Rozróżnianie metali i ich stopów 714[03].L1.04

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Krzysztof Lenkiewicz Rozróżnianie metali i ich stopów 714[03].L1.04 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

2 Recenzenci: mgr inż. Tadeusz Ługowski mgr Romuald Mazur Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Krzysztof Lenkiewicz Konsultacja: Zenon W. Pietkiewicz Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 714[03].L1.04 Rozróżnianie metali i ich stopów, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu lakiernik. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania Właściwości metali Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Metody badań metali i stopów Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Stopy żelaza z węglem Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Metale nieżelazne Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 39 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o właściwościach metali, metodach badań metali i ich stopów, stopach żelaza z węglem oraz o metalach nieżelaznych. Zawiera również treści, które pomogą w wykonaniu ćwiczeń i stosowaniu wiadomości i umiejętności w działaniu praktycznym. Poradnik zawiera: 1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności i wiedzy, które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji jednostki modułowej. 2. Cele kształcenia jednostki modułowej. 3. Materiał nauczania umożliwia samodzielne przygotowanie do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Jest to pigułka wiadomości teoretycznych niezbędnych do opanowania treści jednostki modułowej. Rozdział zawiera także: pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia, ćwiczenia, opis ich wykonania wraz z wykazem materiałów, narzędzi i sprzętu, sprawdzian postępów pozwalający ocenić stopień opanowania materiału. 4. Sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Pozytywny wynik sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że opanowałeś wiedzę i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej. 5. Literaturę uzupełniającą. Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej. Jednostka modułowa: Rozróżnianie metali i stopów jest podstawą do zrozumienia następnego modułu Techniczne podstawy lakiernictwa. Jej opanowanie pozwoli Ci na dalszą naukę w zawodzie lakiernika. Bezpieczeństwo i higiena pracy W czasie zajęć w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki. 3

5 714[03].L1 Fizykochemiczne podstawy lakiernictwa 714[03].L1.01 Przestrzeganie przepisów bhp ochrony ppoż i ochrony środowiska 714[03].L1.02 Posługiwanie się podstawowymi pojęciami fizykochemicznymi 714[03].L1.03 Wykonywanie pomiarów laboratoryjnych 714[03].L1.04 Rozróżnianie metali i stopów 714[03].L1.05 Zapobieganie korozji metali 714[03].L1.06 Rozróżnianie materiałów lakierniczych i pomocniczych Schemat jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii, dobierać przybory i materiały do wykonania rysunku, przestrzegać przepisy bhp, posługiwać się podstawowymi pojęciami fizycznymi, wykonywać pomiary laboratoryjne, korzystać z różnych źródeł informacji. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji ćwiczeń programu jednostki modułowej powinieneś umieć: wykonać badania właściwości metali zgodnie z zasadami bhp, scharakteryzować podstawowe właściwości metali i stopów, wykonać statyczną próbę rozciągania metali, wykonać statyczną próbę ściskania metali, wykonać próbę twardości materiałów, wykonać próbę udarności materiałów, wykonać próbę zginania metali, wykonać próbę zmęczeniową metali, rozpoznać podstawowe oznaczenia: stal, staliwo, żeliwo, metale niezależne i ich stopy, określić zastosowanie metali i ich stopów, wyjaśnić istotę obróbki cieplnej, dokonać klasyfikacji metod obróbki cieplnej, posłużyć się PN oraz katalogami wyrobów metalowych. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Właściwości metali Materiał nauczania Właściwości metali i ich stopów Metale są to pierwiastki chemiczne, mające wiązanie metalowe i charakteryzujące się tzw. tzw. wspólną chmurą elektronową. Dzięki niej metale są bardzo dobrymi przewodnikami prądu i ciepła. Metale charakteryzują się nieprzepuszczalnością światła i połyskiem metalicznym. Tłumaczy się to ciasnym upakowaniem atomów w sieci krystalicznej. Z tego faktu wynika również szereg innych właściwości metali takich jak duża wytrzymałość, plastyczność i twardość. Metale są aktywne chemicznie i łączą się z niemetalami takimi jak tlen, siarka, chlor oraz reagują z kwasami. Dlatego nie występują w przyrodzie w stanie wolnym tylko w związkach chemicznych zwanych rudami metali. Wyjątek stanowią metale szlachetne: złoto, srebro itp., które w przyrodzie występują w stanie pierwiastków. Aby otrzymać do celów przemysłowych czyste metale należy rudę poddać operacjom chemicznym i cieplnym w procesach hutniczych. W rezultacie otrzymujemy tzw. surówki metali. Są one zanieczyszczone, aby je oczyścić stosujemy różne procesy fizyczno - chemiczne. Bardzo cennym materiałem hutniczym jest złom metali, którego przeróbka jest tańsza niż przeróbka rudy i przyczynia się do zmniejszenia negatywnych skutków ekologicznych. Metale w stanie chemicznie czystym z uwagi na ich słabe właściwości mechaniczne są rzadko stosowane. Znacznie wartościowsze są stopy metali, otrzymywane w wyniku stopienia ze sobą metali i niemetali. Przykładem stopu jest stal, która jest stopem żelaza z węglem obrobionym plastycznie i dzięki dodatkowi około 0,8% węgla oraz około 2% chromu i niklu jest czterokrotnie mocniejsza niż czyste żelazo. Z takiej stali wykonujemy sprężyny oraz części maszyn narażone na duże obciążenia. Kolejnym przykładem stopu jest stal nierdzewna, która otrzymywana jest z żelaza, 0,2% węgla i 13% chromu i dzięki temu jest odporna na korozję (w przeciwieństwie do żelaza). Niestety jest ona stosunkowo droga. Stosuje się ją do wyrobu np. sprzętu do przemysłu spożywczego, narzędzi pomiarowych i chirurgicznych. Przykładem stopu jest żeliwo, czyli stop żelaza z węglem od 2% do 6%. Stop ten bardzo dobrze można odlewać. Pozwala uzyskiwać skomplikowane kształty np. korpusy silników i obrabiarek. 7

