metali i stopów

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "metali i stopów"

Angelika Walczak
7 lat temu
Przeglądów:

1 metali i stopów

2 Układ SI Międzynarodowy Układ Jednostek Miar zatwierdzony w 1960 (później modyfikowany) przez Generalną Konferencję Miar. Jest stworzony w oparciu o metryczny system miar. Jednostki w układzie SI dzielą się na podstawowe i pochodne. Nazwa Jednostka Wielkość fizyczna metr m długość kilogram kg masa sekunda s czas amper A natężenie prądu elektrycznego kelwin K temperatura kandela cd światłość mol mol liczność materii radian rad miara kąta płaskiego steradian sr miara kąta bryłowego

3 Dobór materiału do elementu urządzenia polega na uwzględnieniu jego cech, aby zostały spełnione wymagania eksploatacyjne. Cechy materiałów, czyli jego właściwości dzielimy na: chemiczne, fizyczne (mechaniczne, termiczne, termoizolacyjne, termodynamiczne i dynamiczne, optyczne, elektryczne i magnetyczne i wiele innych) technologiczne (plastyczność, skrawalność, lejność) i eksploatacyjne. Wszystkie metale i stopy mają określone własności fizyczne, chemiczne, mechaniczne i zależnie od tych własności znajdują w przemyśle odpowiednie zastosowanie

4 Czynniki które należy uwzględnić przy doborze materiałów: właściwości odpowiednie do wymagań eksploatacyjnych, koszty surowca oraz koszty (ilość energii) wytwarzania, wpływ wybranej technologii wytwarzania na środowisko, prawidłowe kojarzenie materiałów w wyrobie, na przykład dwa elementy z różnych materiałów współpracujące ze sobą w podwyższonej temperaturze muszą mieć podobny współczynnik rozszerzalności cieplnej, trwałość innych części pracujących w zespole

5 Zasady bezpiecznej pracy: Podczas wykonywania ćwiczeń należy bezwzględnie przestrzegać przepisów bhp zawartych w instrukcjach obsługi poszczególnych urządzeń i aparatury. Nie należy opierać się o korpusy maszyn i obudowy urządzeń. Nie wolno uruchamiać bez zezwolenia nauczyciela aparatury badawczej. Należy bezzwłocznie informować prowadzącego o wszystkich zauważonych usterkach lub nienormalnej pracy urządzeń. Należy stosować przepisy przeciwpożarowe obowiązujące w szkole. Należy stosować zalecenia prowadzącego związane z ergonomiczną postawą przy pracy. Po zakończeniu ćwiczenia należy uporządkować swoje stanowisko

6 Do ważniejszych własności fizycznych metali zalicza się: gęstość (masę właściwą) metalu lub ciężar właściwy, temperaturę topnienia, przewodność cieplną przewodność elektryczną, rozszerzalność temperaturową, skurcz itd

7 Gęstość Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny kg/m³. Inne jednostki to m.in. kilogram na litr kg/l, oraz gram na centymetr sześcienny g/cm³ (w układzie CGS). Każdy metal ma inną gęstość, np. żelazo 7,65; aluminium 2,

8 Temperatura topnienia to temperatura, w której dane ciało stałe topnieje, czyli zamienia się w ciecz. Niektóre metale są trudno topliwe, inne znów mają niską temperaturę topnienia, np. rtęć topnieje w temperaturze -39 C, cyna w C, aluminium w +660 C, a miedź C. Najwyższą temperaturę topnienia spośród metali ma wolfram C. Temperatura topnienia chemicznie czystego żelaza wynosi C, a temperatura topnienia stali niskowęglowej wynosi ok C

9 Ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg danego ciała o jeden stopień (1 K). Ciepło właściwe mierzy się w dżulach na kilogram i kelwin (J/(kg*K)) lub w kilodżulach na kilogram i kelwin (kj/(kg*k))

10 Rozpuszczanie się gazów w metalach. Metale w stanie ciekłym pochłaniają gazy, które rozpuszczają się w stopionym metalu, a następnie podczas jego stygnięcia znowu się wydzielają. Niektóre metale i stopy, jak np. żelazo, stal, odlewy żeliwne i staliwne oraz miedź, rozpuszczają obficie wodór i tlenek węgla. Wynikiem rozpuszczania się gazów w metalu tworzą się pęcherze i pory, np. w spoinach podczas spawania, ponieważ gazy rozpuszczone w cieczy metalicznej nie zawsze zdążą wydzielić się ze spoiny

11 Parowanie metali. Każdy metal ma określoną temperaturę w której zaczyna parować. Na przykład żelazo czyste topnieje w temperaturze 1535 C, a paruje najintensywniej w temperaturze wrzenia 3000 C; dla aluminium temperatury te wynoszą odpowiednio 660 C i 2057 C

12 Przewodność cieplna. Jedną z charakterystycznych cech metalu jest ich zdolność do przewodzenia ciepła. Własność ta ma ważne znaczenie w spawaniu, ponieważ metale o dużym współczynniku przewodzenia cieplnego wymagają dostarczenia większej ilości ciepła i zazwyczaj są trudniej spawalne. Współczynnik ten wyraża się w watach lub kilowatach na metr i kelwin kw/(m*k)

