Program: Obor: Studium: Materiálové inženýrství Neželezné kovy a speciální slitiny Bc. Státnicové předměty (všechny jsou povinné): Okruhy otázek ke státním zkouškám 1. Teoretické základy výroby a vlastností neželezných kovů a slitin (TZVVNKS) Basics of processing and properties of non-ferrous metals and alloys Okruhy otázek zahrnují předměty Teorie pyro-, hydro- a elektrometalurgie a Struktura a vlastnosti pevných látek: 1. Atomová struktura pevných látek. Vazby v pevných látkách. Krystalické a amorfní látky. Základy geometrické krystalografie. Reciproká mříž. 2. Strukturní poruchy v kovech a slitinách: bodové, čárové, plošné poruchy 3. Difúze v kovových soustavách, základní mechanismy a rovnice difúze. Kanály vysoké difuzivity. 4. Plastická deformace monokrystalů. Skluzové systémy v KPC, KSC a HTU mřížích. Křivky zpevnění a teorie zpevnění. Plastická deformace polykrystalů. Jevy zotavení a rekrystalizace. 5. Klasifikace fázových transformací. Fázové transformace v pevném stavu. Základní charakteristiky difúzních a bezdifúzních fázových transformací. 6. Lomové procesy: tvárný lom, křehký lom, únavový lom, creepový lom, lom korozí pod napětím. 7. Termodynamický a kinetický popis pyrometalurgických pochodů výroby neželezných kovů, termická disociace, oxidační pražení, sulfatační pražení, redukce, chlorace a chloridace, Kellogovy a Ellinghamovy diagramy. 8. Tavení, vlastnosti tavenin kovohutnických strusek, kamínků, míšní a surových kovů, destilace, sublimace, kondenzace. 9. Termodynamika a kinetika hydrometalurgických pochodů výroby neželezných kovů loužení, Pourbaixovy diagramy, chemické zpracování a čištění výluhu tlakovou redukcí, cementací, srážením, adsorpcí, iontovou výměnou, extrakcí. 10. Teorie elektrometalurgie elektrolytické rozpouštění a vylučování kovů z vodných roztoků a tavenin, standardní elektrodové a redoxní potenciály, rozkladné napětí, přepětí vodíku a kyslíku. E:\DokumentyE\Tajemnik\statnice\predmetySZZ\SZZ_BcNZK_novy-13.doc 1
2. Výroba neželezných kovů (VNZK) Processing of non-ferrous metals Okruhy otázek zahrnují předměty Surovinové zdroje neželezných kovů, Lehké kovy a slitiny, Těžké neželezné kovy a slitiny a Recyklace materiálů. 1. Kovy, technické rozdělení, vlastnosti a příklady aplikace. Surovinové zdroje pro výrobu neželezných kovů. 2. Úprava primárních surovinových zdrojů neželezných kovů. 3. Výskyt, výroba a zpracování neželezných kovů ve světě a v ČR. 4. Druhotné suroviny s obsahem kovů (odpady NK a Fe), jejich charakteristiky, rozdělení, uskladňování a úprava, recyklační technologie v České republice 5. Fyzikální a fyzikálně-chemické úpravnické postupy. Hydrometalurgické, pyrometalurgické, elektrometalurgické a kombinované metody zpracování odpadů s obsahem neželezných kovů a odpadů Fe, rafinace získaných produktů. 6. Měď suroviny, pyrometalurgické a hydrometalurgické postupy výroby, způsoby rafinace. Přehled základních slitin mědi, jejich složení, význam, vlastnosti a použití. 7. Olovo suroviny a základní postupy výroby, rafinační postupy, vlastnosti a použití. Přehled základních slitin, složení, vlastnosti a použití. 8. Nikl suroviny, přehled technologií výroby (pyro-, hydrometalurgické výroba), rafinace, vlastnosti a použití. Rozdělení slitin, vlastnosti a použití. 9. Zinek základní suroviny, přehled technologií výroby, rafinace surového zinku, vlastnosti a použití. Základní slitiny, vlastnosti a oblasti použití. 10. Ostatní těžké neželezné kovy: Co, Bi, Cd, Sb, Sn, Mn, Hg, Ga, In, Tl základní suroviny, přehled technologií výroby, vlastnosti a použití. Přehled základních slitin a jejich využití v praxi. 