9 Właściwości fizyczne metali Gęstość jest to stosunek masy ciała do objętości, oblicza się ją ze wzoru: w którym: g gęstość, m masa materiału, kg, 3 V objętość materiału dm. kg Gęstość metali w 3 : dm stal 7,7, glin 2,7, miedź 8,9, ołów 11,4, złoto 19,3, m g = [ kg / dm V 3 ] Temperatura topnienia jest to temperatura, przy której metal zmienia stan skupienia ze stałego w ciekły przy ciśnieniu atmosferycznym. Dla typowych metali wynosi ona w stopniach Celsjusza ( o C): stal 1500, glin 660, miedź 1083, ołów 327, złoto 1063, cyna 232. Przewodność cieplna jest to energia cieplna przez przewodnik o długości 1m o przekroju 1m 2 w ciągu 1 godziny przy różnicy temperatur 1 o C. Rys. 1. Przewodnictwo cieplne Najlepszym przewodnikiem cieplnym srebro, a następnie miedź, złoto i glin. Najgorzej przewodzą ciepło: kadm, bizmut, ołów i nikiel. 8

10 Przewodność elektryczna jest to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. Najlepszym przewodnikiem prądu jest srebro, a następnie miedź, złoto i glin. Właściwości magnetyczne polegają na zdolności magnesowania się. Najlepsze właściwości magnetyczne mają neodym, samar, żelazo, nikiel i kobalt. Z metali tych produkuje się magnesy trwałe. Rozszerzalność cieplna metali przejawia się w zwiększaniu wymiarów pod wpływem wzrostu temperatury i kurczenia się podczas chłodzenia. Największą rozszerzalność cieplną wykazują kadm i glin, a najmniejszą: wolfram, chrom i stal. temperatury: Rys. 2. Luz tłoka w cylindrze, w różnych temperaturach ( t 2 > t 1 ). Właściwości chemiczne metali dotyczą odporności metali na korozję i działanie innych czynników chemicznych. Dużą odpornością na korozję odznaczają się metale: szlachetna platyna, złoto, srebro oraz nikiel i chrom. Właściwości mechaniczne metali Wytrzymałość jest to stosunek największego obciążenia do pola powierzchni przekroju poprzecznego badanego metalu. Miarą wytrzymałości materiału są naprężenia, które obliczamy ze wzoru: w którym: N k naprężenie 2 mm F siła zewnętrzna [N] 2 s pole przekroju [ mm ]. k F N s mm = 2 Rys. 3. Wytrzymałość żelaza i glinu na rozrywanie 9

11 Twardość jest to odporność metalu na odkształcenia trwałe. Wskutek wciskania w metal wgłębnika można określać jego trwałość. Rys. 4. Twardość metali Udarność jest to odporność metali na zginanie udarowe. Sprawdza się ją za pomocą młota Charpego. Miarą udarności jest stosunek pracy zużytej na złamanie próbki do pola przekroju próbki. Właściwości technologiczne metali (lejność) Lejność jest to zdolność ciekłego metalu do wypełnienia formy odlewniczej. Wyraża się ją długością odcinka na jaką dopłynął zalewany metal w formie. Plastyczność określa zdolność do odkształceń trwałych metalu bez naruszania jego spójności. Plastyczność blach do tłoczenia określa się metodą Erichsena, która polega na pomiarze głębokości wniknięcia tłoczka do momentu pękania blachy. Skrawalność określa podatność metalu na obróbkę skrawaniem. Charakteryzuje ona opór skrawania, jakość powierzchni po skrawaniu oraz charakter wiórów Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest gęstość? 2. Podaj wzór na obliczanie gęstości? 3. W jakich jednostkach wyrażamy gęstość? 4. Ile wynosi gęstość typowych metali? 5. Co to jest temperatura topnienia? 6. Jaka jest temperatura topnienia typowych metali? 7. W jakich jednostkach mierzy się temperaturę topnienia? 8. Co to jest przewodność cieplna? 9. Jakie metale dobrze przewodzą ciepło? 10. Jakie metale dobrze przewodzą prąd elektryczny? 11. Z jakich materiałów produkuje się magnesy trwałe? 12. Jakie metale są odporne na korozję? 13. Co to jest rozszerzalność cieplna? 10

12 14. Jakie metale mają największą rozszerzalność cieplną? 15. Jakie metale mają najmniejszą rozszerzalność cieplną? 16. Jaki wpływ na szczelność maszyn ma rozszerzalność cieplna? 17. Co to jest wytrzymałość materiałów? 18. W jakich jednostkach podajemy wytrzymałość materiałów? 19. Co jest miarą wewnętrznego oporu materiału na obciążenia? 20. Co to jest twardość? 21. Co to jest udarność? 22. Co jest miarą udarności materiału? 23. Co to jest lejność? 24. W jaki sposób badana jest lejność? 25. Co to jest plastyczność? 26. Jak badamy tłoczność blach? 27. Co jest miarą tłoczności blach? 28. Co określa skrawalność metalu? 29. Kiedy występuje ściskanie materiału? 30. Kiedy występuje rozciąganie materiału? 31. Jakie są przykłady ściskania i rozciągania materiału w przedmiotach codziennego użytku? 32. Kiedy występuje zginanie elementów? 33. Od czego zależy wytrzymałość na zginanie? 34. Kiedy występuje wyboczenie elementów? 35. Co to są naprężenia tnące? 36. Jakie są przypadki zginania, wyboczenia i ścinania w przedmiotach codziennego użytku? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Określ gęstość stali i glinu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, ćwiczenie: 1) zmierz długość krawędzi kostki stalowej w [mm], 2) zapisz wyniki pomiarów: długość. szerokość.. wysokość.. 3) oblicz objętość kostki, 4) zważ kostkę na wadze, 5) oblicz gęstość stali, 6) dokonaj pomiaru długości krawędzi kostki z glinu, 7) zapisz wyniki: długość. szerokość.. wysokość.. 8) oblicz objętość kostki glinowej, 9) zważ kostkę na wadze, 10) oblicz gęstość kostki glinowej, 11) porównaj uzyskane wyniki i podać wnioski. 11

