, amely az anyagnak a k opással szembeni ellenállását, súrlódási tulajdonságait jelzi a működési hőmérsékleten, - forgács darabos vagy folyó jellege, amely az anyagnak a forgácsolási hőmér-sékleten a ridegségét jelzi, - megmunkált felület érdessége, amely az anyagnak a forgácsolási hőmérsékle-ten az alakváltozó- és felhegedési képességét jelzi. 123.)Adjon meg három elemet, amelyet az automataacélokban ötvöznek ! Adja meg miként javítják a forgácsolhatóságot ! Az automataacélok jellegzetes ötvözői a kén, az ólom, a tellúr és a szelén. A kén az acélban négy-ötszörös mennyiségben jelen lévő mangánnal szulfidokat alkot. Forgácsoláskor a szulfidzárvány akadályozza a diszlokációk mozgását és az anyag ebben az alakított mikrotérfogatban erősen keményedik, rideggé válik és a leválasztott anyag apró, darabos forgácsot alkot. Az ólom, a bizmut, a tellúr és a szelén a vasban

oldhatatlan, a vassal és az acél öt-vözőilletve kísérő elemeivel vegyül. Az acél kristályosodásakor a bizmut, a tel-lúr és az ólom olvadt állapotban, emulgált aprócseppek formájában van jelen. Ezek az elemek a forgácsolhatóságot azáltal javítják, hogy a f orgácsoláskor az alakítás hatására a forgácstőben kialakuló viszonylag nagy hőmérsékleten megol-vadnak. 124.)Felhasználási céljuk szerint csoportosítsa a szerszámacélokat ! A felhasználási cél szerint megkülönböztetnek: - hidegalakító szerszámacélokat, - melegalakító szerszámacélokat, - forgácsoló szerszámacélokat. 125.)Rajzolja fel a kiválásos keményítés elvi hőmérséklet-idő diagramját ! Írja le az egyes műveletek célját és a végbemenő folyamatok lényegét ! 126.)Mi a jellemző összetétele az erősen ötvözött, ledeburitos hidegalakító szerszámacéloknak ? A helyes választ karikázással jelölje ! C% 1.522 Mn % ≤ 0.4 Cr % 11.13 27 /30

127.)Mi a jellemző az erősen ötvözött, ledeburitos hidegalakító szerszámacélokra ? A helyes választ karikázással jelölje ! keménység, 850.900 megeresztett, HV keménység, lágyított, 250.300 HV hűtő közeg olaj, levegő 128.)Rajzolja fel a jellemző hőkezelés-technológiai adatok megadásával a hidegala-kító szerszámacélok hőmérséklet-idő diagramját, az egyes műveletek céljának megnevezésével ! 129.)Fő ötvözőinek megadásával jellemezzen egy melegalakító szerszámacélt ! Nevezze meg az egyes ötvözők szerepét ! A nikkel-króm ötvözésű (NK, NK 2) melegalakító szerszámacélok kritikus hűlési sebessége a n ikkel-, illetve az NK 2 típusnál, a molibdén ötvözésének köszönhető-en, jelentősen csökken. Ezek az acélok még átlagos méreteknél is légedzésűek Ezt a kedvező tulajdonságot lehet kihasználni a tagolt felületű, jelentősen eltérő keresztmetszetű, illetve nagyméretű kovács- és sajtolószerszámok

gyártásakor. Az NK típusú acélok a megmunkáló szerszámacélok körében a legolcsóbbak. Ezért igen kedveltek a nagyobb tömegű szerszámok gyártásánál, ahol a szerszám hő-mérséklete nem haladja meg a 3 00 °C-t. Az NK típusú acélok megeresztési hő-mérséklete 450500 °C Gyakran a maradékausztenit teljes átalakítása érdeké-ben a megeresztést meg kell ismételni 130.)Rajzolja fel a jellemző hőkezelés technológiai adatok megadásával a m elegala-kító szerszámacélok hőmérséklet-idő diagramját ! Magyarázza meg az egyes hőkezelési műveletek célját ! 131.)Keménységük csökkenő sorrendjében vegyjelével adjon meg 6 olyan interstí-ciós vegyületet, amely acélokban előfordul ! VN, W2C, NbN, Mn7C3, AlN, CrN, Mn3C, Fe4N, Fe3C, Cr3C2 132.)Mi jellemzi a HS 18-1-1 gyorsacélt ? A helyes választ karikázza be ! C% 0.708 Cr % 3.845 W% 17.19 megeresztett keménység, HV ≥ 950 1240.1280 edzési hőmérséklet, °C 133.)Rajzolja fel a