11. Hliník, základní suroviny, metody výroby, Bayerova a spékací metoda výroby Al2O3. Získávání hliníku tavnou elektrolýzou, možnosti rafinace hliníku. Alternativní metody výroby Al. Vlastnosti hliníku a slitin. Rozdělení hliníkových slitin na slitiny pro tváření a slitiny slévárenské. Rozdělení a označování slitin podle Aluminium Association System a norem AINSI a ISO. 12. Hořčík, výskyt, suroviny, metody výroby. Slitiny hořčíku a jejich značení podle ASTM norem. 13. Ostatní lehké kovy: Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Ca, Sr, Ba, vlastnosti, suroviny, technologie výroby, využití v praxi. 14. Význam sekundárních surovin pro výrobu, ekonomické a ekologické aspekty. metalurgie neželezných kovů. Zpracování odpadů a meziproduktů z výroby neželezných kovů, recyklace neželezných kovů a slitin 15. Těžké kovy v jednotlivých složkách životního prostředí, limity kovů ve vodách, půdě a v ovzduší v metalurgii, prevence znečištění, evropská směrnice IPPC v metalurgii olova, mědi a hliníku. 16. Plasty a jejich rozdělení, využití v obalovém průmyslu, základní třídící a úpravnické metody, recyklace. 17. Recyklace hliníku a jeho slitin ( tavení a rafinace hliníkového odpadu, stěry). 18. Recyklace mědi a jejích slitin (odpady mědi, bronzů, mosazí, polymetalické amortizační odpady, anodové kaly). 19. Recyklace olova a jeho slitin (olověné zůstatky, akumulátory, tvrdé olovo, pyrometalurgická recyklace v KO Příbram, nástupnická a.s.). E:\DokumentyE\Tajemnik\statnice\predmetySZZ\SZZ_BcNZK_novy-13.doc 2
20. Recyklace niklu a jeho slitin (zpracování na feronikl, společné zpracování s primární surovinou). 21. Recyklace ušlechtilých kovů (anodové kaly, elektronický odpad, vyřazené autokatalyzátory, Safina Vestec,a.s.). 22. Recyklace železa a slitiny Fe (základní technologie úprav Fe, recyklace odpadů v hutních závodech) E:\DokumentyE\Tajemnik\statnice\predmetySZZ\SZZ_BcNZK_novy-13.doc 3
3. Zpracování a zkoušení kovových materiálů (ZZKM) Treatment and testing of metallic materials Okruhy otázek zahrnují předměty Základy tepelného zpracování, Vlastnosti a úprava povrchů a Zkoušení materiálů: 1. Význam tepelných zpracování, základní rozdělení: tepelná, chemicko-tepelná, tepelněmechanická zpracování; rovnovážná nerovnovážná tepelná zpracování. 2. Diagram Fe-C, přeměny austenitu při ochlazování: přeměna řízená difúzí (ferit, perlit), přeměna řízená difúzí a smykem (bainit), přeměna řízená smykem (martenzit); princip, průběh, vlastnosti fází nebo strukturních složek. 3. Diagramy izotermického rozpadu austenitu (IRA), diagramy anizotermického rozpadu austenitu (ARA) princip, konstrukce, použití. 4. Nežádoucí děje při tepelném zpracování ocelí: oxidace ocelí - vliv teploty a času, základní reakce pro oxidaci ocelí; oduhličení oceli základní reakce; ochranné atmosféry princip, základní druhy ochranných atmosfér. 5. Žíhání oceli bez překrystalizace žíhání na snížení pnutí, rekrystalizační žíhání, žíhání na měkko důvod (proč se provádí), princip (na čem je založeno), průběh režim (jak se provádí), vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování. 6. Žíhání oceli s překrystalizací normalizační žíhání, homogenizační žíhání - důvod (proč se provádí), princip (na čem je založeno), průběh režim (jak se provádí), vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování. 7. Zušlechťování oceli kalení a popouštění, obecně - důvod (proč se provádí), princip (na čem je založeno), průběh režim (jak se provádí), základní pojmy kalitelnost, prokalitelnost; zkoušky prokalitelnosti U křivky, Jominyho zkouška prokalitelnosti. 8. Kalicí média, srovnání voda, olej, vodné roztoky polymerů, vzduch, roztavené soli, atd.; používaná kritéria Grosmannův faktor, křivky drasticity; základní etapy při kalení oceli do vody (oleje). 