13 Wyposażenie stanowiska pracy: - kostka stalowa, - kostka glinowa, - liniał warsztatowy, - waga. Ćwiczenie 2 Zbadaj właściwości magnetyczne metali, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) magnes trały przytknij do próbki żelaznej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany, 2) magnes trwały przyłóż do próbki miedzianej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany, 3) magnes trwały przyłóż do próbki glinowej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany, 4) magnes trwały przyłóż do stali nierdzewnej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany, 5) sformułuj wnioski i wskaż jakie znaczenie mają własności magnetyczne metalu przy mocowaniu w uchwytach magnetycznych? Wyposażenie stanowiska pracy: - próbki metali, - magnes trwały, - rysunek stołu magnetycznego szlifierki. Ćwiczenie 3 Sprawdź, w jaki sposób będzie uginał się liniał stalowy o przekroju prostokątnym, do którego przyłożysz obciążenie w środku długości w dwóch różnych jego położeniach: a) dłuższym bokiem prostokąta, b) krótszym bokiem prostokąta. Przy którym położeniu belka wykazuje większe ugięcie? Przy którym ułożeniu belka wskazuje większą wytrzymałość? Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) liniał ułóż dłuższym bokiem na dwóch podporach a potem krótszym bokiem, 2) w obu przypadkach przyłóż do środka liniału obciążnik, 3) obserwuj zachowanie liniału i staraj się zmierzyć wielkość ugięcia, 4) sformułuj wnioski i udziel odpowiedzi na pytania w poleceniu. Wyposażenie stanowiska pracy: - liniał stalowy o długości około 0,5 m o przekroju prostokąta, - obciążnik o wadze 10N, - linijka 12

14 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko do ćwiczeń? 2) obliczyć gęstość materiału? 3) obliczyć naprężenia w materiale? 4) zdefiniować przewodność cieplna? 5) określić cechy technologiczne metalu? 6) rozpoznać podstawowe metale? 7) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu? Tak Nie 13

15 4.2. Metody badania metali i stopów Materiał nauczania Badania organoleptyczne Badania organoleptyczne polegają na wykorzystaniu zmysłów: wzroku, słuchu, smaku, dotyku. W lakiernictwie stosuje się głównie badanie za pomocą wzroku. Rozpoznanie na podstawie barwy metalu, przykład: Lakiernik otrzymał zadanie renowację podwozia samochodu Audi A8. Podwozie tego samochodu wykonane jest z kilku stopów metali glinu i żelaza. Aby praca była dobrze wykonana musi on dobrać technologię oczyszczania i nakładania powłok. W tym celu musi zidentyfikować stopy wchodzące w skład podwozia samochodowego. Stopy glinu mają barwę zbliżoną do białej natomiast stopy żelaza oraz cynku mają szarą charakterystyczną barwę. Lakiernik może wykorzystać też swoją wiedzę o magnetycznych właściwościach metali. Elementy stalowe przyciągają magnes natomiast aluminiowe nie przyciągają. Lakiernik przeprowadza weryfikację łożysk ślizgowych sprężarki. Aby prawidłowo dobrać części zamienne musi rozpoznać materiał łożyskowy, ponieważ niektórzy producenci stosują łożyska na bazie miedzi inni natomiast na bazie cyny i ołowiu. Do prawidłowej weryfikacji wystarcza rozpoznanie barwy. Stopy miedzi są żółto - czerwone natomiast stopy łożyskowe cyny i ołowiu barwy iskier. Rozpoznanie na podstawie barwy iskier. Stale rozpoznajemy na podstawie iskier przy szlifowaniu. W stalach węglowych barwa iskier jest żółta. W iskrach tych na skutek kontaktu z tlenem i temperaturą spala się węgiel. Im więcej węgla tym iskry są bardziej intensywne. Stale stopowe rozpoznajemy też po barwie iskier. Iskry pomarańczowe świadczą o dużej ilości chromu a iskry różowe świadczą o dużej zawartości manganu. Bardzo skąpe iskrzenie świadczy o tym, że jest to stal nierdzewna lub kwasoodporna. Pomiary twardości Metoda Brinella Twardość jest miarą odporności materiału na odkształcenia trwałe powstające wskutek wciskania weń wgłębnika. W metodzie Brinella twardość mierzymy za pomocą kulki hartowanej ze stali, którą wgniatamy w materiał z określoną w normach siłą. Następnie mierzy się pole powierzchni czaszy powstałej w materiale. F HB = 0,102 s HB twardość Brinella F siła nacisku [N] 2 s pole powierzchni [ mm ]. 14

16 Rys. 5. Twardościomierz Brinella, mikroskop i lupa do pomiaru odcisku [6] Metoda Rockwella Metoda ta polega na dwustopniowym wciskaniu w materiał kulki stalowej (skala B) lub stożka diamentowego (skala C) i pomiarze (po odciążeniu) trwałego przyrostu e głębokości odcisku. Twardość obliczamy ze wzoru: HRB = 130 e HRC = 100 e Rys. 6. Twardościomierz Rockwella [6] 1 wieszak, 2 obciążnik, 3 wgłębnik, 4 próbka, 5 stolik przedmiotowy, 6 śruba, 7 korbka, 8 kółko podnoszenia, 9 czujnik, 10 zwalniacz, 11 - dźwignia 15

