Transcript kurs1
Cechy i właściwości metali Cechy metali Na ogół dobra plastyczność i obrabialność Dobra przewodność elektryczna Metaliczny połysk Dobra przewodność cieplna 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. 2. 3. Wytrzymałość. Udarność. Twardość. Rodzaje odkształceń rozciąganie ściskanie ścinanie wyboczenie zginanie skręcanie Młot Charpy’ego G ( H h) KC So 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. 2. 3. 4. Sieci krystaliczne metali Zmiany stanu skupienia Proces topnienia i krzepnięcia czystego metalu Stopy metali Sieć płasko-centryczna Sieć przestrzennie-centryczna Sieć heksagonalna Wpływ ciśnienia i temperatury na zmiany stanu skupienia Powstawanie struktury komórkowej Proces krzepnięcia rozpoczyna się od pojawienia się małych kryształków zwanych zarodkami krystalizacji. Zarodki te rozrastając się obejmują stopniowo coraz większą objętość substancji. Równomierne odprowadzanie ciepła powoduje że zarodki krystalizacji rozrastają się równomiernie we wszystkich kierunkach. W takim przypadku powstaje STRUKTURA KOMÓRKOWA Narastanie kryształów komórkowych Powstawanie struktury dendrytycznej Nierównomierne odprowadzanie ciepła podczas procesu krzepnięcia substancji powoduje że zarodki krystalizacji rozrastają się nierównomiernie i rosną w jednych kierunkach szybciej a w innych wolniej. W takim przypadku powstaje STRUKTURA DENDRYTYCZNA Narastanie kryształów dendrytycznych Stopień przechłodzenia tk –temp. krzepnięcia tp - temp. przechłodzenia Różnica pomiędzy temperaturą krzepnięcia i temperaturą przechłodzenia nazywa się STOPNIEM PRZECHŁODZENIA tk t p 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 Rodzaje faz jednorodnych roztwory stałe różnowęzłowe międzywęzłowe nadstruktura fazy międzymetaliczne Roztwory stałe Roztwory stałe powstają wówczas, gdy w skład sieci strukturalnej wchodzą przynajmniej dwa rodzaje atomów. różnowęzłowe międzywęzłowe nadstruktura 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. 2. 3. Ogólna charakterystyka stali. Rodzaje stali. Oznaczanie gatunków stali. Ogólna charakterystyka stali. Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do dwóch procent. Rodzaje stali. stale węglowe stopowe Rodzaje stali. stale węglowe konstrukcyjne narzędziowe zwykłej jakości płytkohartującesię wyższej jakości głębokohartującesię najwyższej jakości zgrzewalne specjalne Rodzaje stali. stale stopowe konstrukcyjne narzędziowe na konstrukcje stalowe do pracy na zimno sprężynowe do pracy na gorąco do ulepszania cieplnego szbkotnące do nawęglania do azotowania specjalne Oznaczanie gatunków stali Stale węglowe konstrukcyjne zwykłej jakości St 1 St 2 MSt 1 18 Stale węglowe konstrukcyjne St 2 S wyższej jakości 32 Stale węglowe narzędziowe N7 N8 Oznaczanie gatunków stali Stale stopowe konstrukcyjne. Znak tych stali składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych częściach procenta i kolejnych liter wraz z cyframi oznaczającymi dodatki stopowe. G – mangan Przykład: S – krzem 30H2G2M H – chrom N – nikiel M – molibden F – wanad I – aluminium T - tytan Stal stopowa konstrukcyjna o zawartości węgla 0,30 %, której głównymi dodatkami stopowymi są chrom w ilości 2 %, mangan 2 % i molibden o zawartości poniżej 1,5 %. Oznaczanie gatunków stali Stale stopowe narzędziowe do pracy na zimno. Znak tych stali składa się z litery N i kolejnych liter oznaczających dodatki stopowe. M – mangan Przykład: S – krzem NCWV C – chrom W – wolfram V– wanad L – molibden P – grupa