Cechy i właściwości metali

Cechy i właściwości metali

Cechy metali

MetalicznyMetalicznypołyskpołysk

Dobra przewodnośćDobra przewodnośćcieplnacieplna

Na ogół dobra plastyczność iNa ogół dobra plastyczność iobrabialnośćobrabialność

Dobra przewodnośćDobra przewodnośćelektrycznaelektryczna

Właściwości fizyczne metali

Temperatura topnienia; Gęstość; Ciepło właściwe; Rozszerzalność cieplna; Przewodność elektryczna; Przewodność cieplna; Właściwości magnetyczne;

Podział metali ze względu na temperaturę topnienia

metale

łatwotopliwe trudnotopliwe bardzo trudnotopliwe

Podział metali ze względu na gęstość

metale

lekkie ciężkie

Własności mechaniczne

metali

Właściwości mechaniczne

1. Wytrzymałość.

2. Udarność.

3. Twardość.

Rodzaje odkształceń

rozciąganie ściskanie ścinanie

wyboczenie

zginanie skręcanie

Młot Charpy’ego

oS

hHGKC

)(

Twardościomierz Brinella

Zasada pomiaru met. Brinella

Twardościomierz Rockwella

Zasada pomiaru met. Vickersa

Właściwości technologiczne

Próby badania plastyczności

Próby badania plastyczności

Próby badania plastyczności

Budowa metali i stopów metali

1. Sieci krystaliczne metali

2. Zmiany stanu skupienia

3. Proces topnienia i krzepnięcia czystego metalu

4. Stopy metali

Sieć płasko-centrycznaSieć płasko-centryczna

Sieć przestrzennie-centryczna

Sieć heksagonalna

Wpływ ciśnienia i temperatury na zmiany stanu skupieniaWpływ ciśnienia i temperatury na zmiany stanu skupienia

Powstawanie struktury komórkowejPowstawanie struktury komórkowej

Proces krzepnięcia rozpoczyna się od Proces krzepnięcia rozpoczyna się od pojawienia się małych kryształków pojawienia się małych kryształków zwanych zarodkami krystalizacji. zwanych zarodkami krystalizacji.

Zarodki te rozrastając się obejmują Zarodki te rozrastając się obejmują stopniowo coraz większą objętość stopniowo coraz większą objętość

substancji.substancji.

Równomierne odprowadzanie Równomierne odprowadzanie ciepła powoduje że zarodki ciepła powoduje że zarodki krystalizacji rozrastają się krystalizacji rozrastają się

równomiernie we wszystkich równomiernie we wszystkich kierunkach.kierunkach.

W takim przypadku powstaje W takim przypadku powstaje

STRUKTURA STRUKTURA KOMÓRKOWAKOMÓRKOWA

Narastanie kryształów Narastanie kryształów komórkowychkomórkowych

Powstawanie struktury dendrytycznejPowstawanie struktury dendrytycznej

Nierównomierne odprowadzanie Nierównomierne odprowadzanie ciepła podczas procesu krzepnięcia ciepła podczas procesu krzepnięcia

substancji powoduje że zarodki substancji powoduje że zarodki krystalizacji rozrastają się krystalizacji rozrastają się

nierównomiernie i rosną w jednych nierównomiernie i rosną w jednych kierunkach szybciej a w innych kierunkach szybciej a w innych

wolniej. W takim przypadku wolniej. W takim przypadku powstajepowstaje

STRUKTURA DENDRYTYCZNASTRUKTURA DENDRYTYCZNA

Narastanie kryształów Narastanie kryształów dendrytycznychdendrytycznych

Stopień przechłodzeniaStopień przechłodzenia

tk –temp. krzepnięcia

tp - temp. przechłodzenia

Różnica pomiędzy temperaturą krzepnięcia i temperaturą przechłodzenia nazywa sięSTOPNIEM PRZECHŁODZENIASTOPNIEM PRZECHŁODZENIA

pk tt

Budowa stopów

Stopami nazywa się substancje wieloskładnikowe wykazujące własności metaliczne i powstałe z fazy ciekłej. W stanie stałym stop przybiera postać krystaliczną.

W stanie stałym mogą występować w stopach dwa rodzaje faz jednorodnych:

•roztwory stałe;

•fazy międzymetaliczne.