17 Statyczna próba rozciągania Próba ta polega na rozciąganiu próbki materiału na maszynie wytrzymałościowej i obserwowaniu przyrostu długości w zależności od siły rozrywającej. Próba ta ma bardzo duże znaczenie dla obliczeń wytrzymałościowych oraz dla badania materiału w hutach, odlewniach i walcowniach. Wytrzymałość na rozciąganie R m [Pa] obliczamy ze wzoru: F siłą w [N ] m 2 S pole przekroju próbki [ m ] o R m = F S m o [Pa] Próba udarności Próba ta polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego próbki z karbem. Udarność KC jest to stosunek pracy K użytej na załamanie próbki do pola przekroju S w miejscu karbu. K J KC = 2 S m o o Pytania sprawdzające Rys. 7. Schemat młota Charpy ego [6] 1 próbka, 2 wahadło, 3 podziałka kątowa, 4 wskazówka Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na czym polegają badania organoleptyczne? 2. Jakie cechy bierzemy pod uwagę przy rozpoznawaniu metali? 3. Na czym polega metoda iskrowa? 4. Jak przeprowadzamy próbę Mohsa? 5. Na czym polega próba Brinella? 6. Jakie znasz skale twardości Rockwella? 7. W jakich jednostkach wyrażamy wytrzymałość materiału? 16

18 8. Jakie znaczenie dla użytkowników ma próba rozciągania? 9. Na czym polega próba udarności? 10. W jakich jednostkach wyrażamy udarność? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zbadaj 4 próbki metali za pomocą metod organoleptycznych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy, 2) obejrzeć próbki i zanotować ich barwę, 3) przeprowadzić próbę iskrową stosując okulary ochronne, 4) wykonać próbę z magnesem, 5) przeprowadzić próbę twardości metodą Mohsa, 6) określić materiał próbki, 7) zaprezentować efekty pracy, 8) podać inne metody identyfikacji materiału. Wyposażenie stanowiska pracy: - zeszyt przedmiotowy, - szlifierka, - okulary ochronne, - magnes trwały, - literatura, - 4 próbki metali. Ćwiczenie 2 Przeprowadź pomiar twardości metodą Brinella i Rockwella. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zorganizować stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia, 2) przygotować próbki, 3) zapoznać się z instrukcją obsługi twardościomierzy, 4) zapoznać się ze stanowiskowymi przepisami bhp, 5) wykonać pomiar twardości metodą Brinella, 6) obliczyć twardość Brinella według wzoru, 7) wykonać próbę metodą Rockwella, 8) obliczyć twardość Rockwella, 9) porównać dwie skale twardości, 10) zaprezentować efekty pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: - zeszyt przedmiotowy, - literatura techniczna, - próbka stalowa, 17

19 - twardościomierz Brinella, - twardościomierz Rockwella, - lupa do pomiaru odcisku Brinella. Ćwiczenie 3 Wykonaj próbę rozciągania dwóch próbek: stalowej i mosiężnej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia, 2) zapoznać się z instrukcją bhp na stanowisku, 3) zapoznać się z instrukcją obsługi zrywarki, 4) zamontować próbkę w szczękach maszyny, 5) dokonać próby i notować wskazania, 6) wykonać próbę na drugiej próbce, 7) zapisać wyniki, 8) wykonać wykresy rozciągania, 9) obliczyć wytrzymałość na rozerwanie próbek, 10) porównać wyniki dla próbki stalowej i mosiężnej, 11) zaprezentować efekty pracy i swoje wnioski. Wyposażenie stanowiska pracy: - zeszyt do ćwiczeń i ołówek, - literatura techniczna, - instrukcja bhp i obsługi zrywarki, - dwie próbki: stalowa i mosiężna, - maszyna wytrzymałościowa Sprawdzian postępów Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczenia? 2) stosować metody organoleptyczne badania metali? 3) wykonać próbę twardości Brinella? 4) wykonać próbę twardości Rockwella? 5) wykonać próbę rozrywania? 6) omówić próbę udarności? 7) interpretować wyniki badań metali? 8) wykorzystać zdobyte wiadomości i umiejętności w praktycznym działaniu? Tak Nie 18

20 4.3. Stopy żelaza z węglem Materiał nauczania Stopy żelaza z węglem Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%, przerobiony plastycznie (kuty, walcowany). Stal jest stopem najczęściej stosowanym w przemyśle z uwagi na liczne jej zalety: dużą wytrzymałość, niską ceną, łatwe spawanie i zgrzewanie, podatność na obróbkę cieplną i cieplno-chemiczną, dużą twardość, bardzo dużą udarność, właściwości ferromagnetyczne, ogólną dostępność, dobrą właściwość plastyczną, odporność na wysoką temperaturę, tanią obróbkę skrawaniem. Wady stali to: podatność na korozję, duży ciężar właściwy, mała przewodność cieplna, bardzo mała lejność, mała zdolność do tłumienia drgań, duży opór elektryczny. Rys. 8. Schemat klasyfikacyjny stali [3] 19

