Predavanje 9a - Obojeni Metali

Mašinski materijali - Dr Dragan Adamovic 1

Mašinski materijali- Predavanje (AS) – 9abbb

Obojeni metali


mala gustinakorozionaotpornost

plemeniti metali

visoka čvrstoćana povišenoj temperaturi

Obojeni metali


Boksit

Hemijskiproces

Elektrolitičkiproces

AluminijumGlinica

Shema procesa dobijanja aluminijuma

Aluminijum


Proizvodnja aluminijuma u elektrolitičkom loncu

Ugljeničnaanoda

Ugljenična katoda

Tečan Al

Al2O3


Dobijanjealuminijumskihpolufabrikata


Livenje Al ingota


Kontinualno livenje aluminijuma


Osobine čistog Al u žarenom stanju pri temperaturi 20°C

2015HBTvrdoća

71 00071 000E, MPaModul elastičnosti

7090Z, %Kontrakcija

3045A5.65, %Izduženje

8050Rm, MPaJačina na kidanje

5015Rp, MPaTehnička granica tečenja

Al 99.5Al 99.99Mehaničke osobine


200 W⋅m-1⋅K-1Toplotna provodnost38 MS⋅m-1Električna provodnost2.7 g/cm3Gustina

660 °CTemperatura topljenjaPovršinski centrirana kubna rešetkaKristalna gradja

Fizičke osobineDobraObradljivost rezanjem

Veoma dobra, uslovnaZavarljivostOtežanaLivkost

Veoma dobraObradljivost na toploVeoma dobraObradljivost na hladno

Tehnološke osobine


Tehnički čist aluminijum

Metalirški aluminijum ≡ Al (99 – 99.8 %) + Nečistoće (Fe, Si, Cu, Zn i dr.)

Koristi se za:

• kablove za prenos električne struje,

• namotaji generatora i motora

• posude u hemijskoj i prehrambenoj industriji

• posude u domaćinstvu,

• metalizaciju u brodogradnji, vagonogradnji i arhitekturi

• dezoksidaciju u metalurgiji čelika

Od ukupne količine proizvedenog tehnički čistog Al preradjuje se oko 35% u poluproizvode, a oko 65% služi za proizvodnju aluminijumskih legura(silumina, durala i dr.).


U elektro industriji


U domaćinstvu


Otpornost prema koroziji kod Al se postiže stvaranjem zaštitnog oksidnog sloja Al2O3 na temperaturi okoline. Taj sloj doseže do dubine oko 0.1 μm (eloksiranjem 10 μm). Ovaj oksid čini Al stabilnim na vazduhu i u morskoj vodi. Koroziji u aktivnim sredinama aluminijum odoleva tim bolje što je čistiji. Medjutim ne odoleva hidroksidima (NaOH, KOH) niti kiselinama halogenih elemenata (HCl, HF).

Otpornost aluminijuma prema koroziji

Al2O3


Mehaničke osobine čistog aluminijuma

0 40 800

100

200

20

40

0

Rm

A5

Al 99.99

Al 99.99

Al 99.5

Al 99.5

A5,

%

Rm,

MP

a

(s-s0)/s0, %

0 200 4000

100

200

20

40

0

T, °C

Rm

A5

Al 99.99

Al 99.99

Al 99.5

Al 99.5

A 5,

%

Rm,

MP

aPromena jačine Rm i istegljivosti A5.65 tehnički čistog aluminijuma: a) u zavisnosti od stepena prerade na hladno (s-so)/so, b) u zavisnosti od temperature rekristalizacionog žarenja ((s-so)/so = 50%, vreme žarenja 1h)


Legure aluminijuma

Legure aluminijuma se mogu razvrstati prema:

• načinu tehnološke prerade,

legure za deformisanje.

legure za livenje,

• broju glavnih dodatnih elemenata,

dvojne,

trojne,

složene.

• prema prirodi glavnih elemenata.