Budowa stopów

ró żn o w ę z ło w e

m ię d zyw ę z ło w e

n a ds truk tu ra

ro z tw o ry s ta łe fa zy m ięd zym eta liczne

R o dza je fa z je d no ro dn ych

Roztwory stałe

różnowęzłowe międzywęzłowe nadstruktura

Roztwory stałe powstają wówczas, gdy w skład sieci strukturalnej wchodzą przynajmniej dwa rodzaje atomów.

Faza międzymetaliczna

Fazę międzymetaliczną cechuje odrębność struktury sieciowej w porównaniu z czystymi składnikami i określone pozycje atomów składników w węzłach sieci.

Stal i jej rodzaje.

1. Ogólna charakterystyka stali.

2. Rodzaje stali.

3. Oznaczanie gatunków stali.

Ogólna charakterystyka stali.

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do dwóch procent.

Rodzaje stali.

w ęglow e stopow e

stale

Rodzaje stali.

zw ykłej jakości

w yższej jakości

najw yższej jakości

konstrukcyjne

płytkohartu jącesię

g łębokohartu jącesię

zgrzew alne

narzędziow e specjalne

stale w ęglow e

Rodzaje stali.

na konstrukcje stalow e

sprężynow e

do ulepszania cieplnego

do naw ęglania

do azotow ania

konstrukcyjne

do pracy na zim no

do pracy na gorąco

szbkotnące

narzędziow e specjalne

stale stopow e

Oznaczanie gatunków stali

Stale węglowe konstrukcyjne Stale węglowe konstrukcyjne zwykłej jakościzwykłej jakości

St 1St 1

St 2St 2

MSt 1MSt 1

St 2 SSt 2 S1818

3232

N 7N 7

N 8N 8

Stale węglowe konstrukcyjne Stale węglowe konstrukcyjne wyższej jakościwyższej jakości

Stale węglowe narzędzioweStale węglowe narzędziowe

Oznaczanie gatunków staliStale stopowe konstrukcyjne. Znak tych stali składa się z liczby Stale stopowe konstrukcyjne. Znak tych stali składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych częściach procenta i oznaczającej zawartość węgla w setnych częściach procenta i kolejnych liter wraz z cyframi oznaczającymi dodatki stopowe.kolejnych liter wraz z cyframi oznaczającymi dodatki stopowe.

G – manganG – mangan

S – krzemS – krzem

H – chromH – chrom

N – nikielN – nikiel

M – molibdenM – molibden

F – wanadF – wanad

I – aluminiumI – aluminium

T - tytanT - tytan

Przykład:

30H2G2M

Stal stopowa konstrukcyjna o zawartości węgla Stal stopowa konstrukcyjna o zawartości węgla 0,30 %, której głównymi dodatkami stopowymi są 0,30 %, której głównymi dodatkami stopowymi są chrom w ilości 2 %, mangan 2 % i molibden o chrom w ilości 2 %, mangan 2 % i molibden o zawartości poniżej 1,5 %.zawartości poniżej 1,5 %.

Oznaczanie gatunków staliStale stopowe narzędziowe do pracy na zimno. Znak tych stali Stale stopowe narzędziowe do pracy na zimno. Znak tych stali składa się z litery N i kolejnych liter oznaczających dodatki stopowe.składa się z litery N i kolejnych liter oznaczających dodatki stopowe.

M – manganM – mangan

S – krzemS – krzem

C – chromC – chrom

W – wolframW – wolfram

V– wanadV– wanad

L – molibdenL – molibden

P – grupa P – grupa pierwiastków pierwiastków chrom – nikiel chrom – nikiel - wanad- wanad

Przykład:

NCWVNCWV

Stal stopowa narzędziowa do pracy na zimno Stal stopowa narzędziowa do pracy na zimno której głównymi dodatkami stopowymi są chrom, której głównymi dodatkami stopowymi są chrom, wolfram i wanad. wolfram i wanad.

Oznaczanie gatunków staliStale stopowe narzędziowe do pracy na gorąco. Znak tych stali Stale stopowe narzędziowe do pracy na gorąco. Znak tych stali składa się z litery W i kolejnych liter oznaczających dodatki składa się z litery W i kolejnych liter oznaczających dodatki stopowe.stopowe.

M – manganM – mangan

S – krzemS – krzem

C – chromC – chrom

N – nikielN – nikiel

L – molibdenL – molibden

W – wolframW – wolfram

B - borB - bor

Przykład:

WCLWCL

Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco której głównymi dodatkami stopowymi są chrom której głównymi dodatkami stopowymi są chrom i molibdeni molibden

Oznaczanie gatunków staliStale stopowe narzędziowe do szybkotnące. Znak tych stali składa Stale stopowe narzędziowe do szybkotnące. Znak tych stali składa się z litery S i litery oznaczającej głowny dodatek stopowy.się z litery S i litery oznaczającej głowny dodatek stopowy.