21 Stale węglowe Stale węglowe są to stale, w których zawartość składników stopowych nie przekracza 1% (nie dotyczy to żelaza i węgla). Stale te dostarczone są w postaci kutych lub walcowanych na gorąco prętów, kształtowników blach grubych. Stale te dzielą się na następujące grupy: Stale węglowe konstrukcyjne zwykłej jakości (ich znak składa się z liter St i liczby: 0 7); Liczby określają numer stali im wyższy tym stal mocniejsza. Przykłady i zastosowanie stali: St 0 - mało obciążone części maszyn, dźwignie, nity. St 3, St 2, St 4 - konstrukcje budowlane, kotły, części maszyn mało obciążone śruby, nakrętki. St 5, St 6 - wały i osie mniej obciążone. St 7 - resory maszyn rolniczych. St 25 - stale przeznaczone na konstrukcje spawane. Stale węglowe konstrukcyjne wyższej jakości, podlegają badaniom składu chemicznego (zawartość fosforu i siarki nie może przekroczyć 0,04%). Znak tych stali składa się z dwucyfrowej liczby określającej średnią zawartość węgla w setnych procenta np. stal 55 zawiera 0,55% węgla; stale te mogą być poddawane obróbce cieplnej. Wykonuje się z nich średnio obciążone części maszyn np. St: 40 - wały, osie, sworznie 65 - sprężyny, narzędzia ślusarskie 08 - blachy na karoserie samochodów 15 - łańcuchy. Stale stopowe konstrukcyjne Znak tej stali składa się z liczby określającej zawartość węgla w setnej procenta oraz litery określającej dodatki stopowe i liczby określającej ilość składnika stopowego. Np. 30H2N2 oznacza stal zawierającą 0,3% węgla, 2% chromu i 2% niklu. Przykłady i jej zastosowania: 40H - wały korbowe, koła zębate, piasty 30HG5 - części spawane z blach i rur, śruby 35HG5 - sworznie, kadłuby, kratownice. Stale stopowe konstrukcyjne do nawęglania Stale te mają małą zawartość węgla do (0,3%) co zapewnia dużą ciągliwość i odporność na uderzenia. W wyniku nawęglania zewnętrzna ich warstwa jest o grubości do 0,5 mm i jest odporna na ścieranie. Przykłady stali i zastosowanie: 15H - koła zębate, wałki rozrządu 18H6T - silnie obciążone koła zębate, śruby i krzywki 15H6M - sworznie tłokowe i ślimaki. Stale narzędziowe węglowe 65G - małe sprężyny, podkładki sprężyste 45S - sprężyny wagonowe, rolnicze, kultywatory 50H6 - sprężyny do zawieszeń samochodów 50HF - sprężyny zaworowe, drążki skrętne. 20

22 Stale narzędziowe węglowe Znak tej stali składa się z litery N, liczby oznaczającej zawartość węgla w dziesiątej procenta i litery E dla stali płytko hartującej się lub litery Z dla stali zgrzewalnej, przykłady: N7E - młoty, wykrojniki, narzędzia do drewna N8 - przebijaki, matryce N9E - duże rozwiertaki, wiertła, frezy N12 - pilniki, skrobaki, narzędzia do metali. Stale narzędziowe stopowe Znak tych stali składa się z litery: W - do pracy na gorąco, N - do pracy na zimno, S - stal szybko tnąca; dalsze litery oznaczają składniki stopowe: W wolfram, V wanad, C chrom, M mangan, L molibden, K kobalt, Z -krzem, chrom, wolfram, P chrom, nikiel, wanad Przykłady stali narzędziowych: NV - matryce, noże do wyrobu gwoździ NCV1 - piły do drewna NC5 - brzytwy, skalpele NC6 - gwintowniki, sprawdziany NW1 - narzędzia do drewna WC5 - formy do metali WW2 - matryce do tworzyw sztucznych SW18 - noże tokarskie i strugarskie SW7M - wiertła i gwintowniki SW12C - frezy i rozwiertaki SKC - noże oprawkowe SK5V - narzędzia do uzębień i automatów. Staliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%. Znak staliwa węglowego składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych procenta i litery L np. 15L, 55L. Staliwa stopowe oznaczamy podobnie jak stale stopowe dodając literkę L na początku np. L35H6. Staliwo stosujemy na podstawy, korpusy, pokrywy, kowadła, pojazdy pancerne. Żeliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości od 2,5% do 4,5% węgla. Żeliwa charakteryzują się: niską ceną, dobrą lejnością, dobrą obrabialnością przez skrawanie, zdolnością do tłumienia drgań, stabilnością wymiarową, dużą odpornością na ścieranie. Wady żeliwa: duży ciężar, kruchość, niejednorodna budowa. 21

23 Z tego względu, żeliwo stosujemy na podstawy, korpusy, skomplikowane części maszyn (średnio obciążone). Przykłady żeliwa szarego: Zl tulejki, łożyska ślizgowe, Zl korpusy obrabiarek. liczba 150,300 oznacza wytrzymałość na rozrywanie odpowiednio 150 i 300 MN/m 2. Żeliwa sferoidalne otrzymujemy w wyniku procesu hutniczego. Żeliwa te stosowane są na silniej obciążone części maszyn np. Zs wały korbowe, rury Zs pierścienie tłokowe, korbowody w symbolu tego żeliwa 02 oznacza wydłużenie. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna Obróbka cieplna są to celowe zabiegi cieplne, w wyniku których zmienia się własności mechaniczne, fizyczne lub chemiczne stopów metali w stanie stałym. Warunkiem przeprowadzenia obróbki cieplnej jest zmienna rozpuszczalność składników w stanie stałym. Hartowanie polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, zależnej od rodzaju materiału, wygrzaniu jej w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu. Celem hartowania jest uzyskanie struktury materiału o większej twardości i odporności na ścieranie oraz lepszych właściwościach magnetycznych. Zwiększanie twardości stali jest spowodowane utworzeniem struktury martenzytu, w którym krystality stali przybierają kształt igieł. W przypadku ogrzewania stali następuje stopniowe rozpuszczanie węgla w żelazie γ zwanej austenitem. Występuje to powyżej temperatury przemiany żelaza λ w żelazo γ (patrz rys). Gdy stal ochłodzimy wolno wówczas węgiel powoli wróci na swoje miejsce w żelazie λ, natomiast przy gwałtownym ochładzaniu atomy węgla zostaną uwięzione w sieci krystalicznej żelaza γ i powstanie roztwór przesycony, w którym występują naprężenia wewnętrzne powodujące twardość i kruchość stali. Szybkość chłodzenia stali zależy od ilości węgla i innych dodatków stopowych. Dlatego stale chłodzimy sprężonym powietrzem, olejem lub wodą. Rys. 9. Wykres temperatur hartowania i odpuszczania stali węglowych [4] 22