Shema binarnog ravnotežnog dijagrama Al-X

Rastop (R)

α

R + α

Legure za deformisanje Livačke legure

Tem

pera

tura

T,

°C

α + eutektikum + AlmXnα +AlmXn

Neotvrdnjav. Otvrdnjavajuće Podeutektičke Nad.

Sadržaj X, %


300

500

700660

548

0 20 40 60

α 5.7 33 52

Rastop (R)

α + R θ + R

α + θ

θ (A

l 2Cu)

100%Al Sadržaj Cu, %

Tem

pera

tura

, °C

3

Deo ravnotežnog dijagrama Al-Cu

Struktura i termička obrada legura aluminijuma

Proces ojačavanja odvija se u sledeće tri etape:1. Etapa rastvornog žarenja2. Kaljenje predstavlja drugu etapu.3. Starenje, kao treća etapa


Fazni dijagram aluminijum-bakar i mikrostruktura dobijenasporim hlađenjem (Al-4% Cu)

Procenat bakraTipičnoIdealno


Kaljenje

Kaljenje

StarenjeStarenje

Procenat bakra

Čvrsti rastvor

Fazni dijagram aluminijum-bakar i mikrostruktura dobijenaprocesom precipitacionog starenja (Al-4% Cu)


Kaljenje i starenje (Precipitaciono ojačanje)

T

% XAl

Rastop

R + (Al) R + Θ(Al)

(Al) + Θ

Θ

SOLV

US

Trast.

vreme

TKaljenje

Veštačko starenje

Prirodno starenje


Precipitaciono ojačanje (starenje)

Tsol

vreme

Veštačko starenje

Termički se obrađuju Al legure: Al-Cu, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ag, Al-Zn-Mg, itd.


Distorzija rešetke Bez distorzije rešetke

Vreme starenja

Čvr

stoć

a ili

tvrd

oća

Prestarelost


Starenje

Vreme

Tvrdoća

Zatezna

čvrstoća

Prestarevanje

Tvrd

oća

Zate

zna čv

rstoća

Vreme

Starenje

Kaljenje

Θ rastvorenou α


Legure aluminijuma za preradu deformisanjem

Najčešći legirajući elementi kod ovih legura jesu Mn, Mg, Cu, Zn i Ni.

• Mn povećava jačinu, obradljivost deformacijom, rekristalizacionu temperaturu, otpornost na koroziju i ograničava rast zrna pri rastvornom žarenju.

• Mg povećava jačinu i otpornost na koroziju.

• Cu, Zn ojačavaju leguru, ali pogoršavaju obradljivost deformisanjem i otpornost na koroziju.

• Ni pozitivno utiče na mehaničke osobine naročito na višim temperaturama, kao i na otpornost prema koroziji.


Visoko opterećene komponenteAlZn6Mg2Cu

Komponente za sredstva vazdušnog i železničkog transporta, sudovi pod pritiskomAlZn4Mg1

Elektroprovodljiva leguraAlMgSiFe

Komponente turbokompresora, avio, auto i prehrambena industrija, precizna mehanika

AlCu2Mg2NiAlMg1Si

ZakivciAlCu2Mg

Avioni, drumska vozila, automobili (dural i superdural)AlCu4MgAlCu4Mg1

Legure koje taložno ojačavaju

Komponente transportnih sredstava, hemijska i prehrambena industrija, gradjevinarstvo. Legure AlMg5 poznate su pod nazivom hidronalium

AlMg1AlMg2 AlMg3 AlMg5

Manje opterećeni delovi u hemijskoj i prehrambenoj industriji, platiranje; zavareni rezervoari za tečnost i gasove.