gyorsacélok hőkezelésének elvi hőmérséklet-idő diagramját ! 134.)Rajzolja fel egy gyorsacél és egy vele közel azonos karbontartalmú szerszám-acél keménységének változását a megeresztési hőmérséklete függvényében ! A diagramon tüntesse fel a keménység és az hőmérséklet értékét ! 28 /30 135.)Adjon meg típusjelével, a fő ötvözőinek mennyiségével és a kiváló intermetal-likus fázis(ok) megnevezésével egy nemesíthető alumínium ötvözetet ! 136.)Adjon meg három elemet, amely az alumíniummal illetve egymással interme-tallikus vegyületet alkot, ezáltal lehetővé teszi a kiválásos keményedést ! réz magnézium szilícium cink  137.)Ismertesse a felületi edzés lényegét ! A felületi edzés lehetőségét az teremti meg, hogy martenzit kizárólag ausztenitből keletkezhet. Abban az esetben, ha a d arabnak csupán a k érgét hevítik fel olyan hőmérsékletre, ahol az α ⇒ γ átalakulás végbemegy, akkor még

gyors hűtéskor és kis keresztmetszetű darabnál is a martenzit csak itt keletkezik. A mag ausztenites átalakulása a hevítéskor úgy kerülhető el, ha a kéreg hevítése nagy energia-sürü-séggel történik, így nem áll elegendő idő a rendelkezésre, hogy a kéregből a hő je-lentős része a hővezetéssel a magba távozzék. A felhevítésre vagy a nagy energia-sürüségü sugarat, vagy a villamos ellenállásokon keletkező Joule hőt lehet alkal-mazni. A felületi edzés során a mag szívóssági tulajdonságai nem romlanak, sőt az esetek többségében a kéregből származó nyomófeszültség még csökken is. 138.)Nevezzen meg három terméket, ahol a felületi edzést széleskörűen alkalmaz-zák ! tengelyek, fogaskerekek, hajtókarok, csapszegek, perselyek, kerekek 139.)Sorolja fel felületötvözés során lejátszódó folyamatokat ! - az atomos állapotú ötvöző elem adszorpciója a munkadarab felületén, - adszorbeálódott elem adszorpciója a

felületi rácshibákba, - anyagtranszport a felületről oldással és/vagy vegyületképződéssel. 140.)Milyen lépésekből áll a betétedzés ? Rajzoljon fel egy betétedzés hőmérséklet-idő diagramot ! 141.)Válassza ki a következő acélok közül a betétedzhető acélt, a r ugóacélt, a go lyóscsapágy acélt, a nitridálás céljára kifejlesztett acélt, a hidegszívós acélt, valamint az automata acélt ! A választ a táblázatban adja meg ! C% 1.05 0.13 0.13 0.61 0.36 0.13 0.17 Mn % 0.28 0.93 1.2 0.85 0.68 1.8 0.67 Si % 0.25 0.04 0.23 1.75 0.45 0.23 0.31 Cr % 1.42 1.05 0.32 1.17 - Mo % Ni % Egyéb % S = 0.22 0.19 Al = 0.98 V = 0.07 1.82 V = 007 29 /30 Acéltípus 142.)Hasonlítsa össze a nitridálást és a cementálást időtartama, hőmérséklete, a rétegvastagság, valamint a kiegészítő hőkezelési igény szempontjából ! ötv. hőkezelés Hőmérséklet, Időtartam, Rétegvastagság, Utóhőkezelés óra mm °C cementálás 900.940 5.15 0.52

edzés nitridálás 500.600 10.90 0.208 fesz. csökk 143.)A kérgesítő eljárásokkal készített kéregnél adja meg ,,kicsi’’, ,,közepes’’, ,,nagy’’ jelzőkkel, hogy milyen a dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállás és a vetemedés ! kérgesítő eljárás betétedzés kéregedzés nitridálás szívósság nagy közepes kicsi vetemedés nagy közepes kicsi 144.)Nevezze meg a nitridálás és a nitrocementálás három jellemző alkalmazását ! kopásra és kifáradásra igénybevett alkatrészek szerszámgyártás műanyagipari fröccsöntő és extrudáló szerszámok 30 /30