24 Hartowanie dzielimy na: hartowanie zwykłe polegające na nagrzaniu stali do temperatury nieco wyższej od temperatury przemiany, wygrzaniu i szybkim chłodzeniu do temperatury pokojowej. W ten sposób hartujemy przedmioty o prostych kształtach odpornych na pękanie; hartowanie stopniowe polegające na nagrzaniu, wygrzaniu stali a następnie ochłodzeniu w nagrzanej kąpieli solnej o temperaturze wyższej od przemiany martenzytycznej w celu wyrównania temperatury a następnie chłodzeniu w powietrzu o temperaturze około 20 o C. Hartowanie to stosujemy do skomplikowanych przedmiotów; hartowanie z przemianą izotermiczną jest podobne do hartowanie stopniowego z tym, że stosujemy chłodzenie stali do końca w nagrzanej kąpieli solnej. Hartowanie to stosujemy do drobnych przedmiotów stalowych; hartowanie powierzchniowe polegają na szybkim ogrzaniu powierzchni stali i natychmiastowym jej chłodzeniu, celem tej obróbki jest osiągnięcie twardej powierzchni przy zachowaniu ciągliwego rdzenia z miękkiej stali, obrabia się tak kowadła, wały karbowe oraz elementy maszyn rolniczych. Odpuszczanie polega na nagrzaniu zahartowanej stali do temperatury poniżej 723 o C, wygrzaniu i wolnym chłodzeniu. Głównym celem tej operacji jest zmniejszenie kruchości stali. Odpuszczanie dzielimy na: niskie od 150 o C do 250 o C stosuje się je do narzędzi i sprawdzianów, średnie od 250 o C do 500 o C stosuje się je do matryc i sprężyn, wysokie od 500 o C do 650 o C stosuje się je do silnie obciążonych elementów takich jak wały, korbowody i narzędzia ze stali szybkotnącej. Połączenie hartowania z odpuszczaniem wysokim lub średnim nazywamy ulepszaniem cieplnym. Wyżarzanie jest to operacja polegająca na nagrzaniu stali, wygrzaniu i powolnym studzeniu do temperatury pokojowej. Celem tej operacji jest: zmiękczanie, ujednorodnienie, rekrystalizacja i odprężenie stali. Rys. 10. Zakres temperatur wyżarzania stali niestopowych [4] 23

25 Obróbka cieplno-chemiczna polega na nasyceniu zewnętrznych warstw stali pierwiastkami tworzącymi bardzo twarde związki chemiczne takimi jak węgiel, azot, bor. W celu osiągnięcia bardzo twardej powierzchni, przy zachowaniu miękkiego odpornego na uderzenia rdzenia. Obróbka ta dzieli się na: nawęglanie polega na nasyceniu stali niskowęglowej atomami węgla na głębokość do 2 mm następnie zahartowaniu i odpuszczaniu niskim; nawęglanie odbywa się w wysokiej temperaturze około 900 o C w ośrodkach stałych, ciekłych lub gazowych. azotowanie polega na nasycaniu zewnętrznej warstwy stali azotem w wyniku czego powstaje bardzo twarda powierzchnia, cyjanowanie jest połączeniem nawęglania i azotowania, i stosuje się je do kół zębatych, krzywek oraz wałów narażonych na duże obciążenia. W ten sposób obrabiamy koła zębate, wielowypusty, wały rozrządu, sworznie tłokowe, cylindry i narzędzia pomiarowe Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co nazywamy stalą? 2. Jakie zalety ma stal? 3. Jakie wady ma stal? 4. Jak dzielimy stale? 5. W jaki sposób oznaczamy stale? 6. Na czym polega obróbka cieplna? 7. Co to jest hartowanie? 8. Jakie znasz metody odpuszczania? 9. Co to jest obróbka cieplno-chemiczna? 10. Jakie są rodzaje obróbki cieplno-chemicznej? 11. Gdzie stosujemy żeliwo? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dobierz stale na: nóż tokarski, młotek, zawias bramki. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy 2) wynotować wymagania stawiane badanym przedmiotom, 3) znaleźć w literaturze cechy poszczególnych stali, 4) dobrać stal na nóż tokarski, podać jej symbol i skład, 5) dobrać stal na młotek, podać jej znak i skład, 6) dobrać stal na zawias bramki, podać jej znak i skład, 7) zanotować w zeszycie znaki stali, 8) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić dobór stali, 9) zaproponować alternatywne materiały na te przedmioty. 24

26 Wyposażenie stanowiska pracy: - trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias, - zeszyt do ćwiczeń i długopis, - literatura techniczna. Ćwiczenie 2 Dobierz metody obróbki cieplnej dla przedmiotów z ćwiczenia 1. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia, 2) zapoznać się z wymogami technicznymi dla tych przedmiotów, 3) dobrać temperatury hartowania, 4) dobrać sprzęt do nagrzewania i chłodzenia, 5) dobrać temperatury odpuszczania, 6) zapisać w zeszycie wyniki prac, 7) zaprezentować efekty pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: - trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias, - zeszyt do ćwiczeń i długopis, - wykres żelazo-węgiel - wykaz sprzętu do obróbki cieplnej w warsztacie, - literatura techniczna. Ćwiczenie 3 Dobierz technologię obróbki cieplno-chemicznej dla koła zębatego szlifierki kątowej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia, 2) zapoznać się z warunkami pracy koła zębatego, 3) zidentyfikować materiał koła zębatego, 4) zapoznać się z dokumentacją szlifierki, 5) dobrać rodzaj obróbki cieplno-chemicznej, 6) dobrać sprzęt i materiały do obróbki, 7) dobrać temperatury obróbki, 8) dobrać sposób chłodzenia obróbki, 9) narysować wykres obróbki, 10) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić swoją koncepcję. Wyposażenie stanowiska pracy: - koło zębate szlifierki, - dokumentacja techniczno-ruchowa szlifierki, - zeszyt do ćwiczeń i długopis, - normy, - literatura techniczna, - wykres żelazo-węgiel. 25