AlMn1Legure koje taložno ne ojačavaju

PrimenaOznaka hemijskog sastava

Legure Al za plastičnu preradu (brojevi znače % prethodnog leg. elementa)


Osobine legura za plastičnu obradu:

Aluminijum-mangan

velika otpornost na koroziju

dobra zavarljivost

termički se ne obradjuju,

obradjuju se plastičnom obradom na hladno

Aluminijum - magnezijum

dobra otpornost prema koroziji i dejstvu morske vode

termički se ne obradjuju,

obradjuju se plastičnom obradom na hladno


Aluminijum-magnezijum-silicijum

dodatak silicijuma u leguri sistema Al-Mg omogućuje termičko očvršćavanje putem tople prerade i prirodnog starenja

u mekom stanju se dobro oblikuju

dobro provode električnu struju

legure koje u sebi imaju samo Mg i Si otporne su prema atmosferskoj koroziji

Aluminijum-bakar-magnezijum

odlikuju se sposobnošću termičkog očvršćavanja putem prirodnog starenja

dodatkom Si omogućuje se starenje


Sadržaj Mg, %

A10

, %

0 5 100

200

400

100

300

0

10

20

30

40R

p, R

m,

MP

a

Rp

Rp

Rm

Rm

A10

A10

Vreme, h

A 5,

%

Rp,

Rm,

MP

a

0

100

200

300

400

500

0.1 1.0 10 1000

10

20

30

Rm

140°C

140°C

140°C

20°C

20°C

20°C

175°C

175°C

175°C

Rp

A5

Uticaj Mg na mehaničke osobine legure Al-Mg za deformisanje u žarenom stanju (puna linija) i u ojačanom stanju (isprekidana)

Zavisnost mehaničkih osobina legura Al-Cu4-Mg1 od vremena i temperature starenja


Legure aluminijuma za livenje

Legure za livenje karakterišu se većim sadržajem dodataka (Si, Cu, Mg, Mn, Ni). Sadržaj legirajućih elemenata je takav da legura teži eutektikumu.

Aluminijumske legure liju se u:

vlažnim peščanim kalupima,

metalnim kalupima (kokilama) ili

pod pritiskom.


Odabrane livačke legure aluminijuma

Kućišta i košuljice kliznih ležištaAlCu8FeSi

Klipovi većih dimenzijaAlCu4Ni2MgAluminijum-bakar

Odlivci otporni u atmosferi i morskoj vodiAlMg9MnBe

Rebraste cilindarske glave, komponente u arhitekturiAlMg5SiMnAluminijum-

magnezijum

Visokoopterećeni složeni odlivci (blok motora)AlSi8Cu4Mn

Za rad na visokim temperaturama (klipovi)AlSi12Ni2Cu

Tankozidni odlivci u avio i auto industrijiAlSi10MgMn

Pribor koji dolazi u dodir sa životnim namirnicamaAlSi10Mn

Tankozidni odlivci, nepropustljivi za tečnostAlSi13Mn

Aluminijum-silicijum(SILUMINI)

PrimenaOznaka hemijskog sastava

Legure tipa


Odlike legura:

Aluminijum-silicijum (SILUMINI)

dobra livkost,

malo skupljanje (0.5%),

nije sklona prslinama

dobra koroziona postojanost

mala mogućnost poliranja

500

550

600

650

700

11.70 5 10 15 20

577°C

564°C

A Rastop (R)S

S'

C'E'B'

D

100% Al

CEα

α + R

α + E E + β

R + β

Silu

min

12-1

3%S

i

Tem

pera

tura

, °C

Sadržaj Si, %

B (1.65% Si)


Rm,

MP

a

A 5,

%

0 5 10 150

200

400

0

10

20

Sadržaj Mg, %

A5

Rm

Rm,

MP

a

A5,

%0 5 10 15

0

100

200

0

10

20

Sadržaj Si, %

Rm

A5

Modifikovano

Nemodifikovano

Uticaj Si na mehaničke osobine silumina livenih u kokilama

Uticaj Mg na mehaničke osobine legura Al-Mg livene u peščanim kalupima


Aluminijum-magnezijum:

dobra koroziona postojanost

visoka svojstva čvrstoće

slabija livkost pri malim sadržajem Mg

dobro se poliraju

Aluminijum-bakar:

sa visokim sadržajem Cu (oko 10%)

dobra livkost

niska svojstva čvrstoće,

ne može termički očvršćavati

sa niskim sadržajem Cu (4-5%)

slaba livkost i koristi se za male odlivke,

bolja svojstva čvrstoće,

može termički očvršćavati


12% od ukupne proizvodnje Al utroši se na pravljenje limenki za hranu i piće




Primena u avio industriji:82% Boeing-a 747 je Al79% Boeing-a 757 je Al

Ingot: 0.66 m x 1.850 m x 8.6 mod kog je moguće napraviti preko 25000 novih limenki


Bakar

Osobine čistog Cu u žarenom stanju

32.7HBTvrdoća

12.7 104E, MPaModul elastičnosti

> 50Z, %Kontrakcija

30-40A5.65, %Izduženje

227Rm, MPaJačina na kidanje

57Rp, MPaTehnička granica tečenja

Mehaničke osobine


NemaAlotropske modifikacijeVeoma dobraToplotna provodnostVeoma dobraElektrična provodnost8.96 g/cm3Gustina1083 °CTemperatura topljenjaPovršinski centrirana kubna rešetkaKristalna gradja

Fizičke osobineveoma dobraKoroziona otpornostDobraObradljivost rezanjemLošaZavarljivostLošaLivkostVeoma dobraObradljivost na toploVeoma dobraObradljivost na hladno

Tehnološke osobine


1000 - 586 pre HristaGvozdeno doba II1200 - 1000 pre HristaRano gvozdeno doba1550 - 1200 pre HristaKasno Bronzano doba2200 - 1550 pre HristaSrednje Bronzano doba3150 - 2300 pre HristaRano Bronzano doba4000 - 3150 pre HristaBakarno doba8000 - 4000 pre HristaKasno kameno doba

Aproksimativno vremePeriod

Dobija se iz sulfidnih ruda:kuprit (Cu2S),halkopirit (CuFeS2),bornit (Cu3FeS3),lazurit (2CuCO3·Cu(OH)),malahit (CuCO3·Cu(OH)2).


Povećanje mehaničkih svojstava bakra moguće je samo putem hladne plastične deformacije

Prema atmosferskoj koroziji i vodenoj pari bakar je otporan, jer se izložen ovim medijima prevlači tankom zelenkastom zaštitnom skramom - patinom (CuSO4⋅3Cu(OH)2) koja ga štiti od dalje korozije

U zavisnosti od načina dobijanja bakar može biti:

Katodni,

Bezkiseonički,

Kiseonički,

Dezoksidisani,


Bakar se izrađuje u obliku polufabrikata:

Šipke i profili,Limovi i trake,Cevi,Žice.



Legure bakra

Pregled legura bakra i njihovi uobičajeni nazivi

Niskolegirani bakarCd, Ni, Mn, Si, Ag, P, S, Mg, Be, Co, Cr, …Cu+→

"Novo srebro"Pb, Mn, Fe, AlCu-Ni-Zn

Specijalna bronzaMn, Si, Ni, Cd, BeCu+→

Aluminijumska bronzaNi, Fe, MnCu-Al

Bronza (kalajna)Zn, PCu-Sn

Specijalni mesingNi, Sn, Al, Pb, Mn, Fe, SiCu-Zn

Mesing i "tombak"PbCu-Zn

NazivEventualni dalji dodaciOsnova sistema


Legura bakra sa cinkom - MESING

Cu-Zn (30-44%Zn) - MESING

CU-Zn (5-20%Zn) – TOMBAK

Tombak se upotrebljava u dekorativne svrhe jer su mu sjaj i boja slični zlatu, a poseduje i dobru otpornost na koroziju (za unutrašnju arhitekturu, umetničko zanatstvo i sl.)

Prema tehnološkoj nameni mesing se deli na:

Mesing za gnječenje (deformisanje) i

Mesing za livenje.