M – manganM – mangan

S – krzemS – krzem

C – chromC – chrom

N – nikielN – nikiel

L – molibdenL – molibden

W – wolframW – wolfram

B - borB - bor

Przykład:

SW18SW18

Stal stopowa narzędziowa do szybkotnąca której Stal stopowa narzędziowa do szybkotnąca której głównym dodatkiem stopowym jest wolfram w głównym dodatkiem stopowym jest wolfram w ilości ok. 18 %ilości ok. 18 %

Stopy miedzi.

1. Ogólna charakterystyka miedzi.

2. Stopy miedzi.

1. Ogólna charakterystyka miedzi.

•Barwa czerwono-złota;•Dobra przewodność cieplna i elektryczna;

METODY BADANIA BUDOWY

METALI

I

STOPÓW

Własności metali i stopów zależą od ich budowy wewnętrznej. Nauka, która zajmuje się opisem budowy metali i stopów, nazywa się metalografią. Badania mające na celu określenie budowy dzielimy na:

-makroskopowe

-mikroskopowe

-badania rentgenowskie strukturalne

Badania makroskopowe polegają na obserwacji przedmiotu gołym, nieuzbrojonym okiem.

Badania te wykonuje się w celu wykrycia:Wad materiału(pęcherze gazowe, pęknięcia itp.)

Niejednorodności budowy spowodowanej obróbką plastyczną.

Niejednorodności składu chemicznego, zwanej segregacją.

Albo określenia:

Rozłożenia zanieczyszczeń w metalu.

Sposobu wykonania przedmiotów

Prawidłowości wykonania wykonania spoin i połączeń zgrzewanych

Za pomocą tej próby można określić rozmieszczenie siarczków w stali.Kwas siarkowy, działając na siarczki żelaza i siarczki manganu zawarte w stali, powoduje reakcje

FeS+H2SO4 = FeSO4+H2S

MnS+H2SO4 = MnSO4+H2S

Rozkład siarczków w nicie stalowym

Badania te wykonuje się w celu określenia struktury metali i stopów pod powiększeniem 100-900krotnym.

Za pomocą mikroskopu optycznego można określić strukturę metalu, wielkość ziarn,zawartość zanieczyszczeń oraz jakiej obróbce metal był poddawany.

Wewnętrzne wady metali wykrywa się metodami:

radiograficzną, magnetyczną, ultradźwiękową.

Metoda radiograficzna – prześwietlenie przedmiotu promieniami X lub gamma.

Źródłem promieni X jest lampa rentgenowska.

1-katoda,2-przesłona 3-anoda,4-strumień elektronów,5-promieniowanie

Zasada badań radiograficznych:

1- źródło promieniowania,2-badany przedmiot

3-stopień zaczernienia kliszy

Wady uwidocznione są na kliszy w postaci plam.Na ich podstawie można wnioskować o wielkości i położeniu wady.

Metoda ultradźwiękowa umożliwia wykrycie wad występujących w metalach w postaci pęcherzy, pęknięć itp. Polega na obserwowaniu (na oscyloskopie) zaburzeń fali ultradźwiękowej.

Paliwa, oleje i smary

Paliwa

le kk ie(b e n zyn o w e)

c ię żk ie(o le je n ap ę do w e)