9. Technologické postupy kalení důvody (proč se provádí různě); přímé kalení, lomené kalení voda olej, termální kalení, izotermické zušlechťování (průběh, vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování); popouštění oceli důvod, základní etapy (děje) při popouštění ocelí, vlastnosti oceli po popouštění. 10. Pnutí při kalení oceli rozdělení pnutí z hlediska velikosti objemu, v němž pnutí působí makroskopické, mikroskopické, submikroskopické pnutí; rozdělení pnutí z hlediska existence fázové přeměny tepelné, strukturní pnutí; průběh tepelných pnutí při kalení válcového tělesa; průběh tepelných a strukturních pnutí při kalení válcového tělesa; kritické údobí z hlediska možného vzniku kalicích trhlin. 11. Chemicko-tepelné zpracování ocelí: základní děje disociace, adsorpce, absorpce, difúze; důvody proč se chemicko-tepelné zpracování provádí; cementace základní reakce, průběh, vlastnosti cementovaných ocelí, výběr ocelí pro cementaci; nitridace základní reakce, průběh, vlastnosti, výběr oceli pro nitridaci; srovnání chemického složení ocelí pro cementaci a nitridaci; srovnání vlastností cementovaných a nitridovaných vrstev. 12. Tepelné zpracování litin: základní rozdělení litin bílé litiny, grafitické litiny šedé, tvárné, temperované litiny; hlavní tepelná zpracování litin (rozdíly oproti ocelím); temperování litiny důvod, princip, výsledná struktura a vlastnosti. 13. Tepelná zpracování neželezných kovů precipitační vytvrzování, princip, základní etapy, vlastnosti slitin po precipitačním vytvrzování, příklady v soustavách na bázi Al a Cu. 14. Elastické vlastnosti materiálů napětí, deformace. 15. Stavy napjatosti, Hookovy zákony. E:\DokumentyE\Tajemnik\statnice\predmetySZZ\SZZ_BcNZK_novy-13.doc 4
16. Plastické vlastnosti materiálů - definice, podmínky plastické deformace, fyzikálně metalurgická podstata plastické deformace, homogenní a nehomogenní deformace. 17. Lom v ideální a neideální mřížce základní mechanismy porušování materiálů, ideální lomové napětí, lom v reálných materiálech, Griffithovo kritérium. 18. Zkoušky mechanických vlastností: Tahová zkouška, zouška rázem v ohybu, zkoušky tvrdosti, zkouška únavy, zkouška tečení, zkoušení veličin lomové mechaniky. 19. Povrchy a rozhraní kondenzovaných látek. Struktura povrchu pevných látek / kovů. Důležité vlastnosti povrchu pevných látek. Geometrické, fyzikální, chemické vlastnosti povrchu. Chemie rozhraní v pevných látkách. 20. Děje na rozhraní pevná látka tekutina. Sorpční děje. 21. Interakce povrchu s plyny, kyslíkem, vodíkem. Důsledky interakce kov kyslík, kov vodík, termodynamické a kinetické aspekty procesu, jejich dopad na vlastnosti povrchu kovů, na poškození kovu. 22. Eroze, kavitace. 23. Děje na rozhraní pevná látka / kov elektrolyt. Dvojná vrstva. Elektricky nabitá rozhraní. Elektrochemické vlastnosti elektronově vodivých materiálů, zejm. kovů. Termodynamický popis dějů na rozhraní kov - elektrolyt, ušlechtilost kovů. Kinetika elektrochemických procesů na fázovém rozhraní, pasivita kovů. Heterogenizace podmínek na fázovém rozhraní kov elektrolyt. Důsledky průběhu elektrochemických dějů na fázovém rozhraní, korozní napadení. 24. Děje na rozhraní pevná látka pevná látka (kov pevná látka). Kontaktní a tribologické vlastnosti, adheze, opotřebení abraze, eroze, kontaktní poškození. 25. Postupy úpravy povrchu; zpracování, opracování a povlakování povrchu. Základní postupy povrchového inženýrství. Metody hodnocení a studia povrchu a modifikovaných povrchových vrstev. 26. Chemické složení povrchu, jeho struktura, drsnost, fyzikálně chemické vlastnosti. E:\DokumentyE\Tajemnik\statnice\predmetySZZ\SZZ_BcNZK_novy-13.doc 5