Vrste mesinga za gnječenje

Za mašinske i zavrtnje za drvo, valjke za štampanje tekstila, trake za hladnjake, lisnate opruge, ....

CuZn37CuZn40

Za mreže, trake za hladnjake, šuplje zakivkeCuZn33

Za izradu čaura svih vrsta, cevi za kondenzatore, izmenjivače toploteCuZn30

Za delove u elektrotehnici, za bižiteriju i sl.

CuZn10CuZn15CuZn20CuZn28

PrimenaOznaka


Livačke legure mesinga

Odlivci liveni pod pritiskom, armature, delovi u elektrotehnici, …

752250100T.CuZn40

Odlivci liveni u kokili, armature metalno-svetlih površina, okovi, delovi u elektrotehnici, …

752525080K.CuZn40

Odlivci liveni u pesku, sklopovi i vezni konstrukcioni elementi. Delovi za opštu upotrebu u elektrotehnici

451015060P.CuZn33Pb2

HBA5, %

Rm, MPa

Rp, MPa

Primena

Mehanička svojstva

Oznaka


Termička obrada mesinga:

Izvodi se posle prerade deformisanjem na hladno ili posle livenja radi uklanjanja strukturnih izmena ili zaostalih unutrašnjih napona.

Rekristalizaciono žarenje (posle OMD na hladno – T = 500-700 °C –kratkotrajno zagrevanje),

Homogenizaciono žarenje ( odlivci - T = oko 700 °C – oko 6 sati),

Žarenje radi otklanjanja unutrašnjih napona (posle gnječenja na toplo -T = 200-300 °C – nekoliko


Primeri delova od mesinga:


Legure bakra bez cinka - BRONZE

Pod bronzom se podrazumeva legura bakra i kalaja. Medjutim, u širem smislu, to ne mora biti dvojna legura, niti samo kalaj legirajući element; tako postoje:

Kalajne,

Aluminijumske,

Olovne,

Silicijumske,

Manganske,

Berilijumske,

Fosforne i druge bronze.


Legura bakra sa kalajem – KALAJNA BRONZA

Boja bronze zavisi od njenog sastava; što je manje kalaja, boja bronze bliža je bakru. Pod uticajem atmosferskih činilaca bronza se prevlači zelenkastom pokoricom, tzv. patinom.


Prema tehnološkoj nameni razlikuju se:

bronze za obradu deformisanjem (≈ 2-8% Sn) i

bronze za livenje (≈ 6-14% Sn).

S obzirom na dobra svojstva, bronze se uglavnom upotrebljavaju za mašinske delove koji su izloženi:

jakom trenju (klizna ležišta, pužni prenosnici,...),

pritisku (delovi pumpi,...) i

dinamičkim opterećenjima (opruge,...).


Legura bakra sa aluminijumom – ALUMINIJUMSKA BRONZA

Aluminijumske bronze sadrže do 8-11% Al (bez kalaja); Imaju veliku otpornost prema habanju i koroziji kako na sobnoj tako i na povišenim temperaturama. Koriste se za jako opterećene delove izložene koroziji i kovane delove koji rade na toplo pod pritiskom.


Olovne bronze Sadrže 8-10% Sn i 4-12% Pb, imaju dobra ležišna svojstva, pa se koriste kao anti-frikcioni materijali za klizna ležišta. Takozvana trgovačka bronza je legura Cu-Sn-Zn-Pb, gde Pb u iznosu 2-3% uglavnom povećava livkost, obradljivost i ležišna svojstva.Silicijumske bronze Sadrže do 4.5% Si, i imaju dodatke Zn, Mn i Fe. Odlikuju se dobrom toplotnom i električnom provodnošću, otpornošću na trenje i na delovanje visokih temperatura. Ove se bronze pre svega primenjuju u elektro i radio - tehnici. Silicijumsko-manganska bronza (CuSi3Mn1) koristi se za izradu ležišnih čaura pokretnih zupčanika u menjaču.Manganske bronzeOtporne su na visoke temperature jer zadržavaju kako tvrdoću tako i istegljivost. Nalaze primenu za izradu parnih mašina.Berilijumova bronzaOdlikuje se najvećom tvrdoćom od svih legura bakra i znatnom otpornošću na koroziju. Termički obradjene (kaljene u vodi) i otpuštene dostižu tvrdoću 370 HB i Rm = 1350 MPa. One su skupe, ali se ipak upotrebljavaju za opruge otporne na koroziju, delove pumpi, lopatice parnih turbina, merne pribore.