27 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia? 2) określić główne cechy stali? 3) zinterpretować znak stali? 4) dobrać stal do określonego przedmiotu? 5) dobrać technologię obróbki cieplnej stali? 6) dobrać technologię obróbki cieplno-chemicznej? 7) wyjaśnić istotę obróbki cieplnej? 8) posługiwać się dokumentacją techniczną? 9) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu? Tak Nie 26

28 4.4. Metale nieżelazne Materiał nauczania Miedź i jej stopy Miedź jest metalem o bardzo dobrej przewodności ciepła i prądu, bardzo plastycznym, o niskiej wytrzymałości. Dlatego miedź stosuje się na przewody elektryczne, układy chłodzenia oraz jako lut twardy. Mosiądz jest stopem miedzi i cynku oraz innych dodatków stopowych, takich jak mangan, ołów, żelazo. Tabela 1 Mosiądze na odlewy wg PN 70/H Znak Cecha Właściwości mechaniczne Rm MN/m 2 A % 5 HB KG/mm 2 CuZn43 LD Hin CuZn50 Mn3Fe CuZn38 Mn2 CuZn38 Al2 CuZn39 Pb2 CuZn38 Pb2 CuZn30 Al2 CuZn16 Si4 MM55 450/ /550 MM58 250/ MA58 350/ MO59 250/ /20 10/25 15/ / / / /150 80/ / / Sposób odlewania LP LP LP LK LP LK LP LK LP LK Orientacyjne właściwości technologiczne Odporny na ścieranie i temp. Do 230 C Odporny na ścieranie i korozję do 250 C Dobrze skrawalny lejność mała Lejność i skrawalność dobra Lejność i skrawalność dobra MO LP Lejność i skrawalność b. dobra MA MK80 300/ / / LP LK LP LK Lejność i skrawalność dobra Skrawalny Lejność i skrawalność dobra Przykład zastosowania Różne części maszyn. Łożyska i aramatura Śruby okrętowe. Części maszyn.odlewy duże Części maszyn. Pojazdy, Okręty Części maszyn w przemyśle komunikacyjnym Armatura hydrauliczna. Koszyki łożysk tocznych Armatura niskociśnieniowa Części maszyn szczególnie odporne na ścieranie i korozję Armatura. Osprzęt. Części maszynowe 27

29 Mosiądz ma dobre właściwości plastyczne, dobrze się obrabia skrawaniem i jest odporny na korozję. Mosiądze oznaczamy ze pomocą znaku CuZn40Pb2 co oznacza, że w stopie jest 58% miedzi, 40% cynku, 2% ołowiu lub za pomocą cechy np. MO58 co oznacza mosiądz ołowiowy o 58% miedzi. Mosiądze dzielimy na odlewnicze i przeznaczone do obróbki plastycznej. Brąz jest stopem miedzi z innymi pierwiastkami za wyjątkiem cynku. Są to przeważnie cyna, glin, ołów, mangan i krzem. Brązy mają wiele zalet takich jak odporność na korozję, ścieranie, dobrą obrabialność. Brązy oznaczamy znakiem np. CuSn10 co oznacza, że brąz składa się z 90% miedzi i 10% cyny lub cechą B10. Tabela 2 28

30 Aluminium i jego stopy Aluminium jest metalem srebrno-białym o dobrej przewodności prądu elektrycznego i ciepła oraz dużej odporności na korozję niestety ma małą wytrzymałość i dlatego stanie czystym jest stosowane tylko w elektrotechnice, do wyrobu folii i farb. Znacznie większe znaczenie mają stopy aluminium z krzemem, miedzią i magnezem. Stopy aluminium dzielimy na stopy odlewnicze i przerabiane plastycznie. Tabela 3 29

31 Cynk i jego stopy Cynk jest plastycznym metalem o małej wytrzymałości i niskiej temperaturze topnienia 418 o C. Stosuje się go na blachy budowlane, powłoki antykorozyjne i w przemyśle elektrotechnicznym. Cynk w połączeniu z aluminium, miedzią i manganem tworzy stopy o dobrej obrabialności przez odlewanie i skrawanie, dużej stabilności wymiarowej. Dlatego z tych stopów wykonujemy gaźniki, korpusy, klamki, kabłąki mikrometrów oraz łożyska. Typowym stopem cynku jest znal ZnAl4 zawierający 96% cynku i 4% aluminium. Chrom Chrom jest bardzo twardym srebrzystym metalem opornym na korozję. Znalazł on zastosowanie w stopach takich jak stal, żeliwo i mosiądz. Stosowany jest na powłoki dekoracyjne oraz na warstwy przeciwścierne np. pierścieni tłokowych i cylindrów. Magnez i jego stopy Magnez w technice jest stosowany w postaci stopów z aluminium, cynkiem i manganem. Stopy te są bardzo lekkie, odporne na korozję, dlatego stosuje się je w budowie samolotów, motocykli i samochodów sportowych. Cyna i jej stopy Cyna jest stosowana na opakowania produktów żywnościowych (puszek, konserw) oraz w postaci stopów z ołowiem na luty miękkie i łożyska ślizgowe. Ołów i jego stopy Ołów tworzy stopy z cyną i antymonem. Stopy te stosuje się w produkcji akumulatorów, w drukarstwie, do produkcji lutów miękkich oraz na łożyska ślizgowe. Stopy ołowiu mają szerokie zastosowanie w ochronie przed promieniowaniem Rentgena w medycynie i wojskowości Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie właściwościach ma czysta miedź? 2. Jakie składniki stopowe wchodzą w skład mosiądzu? 3. Jak tworzymy znak mosiądzu? 4. Jak tworzymy cechę mosiądzu? 5. Czym charakteryzuje się mosiądz? 6. Na jakie elementy stosujemy mosiądz? 7. Jak powstaje brąz? 8. Jak oznaczamy brąz? 9. Jakie elementy wykonujemy z brązów? 10. Jakie własności ma aluminium? 11. Gdzie jest stosowane aluminium? 12. Jakie składniki tworzą stopy aluminium? 13. Na jakie elementy stosujemy stopy aluminium? 14. Czym charakteryzuje się cynk? 15. Na jakie elementy stosujemy cynk? 16. Jakie cechy mają stopy cynku? 17. Gdzie stosujemy stopy cynku? 18. Jakie jest zastosowanie chromu? 30