pierwiastków chrom – nikiel - wanad Stal stopowa narzędziowa do pracy na zimno której głównymi dodatkami stopowymi są chrom, wolfram i wanad. Oznaczanie gatunków stali Stale stopowe narzędziowe do pracy na gorąco. Znak tych stali składa się z litery W i kolejnych liter oznaczających dodatki stopowe. M – mangan Przykład: S – krzem WCL C – chrom N – nikiel L – molibden W – wolfram B - bor Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco której głównymi dodatkami stopowymi są chrom i molibden Oznaczanie gatunków stali Stale stopowe narzędziowe do szybkotnące. Znak tych stali składa się z litery S i litery oznaczającej głowny dodatek stopowy. M – mangan Przykład: S – krzem SW18 C – chrom N – nikiel L – molibden W – wolfram B - bor Stal stopowa narzędziowa do szybkotnąca której głównym dodatkiem stopowym jest wolfram w ilości ok. 18 % Stopy miedzi. 1. 2. Ogólna charakterystyka miedzi. 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: Wady uwidocznione są na kliszy w postaci plam.Na ich podstawie można wnioskować o wielkości i położeniu wady. 1- źródło promieniowania,2-badany przedmiot 3-stopień zaczernienia kliszy 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 paliwa lekkie (benzynowe) ciężkie (oleje napędowe) gazowe Właściwości paliw właściwości paliw duża wartość opałowa dobra lotność i prężność par nie powinny wytwarzać osadów powinny umożliwiać bezdetonacyjne spalanie nie powinny zawierać zanieczyszczeń ani wody powinny być odporne na zamarzanie i rozwarstwianie nie powinny wykazywać skłonnośći do rozkładu Właściwości paliw ciężkich właściwości paliw ciężkich duża wartość opałowa dobra zapłonność właściwa lepkość mała skłonność do koksowania i tworzenia popiołu odporność na niskie temperatury Obróbka cieplna Hartowanie Odpuszczanie Wyżarzanie Hartowanie 1) 2) Ogólna charakterystyka hartowania Rodzaje hartowania Zakres temperatur wygrzewania podczas hartowania Rodzaje hartowania Hartowanie Powierzchniowe Z ogrzewaniem na wskroś Rodzaje hartowania Tytuł schematu Hartowanie powierzchniowe Gazowe Indukcyjne Kąpielowe Rodzaje hartowania z ogrzewaniem na wskroś Tytuł schematu Hartowanie z ogrz. na wskroś Zwykłe Stopniowe Z przemianą izotermiczną Wyżarzanie 1) Ogólna charakterystyka wyżarzania 2) Rodzaje wyżarzania Ogólna charakterystyka wyżarzania Wyżarzanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu stopu do odpowiedniej temperatury wygrzaniu w tej temperaturze a następnie bardzo wolnym chłodzeniu ( najczęściej wraz z piecem ) Rodzaje wyżarzania Tytuł schematu Wyżarzanie ujednoradniające normalizujące zmiękczające odprężające Zakres temperatur powrót Wyżarzanie ujednoradniające Czas wygrzewania ( 12 – 15 h ) Temperatura wygrzewania ( 1000 – 1250 ) 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 wykres struktury 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 odpuszczania Odpuszczanie niskie średnie wysokie 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 uderzenia wykres Obróbka cieplno - chemiczna Obróbka cieplno chemiczna Nawęglanie 1) 2) Ogólna charakterystyka nawęglania Rodzaje nawęglania Ogólna charakterystyka nawęglania Nawęglanie 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 charakterystyka nawęglania Proces nawęglania polega na podgrzaniu stali do odpowiedniej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze w ośrodku wydzielającym węgiel Rodzaje nawęglania Nawęglanie Nawęglanie w proszkach Nawęglanie w pastach Nawęglanie w cieczach Nawęglanie gazowe