Legura bakra sa kalajem i cinkom – CRVENI METAL

U novije vreme, u cilju smanjenja sadržaja kalaja u aluminijumskim bronzama, se u njih dodaje cink, a dobijena legura bakra u praksi se naziva crveni metalodnosno crveni liv. Primenjuje se kao legura za gnječenje i legura za livenjeCrveni metal za gnječenje u sebi pored bakra sadrži: 3-5% Zn, 3-5% Sn i eventualno 3-5% Pb. Koristi se za klizna ležišta, manometarske cevi i za opruge.Crveni liv u odnosu na crveni metal ima znatno veći sadržaj Sn (11-4%) i Zn (6-1%) uz dodatak olova (2-6%). Koristi se za klizna ležišta, za pužne točkove malih brzina, za armature za vodu i paru itd.


Legura bakra sa niklom – NOVO SREBRO

Sadržaj nikla u ovim legurama kreće se u granicama od 10 do 20% i ova legura može da se svrsta u specijalne vrste mesinga s obzirom da je u leguri prisutan i cink (CuNi10Zn45, CuNi12Zn24, CuNi18Zn20, CuNi18Zn19P). Novo srebro se odlikuje veoma dobrom obradivošću na hladno izvlačenjem i rezanjem i ima postojan sjaj. Primenjuje se za:

Ukrasne predmete,

Pribor za jelo,

Elemente unutrašnje arhitekture itd.



Titan

Osobine tehnički čistog Ti (Ti 99.5) u žarenom stanju pri temperaturi 20°C

90-120HBTvrdoća

112000E, MPaModul elastičnosti

60-50Z, %Kontrakcija

40-30A5.65, %Izduženje

300-400Rm, MPaJačina na kidanje

200-260Rp, MPaTehnička granica tečenja

Mehaničke osobine


4.505 g/cm3Gustina

1665 °CTemperatura topljenja

Gusto pakovana heksagonalna rešetkaKristalna gradja

Fizičke osobine

Veoma dobraOtpornost na koroziju

OtežanaObradljivost rezanjem

Veoma dobra, uslovnaZavarljivost

OtežanaLivkost

Veoma dobraObradljivost na toplo

DobraObradljivost na hladno

Tehnološke osobine


Legure titana

β

α

R + β

α + TimXn

α + β

882

1665

Rastop (R)

550°C

β + TimXn

Ti → Cr, Mn, Fe, Mo, V, %

Tem

pera

tura

, °C

Legure titana naročito sa aluminijumom, kao i dodacima hroma, mangana i vanadijuma uglavnom se upotrebljavaju u avionskoj industriji i za delove koji rade u jako korozionim uslovima. Prema strukturi koja nastaje pri sporom hladjenju, titan obrazuje legure:

jednofazne tipa α - (Ti-5 Al-2.5 Sn),jednofazne tipa β – (Ti-10 V-2 Fe-3 Al) i dvofazne tipa (α + β) – (Ti-6 Al-4 V).


Termička obrada legura titana

Uglavnom se koristi:

Žarenje,

rekristalizaciono, (pri 800°C posle OMD na hladno),

stabilizaciono (radi postizanja najveće strukturne stabilnosti) i

za popuštanje napona (posle OMD i obrade rezanjem, na oko 600°C i zatim sporim hladjenjem).