32 19. Jakie cechy mają stopy magnezu? 20. Gdzie znajdują zastosowanie stopy magnezu? 21. Jakie są przykłady zastosowania cyny? 22. Na jakie elementy stosujemy stopy ołowiu? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zidentyfikuj próbki metali Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia 2) zapoznać się z literaturą techniczną 3) rozpoznać barwę próbek 4) sprawdzić własności magnetyczne próbek 5) zapisać w zeszycie nazwy metali 6) zaprezentować efekty swojej pracy Wyposażenie stanowiska pracy: - próbki metali, - zeszyt do ćwiczeń, - magnes stały, - literatura techniczna. Ćwiczenie 2 Rozpoznaj stopy metali Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia 2) zapoznać się z literaturą techniczną 3) rozpoznać barwę próbek 4) sprawdzić własności magnetyczne próbek 5) zapisać w zeszycie nazwy metali 6) zaprezentować efekty swojej pracy Wyposażenie stanowiska pracy: - próbki stopów, - zeszyt do ćwiczeń, - magnes stały, - literatura techniczna 31

33 Sprawdzian postępów Czy potrafisz? 1) rozróżnić metale nieżelazne? 2) omówić stopy metali 3) przytoczyć przykłady zastosowania metali i och stopów 4) rozpoznać metale i ich stopy 5) dobrać metale do produkcji typowych części maszyn 6) odczytać i zinterpretować znak i cechę stopu Tak Nie 32

34 5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań dotyczących techniki wytwarzania, obróbki, ręcznej, mechanicznej i spajania metali oraz montażu. Z: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 18 są to zadania wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa; zadania: 12 i 14 to zadania z luką, w zadaniach: 4, 5, 6, 16, 17, 19 i 20 należy udzielić krótkiej odpowiedzi, zadanie 15 to zadanie rysunkowe. 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi: w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową), w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone pole, w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy, w zadaniu dotyczącym rysunku, narysuj wyznaczone pole. 6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci zadania: 15-20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe. 8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut. Powodzenia Materiały dla ucznia: instrukcja, zestaw zadań testowych, karta odpowiedzi. 33

35 ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Cechą wspólną dla metali jest: a) duża twardość, b) duża wytrzymałość, c) wiązanie metaliczne, d) wysoka temperatura topnienia. 2. Udarność wyrażamy w jednostkach: a) [J/m 2 ], b) [Pa], c) [N], d) [Nm]. 3. Pomiar twardości w skali HRC polega na wciskaniu: a) kulki stalowej, b) stożka diamentowego, c) piramidki stalowej, d) kulki z węglików spiekanych. 4. Podaj pełną nazwę stali: a) St 2 S, b) 35 HGS, c) SW7M. a). b). c) Ulepszanie cieplne osiągamy przez: a) hartowanie, b) hartowanie i odpuszczanie wysokie, c) wyżarzanie rekrystalizujące, d) odpuszczanie niskie. 6. Cyjanowanie polega na nasycaniu stali: a) azotem i siarką, b) węglem i azotem, c) węglem i borem, d) azotem i borem. 7. Stop żelaza twardość węglem twardość zawartości od 2% 6% nazywamy.. i wytwarza się z niego. 8. Mosiądz jest stopem: a) miedzi z manganem, b) miedzi z cyną, c) miedzi z glinem, d) miedzi z cynkiem. 34

36 9. Gaźniki samochodowe wykonujemy z: a) stali, b) brązu, c) znalu, d) żeliwa. 10. Odpuszczanie średnie wykonujemy w temperaturach: a) 150 o C 250 o C, b) 250 o C 500 o C, c) 500 o C 650 o C, d) 650 o C 800 o C. 11. Do wyrobu młotków stosujemy stale.., stale te dzielimy na Podaj zalety żeliwa: Wytrzymałość na rozrywanie wyraża się: a) [Pa], b) [N], c) [J/m 2 ], d) [kg/m 3 ]. 14. Narysuj próbkę do badania na zrywarce. 15. Narysuj wykres żelazo-węgiel. 16. Głównym składnikiem stali hartowanej jest: a) ferryt, b) perlit, c) martenzyt, d) cementyt. 35

37 17. Narysuj schemat młota Charpego. 18. Na podstawie wykresu podaj temperaturę hartowania stali Hartowanie stopniowe przeprowadzamy w następujący sposób: Porównaj żeliwo szare i staliwo i opisz różnice

38 KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko... Rozróżnianie metali i stopów. Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek. Nr zadania Odpowiedź 1. a b c d 2. a b c d 3. a b c d Punkty 4. a). b). c). 5. a b c d 6. a b c d a b c d 9. a b c d 10. a b c d a b c d

39 a b c d Razem: 38

40 6. LITERATURA 1. Buksiński T., Szpecht A.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa Dobrzyński L.A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. WNT, Warszawa Domke W.: Vademecum materiałoznawstwa. WNT, Warszawa Górecki A.: Technologia ogólna. WSiP, Warszawa Moc S.: Obróbka metali z materiałoznawstwem. WSiP, Warszawa Wit R.: Pracowania metrologiczna. WSiP, Warszawa