13 Przewodność elektryczna to zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Wszystkie metale przewodzą na ogół dobrze prąd elektryczny, przy czym najlepszą przewodność wykazują: srebro, miedź i aluminium

14 Rozszerzalność temperaturowa to własność metalu polegająca na powiększaniu jego objętości pod wpływem ciepła. Przy oziębianiu zachodzi zjawisko odwrotne metale kurczą się. Metal o dużym współczynniku rozszerzalności wykazują również duży skurcz, co przy spawaniu prowadzi do powstawania w złączać dużych naprężeń i odkształceń spawalniczych. Współczynnik rozszerzalności liniowej lub objętościowej wyraża się w jednostkach jeden na kelwin (l/k) lub jeden na stopień Celsjusza (1/ C)

15 Do własności chemicznych zalicza się: odporność metalu na korozje atmosferyczną czyli na działania składników chemicznych powietrza odporność na działanie wysokiej temperatury

16 Ujemną własnością metali w procesach spawalniczych jest skłonność do szybkiego utleniania się, zwłaszcza gdy znajdują się w stanie nagrzania. utlenianie jest procesem chemicznym, polegającym na łączeniu się tlenu z niektórymi metalami. W wyniku tego procesu tworzy się tlenek (np. utleniające się żelazo tlenek żelaza)proces utleniania zależy od warunków, w jakich metal się znajduje. Na wolnym powietrzu proces ten odbywa się znaczniej wolniej, niż w podwyższonej temperaturze. Tlenek jest zazwyczaj bardzo twardy i dlatego przy pracach spawalniczych utlenienia jest procesem szkodliwym

17 Najważniejszymi własnościami mechanicznymi metali i ich stopów są: wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie, plastyczność, wydłużenie, ciągliwość, sprężystość twardość, udarność

18 Wytrzymałość na rozciąganie to odporność materiału na działanie sił zewnętrznych rozciągających. Za pomocą badań mechanicznych sprawdza się, czy własności wytrzymałościowe danego metalu odpowiadają zamierzonemu przeznaczeniu. Wytrzymałość metali na rozciąganie oznacza się symbolem R m (MPa) Analogicznie określa się wytrzymałość na ściskanie, a dla jej oznaczenia używa się symbolu R c (MPa)

19 R H gr. proporcjonalności R sp gr. sprężystości R 0,05% um. gr. sprężystości R m wytrzymałość na rozciąganie R u - naprężenia zrywające R 0,2% - um. gr. plastyczności R eh - górna gr. plastyczności R el dolna gr. plastyczności

20 Plastyczność metalu to zdolność do zmiany jego kształtu pod wpływem siły zewnętrznej oraz do zachowania nowego kształtu po ustaniu działania siły odkształcającej. Umożliwia ona kształtowanie metalu stosownie do potrzeb

21 Wydłużenie to zdolność ciała do wydłużenia się pod wpływem działania na nie siły rozciągającej. Wydłużenie określa się jako procentowe zwiększenie długości pomiarowej próbki poddanej rozciąganiu w stosunku do jej długości pierwotnej

22 Ciągliwość to zdolność materiału do dużych odkształceń trwałych pod działaniem sił. Stanowi ona jedną z cech technologicznych charakteryzujących plastyczność materiału; materiały ciągliwe nadają się do głębokiego tłoczenia, walcowania, kucia itp

23 Sprężystość to zdolność metalu do odzyskiwania pierwotnego kształtu z chwilą, gdy przestaje na niego działać siła wywołująca odkształcenie. Sprężystość jest bardzo ważną cechą metali

24 Twardość to odporność materiału na odkształcenia trwałe, występujące pod wpływem sił skupionych działających na małą powierzchnię (zazwyczaj zaciskanie odpowiednio ukształtowanego, twardego wgłębnika w materiał o mniejszej twardości). Twardość jest ważną własnością metalu. Na ogół im twardszy jest metal, tym większą wykazuje odporność na ścieranie. Twardość metalu można mierzyć różnymi sposobami i każdemu z tych sposobów odpowiadają inne jednostki twardości. Najczęściej jednak do badania twardości metali miękkich jest stosowany sposób Brinella (HB). Do badania twardych metali jest stosowany sposób Rockwella (HRC) lub Vickersa (HV)

25 Udarność to odporność metalu na uderzenia. Badania udarności, w odróżnieniu od poprzednio opisanych prób statycznych, wchodzą w zakres zadań dynamicznej wytrzymałości materiałów. Udarność określa się w megadżulach na metr kwadratowy (MJ/m 2 ) lub w kilodżulach na metr kwadratowy (kj/m 2 )

Podobne dokumenty

Metale i niemetale. Krystyna Sitko

Metale i niemetale. Krystyna Sitko Metale i niemetale Krystyna Sitko Substancje proste czyli pierwiastki dzielimy na : metale np. złoto niemetale np. fosfor półmetale np. krzem Spośród 115 znanych obecnie pierwiastków aż 91 stanowią metale