Kaljenje sa otpuštanjem‚ (samo legure dvofaznog tipa (α+β), mogu se kaliti. Pri tome α- faza ostaje nepromenjena, a β- faza prelazi u titanov martenzit. Pri otpuštanju zakaljenih legura titana, dolazi do porasta tvrdoće, suprotno od čelika, pa se zato i zove ojačavajuće otpuštanje).

Ponekad nitriranje (pri 850-950°C u toku 30-60 h u atmosferi azota, čime raste otpornost titana na habanje).

Legure titana retko se koriste za livenje.


Titan i njegove legure primenjuju se uglavnom gde su primarni zahtevi - visok odnos jačine prema težini kao i velika otpornost na koroziju. To je:

avionska industrija (delovi aviona, obloge i lopatice kompresora, nosači motora),

rudarstvo (dvostruke obloge motora, boce za komprimovane tečne gasove, mlaznice itd.),

oprema za procesnu hemijsku industriju (oprema za medijume, kao što su vlažan hlor, vodeni i kiseli rastvori hlora, izmenjivači toplote koji rade u azotnoj kiselini),

u brodogradnji (propeleri, oplate morskih brodova, podmornica i torpeda), u termoelektranama (za doboše i lopatice stacionarnih turbina).

titan je biokompatibilan materijal, što znači da ga ljudski organizam ne odbacuje, te se upotrebljava za veštačke kukove.





Toplotni razmenjivači od titana


Ostali inženjerski metali i legure

Cink i njegove legure

Cink je metal sjajne plavičasto-bele boje, gustine 7.13 g/cm3, temperature topljenja 419ºC. Otporan je na dejstvo spoljne atmosfere jer se na vlažnom vazduhu prekriva slojem hidroksida ili oksida.Kovnost, plastičnost i istegljivost cinka na hladno je veoma mala, dok pri zagrevanju na 100-150ºC postaje plastičniji i može se preradjivati u limove, folije, šipke i žice. Cink se upotrebljava:

kao sastojak većine legura za livenje pod pritiskom, za cinkovanje čeličnih proizvoda, za galvanske elemente, štamparski kliše (otisak slike). pri temperaturi 500ºC uz dovoljnu količinu vazduha sagoreva u cink oksid, koji

služi za izradu bele uljne boje.Legure za livenje uglavnom su ZnAlMg, ZnAl4Cu1 poznate pod nazivom "zamak" (špialter). Primenjuju se za kućišta karburatora i pumpi za gorivo, ukrasne poklopce na točkovima, ukrasne letvice automobila, kvake, ručice i dr.


Kalaj i njegove legure

Kalaj je metal srebrno-bele ili sive boje, mek je i kovan. Kalaj je otporan na koroziono delovanje te se koristi za:

zaštitu kuhinjskog posudja,

za izradu belih limova i folija za pakovanje životnih namirnica

kalaj je takodje sastojak mnogih legura: bronzi, legura za klizna ležišta, α - legura titana, lemova za meko lemljenje.


Olovo i njegove legure

Olovo je metal sive boje, gustine 11.34 g/cm3, temperature topljenja 327ºC, najmekši od svih metala (može se rezati nožem i grebati noktom.).Odlikuje se dobrim livačkim osobinama (skupljanje 0.9%), lako se zavaruje i lemi. Na vazduhu se prekriva tankim oksidnim slojem PbO koji štiti olovne predmete od dalje oksidacije. Bitna je karakteristika olova da je otporno na dejstvo sumporne i sone kiseline.

Legure Pb-Sb koriste pre svega za proizvodnju akumulatorskih ploča, Legura Pb, Sb i nešto Sn (tzv. tvrdo olovo) služi kao štamparska legura, Od olova sa 0.03% arsena prave se livene kuglice (sačma) za punjenje patrona

za lovačke puške. Za meko lemljenje koristi se legura Sn-Pb, Olovne legure sa dodacima antimona i kalaja služe za klizna ležišta vagonskih

osovina. Olovo se još upotrebljava kao dodatak pri fabrikaciji nekih vrsta stakla; Oksid Pb3O4 - minijum (dobijen zagrevanjem PbO do 500ºC) pomešan sa

lanenim uljem daje crvenu boju namenjenu za zaštitu metalnih predmeta od rdje. Olovo se dodaje nekim vrstama mesinga i bronzi radi lakše obrade rezanjem.‚

U prehrambenoj industriji Pb se izbegava, jer su olovne soli veoma otrovne (olovo se gomila u organizmu i više ne izlučuje).