g a zo w e

p a liw a

Właściwości paliw

d u ża w arto ść o p a ło w a

d o b ra lo tno ść i p rężn o ść p ar

n ie p ow in n y w ytw arza ć osa d ów

p o w inn y um o żliw ia ć b e zde to na cyjne spa la n ie

n ie p o w in n y za w ie rać za n ieczyszcze ń an i w o dy

p o w inn y b yć o d po rn e n a za m a rza n ie i ro zw a rs tw ia n ie

n ie p o w in n y w yka zyw a ć skło n n o ść i d o ro zk ła du

w ła śc iw o śc ip a liw

Właściwości paliw ciężkich

d u ża w arto ść o p a ło w a

d o bra za p ło n no ść

w ła śc iw a le p ko ść

m a ła sk ło nn o ść d o ko ksow a n ia i tw o rzen ia po p io łu

o d p orn o ść n a n iskie tem p e ra tu ry

w ła śc iw o śc ip a liw c ię żk ich

Obróbka cieplnaHartowanieOdpuszczanieWyżarzanie

Hartowanie

1) Ogólna charakterystyka hartowania2) Rodzaje hartowania

Zakres temperatur wygrzewania podczas hartowania

Rodzaje hartowania

Pow ierzchniow e Z ogrzew aniemna w skroś

Hartow anie

Rodzaje hartowaniaTytuł schematu

Hartowaniepowierzchniowe

Gazowe

Indukcyjne

Kąpielowe

Rodzaje hartowania z ogrzewaniem na wskroś

Tytuł schematu

Hartowaniez ogrz. na wskroś

Zwykłe

Stopniowe

Z przemianąizotermiczną

WyżarzanieWyżarzanie

1) Ogólna charakterystyka wyżarzania2) Rodzaje wyżarzania

Ogólna charakterystyka Ogólna charakterystyka wyżarzaniawyżarzania

Wyżarzanie jest zabiegiem Wyżarzanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na cieplnym polegającym na

nagrzaniu stopu do odpowiedniej nagrzaniu stopu do odpowiedniej temperatury wygrzaniu w tej temperatury wygrzaniu w tej

temperaturze a następnie bardzo temperaturze a następnie bardzo wolnym chłodzeniu ( najczęściej wolnym chłodzeniu ( najczęściej

wraz z piecem )wraz z piecem )

Rodzaje wyżarzaniaRodzaje wyżarzania

Tytuł schematu

Wyżarzanie

ujednoradniające

normalizujące

zmiękczające

odprężające

Zakres temperatur

powrót

Wyżarzanie ujednoradniające

Temperatura wygrzewania

( 1000 – 1250 )

Czas wygrzewania ( 12 – 15 h )

Cel zabiegu

(usunięcie niejednorodności składu chemicznego powstałej podczas

krzepnięcia stali)

Wyżarzanie normalizujące

Temperatura wygrzewania

( 500 C powyżej lini A 3)

Cel zabiegu

otrzymanie równomiernej drobnoziarnistej strukturywykres

Wyżarzanie zmiękczające

Temperatura wygrzewania

( w przybliżenie temp. lini A1 )

Cel zabiegu

stosuje się do stali w których występują duże kryształy cementytu

Wyżarzanie odprężające

Temperatura wygrzewania

( 550 – 6500 C )Cel zabiegu

usunięcie lub zmniejszenie naprężeń własnych

powstałych w materiale wskutek zgrubnej obróbki skrawaniem, odlewania,

spawania lub obróbki plastycznej

Rodzaje odpuszczaniaRodzaje odpuszczania

niskie

średnie

w ysokie

O dpuszczanie

Zakres temperatur odpuszczania

Zakres temperatur

powrót

Odpuszczanie niskie

Temperatura wygrzewania

( 150 - 250 C )

Cel zabiegu

usunięcie naprężeń własnych bez spadku twardości

Odpuszczanie średnie

Temperatura wygrzewania

( 300 - 500 )Cel zabiegu

(zachowanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości przy dostatecznie dużej

ciągliwości )

Odpuszczanie wysokie

Temperatura wygrzewania

( 500 - 6500 C )Cel zabiegu

uzyskanie dużej wytrzymałości i sprężystości przy zachowaniu dużej twardości i odporności na uderzeniawykres

ObróbkaObróbka

cieplno - chemicznacieplno - chemiczna

Obróbka cieplno - Obróbka cieplno - chemicznachemiczna

NawęglanieNawęglanie

1)1) Ogólna charakterystyka Ogólna charakterystyka nawęglanianawęglania

2)2) Rodzaje nawęglaniaRodzaje nawęglania

Ogólna Ogólna charakterystyka charakterystyka

nawęglanianawęglaniaNawęglanie polega na wprowadzeniu węgla do warstw powierzchniowych

stali.

Atomy węgla wprowadzone dzięki zjawisku dyfuzji zajmują w sieciach

miejsce między węzłami utworzonymi z atomów żelaza

Ogólna Ogólna charakterystyka charakterystyka

nawęglanianawęglania

Proces nawęglania polega na podgrzaniu stali do odpowiedniej

temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze w ośrodku wydzielającym węgiel

Rodzaje nawęglaniaRodzaje nawęglania

Naw ęglaniew proszkach

Naw ęglaniew pas tach

Naw ęglaniew c ieczach

Naw ęglaniegazow e

Naw ęglanie