Magnezijum i njegove legure

Od svih inženjerskih metala magnezijum je najlakši (1.47 g/cm3). U čistom stanju u industriji ima ograničenu primenu zbog rdjavih mehaničkih osobina i mogućnosti samopaljenja za vreme zagrevanja. Zato se uglavnom koriste legure Mg sa Al kao glavnim ojačavajućim elementom. Dodatkom cinka (Zn) povećava se plastičnost, a mangana (Mn) koroziona otpornost. Legure magnezujuma dele se na:

legure za livenje i legure namenjene plastičnoj preradi.

I jedne i druge upotrebljavaju se u avionskoj i automobilskoj industriji i industriji motora. Najpoznatija je livačka legura magnezijuma sa Al i Zn koja nosi naziv elektron. Ova i druge legure magnezijuma služe za izradu:

lakih poklopaca, kućišta i kartera motora, kućišta pumpi za gorivo, obloga zadnjeg mosta motornih vozila, nekih delova kočionog sistema i sl.


Nikal i njegove legure

Nikal je metal srebrnaste boje, gustine 8.9 g/cm3, temperature topljenja 1452ºC.

U livenom stanju je jedan od najotpornijih metala na dejstvo korozije.

Materijali osetljivi na dejstvo atmosferskih činilaca i hemikalija zaštićuju se prevlakama nikla nanetih galvanskom tehnikom, tj. niklovanjem.

Nikal je takodje veoma važan legirajući element u mnogim legurama, naročito kod nerdjajućih čelika.

Legura sa 60% Cu i 40% Ni, poznata pod nazivom konstantanupotrebljava za električne otpornike.

Od legure Ni-Cr izradjuju se električni grejni elementi kao i delovi otporni na visokim temperaturama.

Ni-Mn legura služi za izradu elektroda kod svećica benzinskih motora.

Od žice Ni-Fe prave se obložene elektrode za zavarivanje sivog livenog gvoždja na hladno.


Poznata je i legura monel metal (67% Ni, 30% Cu, 1.5% Fe, 1.5% Mn), koja se odlikuje dobrom otpornošću na koroziju čak i u prisustvu kiselina, jakih baza i gasova, te se koristi za izradu hemijske aparature, rezervoara kao i delova mašina koji rade u agresivnim sredinama.

Primenjuje se za izradu hirurških instrumenata.

Legure poznate pod nazivom inkonel (12-16% Cr, 6-8% Fe, ostalo Ni) spadaju u izuzetno koroziono otporne materijale koji ustupaju mesto samo plemenitim metalima (Ag, Au i metalima platinske grupe: platina, iridijum, rodijum).



Približna cena po jedinici zapremine za metale i plastike u odnosu na običan ugljenični čelik

25Kalaj

40-80Fiber Kompoziti0.2-1Plastike/Elastomeri1.1-2Najlon, guma1Ugljenični čelik1.2Sivo liveno gvožđe1.4Čelik povišene jačine2-3Legure Al2-4Legure Mg2-9Nerđajući čelik1.5-3.5Legure Zn5-6Legure Cu20-40Legure Ti

35Nikal200-500Legure Mo600Srebro60 000ZlatoIndeks ceneMaterijal


Gus

tina,

g/c

m3

Mod

ul e

last

. GPa

God

išnj

a pr

oizv

odnj

a, to

na

Rel

ativ

na c

ena


Gustina (g/cm3)


Documents

Predavanje 9a - Obojeni Metali