Jakie są podstawowe własności metali i stopów ?



Pobieranie 472,16 Kb.
Strona5/6
Data14.02.2018
Rozmiar472,16 Kb.
1   2   3   4   5   6

2) obróbka cieplno- mechaniczna to inaczej obróbka plastyczna na gorąco przy użyciu maszyn. Podczas obróbki materiału nagrzanego do odpowiedniej temperatury(powyżej temperatury rekrystalizacji) struktura nie wykazuje utwardzenie jak przy zgniocie na zimno. Powoduje poprawę własności mechanicznych metalu oraz powstanie budowy włóknistej w obrabianym przedmiocie

12 KOROZJA METALI I ICH STOPÓW




1 Na czym polega korozja ? Wymień jej skutki


Korozją metali i stopów jest nazwane zjawisko ich niszczenia w wyniku elektrochemicznych lub chemicznych relacji z otaczającym środowiskiem Ze względu na typ relacji powodujących zniszczenie metalu lub stopu może być dokonany podstawowy podział korozji na elektrochemiczny i chemiczny

Skutki korozji

Postępująca korozja może powodować znaczne obniżenie własności mechanicznych i użytkowych maszyn urządzeń i elementów np. kotłów parowych , konstrukcji mostów Dotyczy to blisko 30% ogólnej liczby wyrobów z metalu i ich stopów Korozja powoduje również bardzo duże straty ekonomiczne wynikające np. z niszczeni rurociągów ,mostów ,statków Straty ekonomiczne bezpośrednio są związane z koniecznością dokonania wymiany uszkodzonych elementów maszyn wykorzystywania odpowiednich stopów odpornych na korozję lub stosowanie pokryć korozyjnych Około 7-10% ogólnej produkcji stali ulega zniszczeniu w wyniku tworzenia się zgorzeliny podczas operacji obróbki plastycznej Również 10% produkowanych na świecie metali i stopów ulega nieodwracalnemu zniszczeniu w wyniku korozji Do skutków korozji należy zaliczyć straty energetyczne i straty pracy ludzkiej związane z procesami naprawy

2 Jakie są zniszczenia korozyjne ?

Ze względu na wygląd zewnętrznych oględzin elementu i zmiany własności fizycznych spośród zniszczeń korozyjnych można wyróżnić pięć zasadniczych odmian :


  1. Korozja równomierna polega na niemal jednostajnym na całej powierzchni niszczenia metalu w miarę upływu czasu Metale lub stopy cechujące się szybkością korozji równomiernej nie większej niż 0.15 mm/rok mogą być stosowane na odpowiedzialne elementy części maszyn

  2. Korozja wżerowa charakteryzuje się zróżnicowaniem szybkości niszczenia metalu lub stopu w różnych obszarach jego powierzchni Stosunek największej głębokości wżerów do głębokości średniej nosi nazwę współczynnika korozji wżerowej Wkw

  3. Korozja selektywna polega na niszczeniu jednej lub kilku faz stopu ze znacznie większą szybkością od szybkości uszkadzania stopu (osnowy stopu) Wytrzymałość elementu ulega zmniejszeniu

  4. Korozja międzykrystaliczna przebiega główni na granicach ziarn metali lub stopów postępując z bardzo dużą prędkością Korozja ta powoduje katastrofalne zniszczenia w wyniku znaczne go zmniejszenia wytrzymałości bez wyraznie widocznych objawów

  5. Pęknięcia korozyjne powodowane są jednoczesnym działaniem środowiska korozyjnego i naprężeń rozciągających stałych lub zmiennych w przypadku gdy element metalowy zanurzony w środowisku korozyjnym jest poddawany zmiennym naprężeniom rozciągającym może ulegać korozji zmęczeniowej


3 Jak przebiega korozja elektrochemiczna ? Podaj czynniki ,które ją ułatwiają i utrudniają?

Korozja elektryczna przebiega w zupełnie innych warunkach niż korozja chemiczna Powstaje wówczas gdy w elektrolicie występuje różnica potencjałów

Może być niejednorodność chemiczna lub fizyczna na powierzchni metalu lub stopu spowodowana występowaniem w metalu obcych wtrąceń niejednorodności chemicznej w kryształach lub naprężeń Wiemy że w stopach zelaza głównym składnikiem stopowym jest węgiel albo w postaci grafitu lub cementytu Korozja stopu zawsze zaczyna się od jego powierzchni i na stycznośc z wilgocią Wiemy również że dwa różne metale zamrożone do roztworu jonów tworzą ogniwo Zatem na odkrytej powierzchni metalu (żelaza lub jego stopu) musi występować niezliczona ilość mikrogniw Zbiory atomów węgla lub cząsteczek cementytu stanowią w nich elektrody dodatnie natomiast atomy żelaza elektrody ujemne Warunkiem działania tych mikrogniw jest obecność elektrolitu do którego mogą przechodzić jony żelaz Jest nim woda deszczowa w której sa rozpuszczalne tlenki wegla azoty i siarki Również woda zawierająca sole spływające z gleb lub wprowadzona w okresie zimowym przez posypanie ulic solą mogą stanowić roztwór elektrolitu
Czynniki ułatwiające korozję elektrochemiczną:

a) przebywanie przedmiotów stalowych w ziemi –rurociągi

b) przebywanie metalu W środowisku wilgotnym –armatura wodociągowa

c) bliskość środowisk kwasowych i zasadowych

d) obecnośc tzw prądów błądzących (linie kolejowe)
Czynniki utrudniające korozję elektrochemiczną:

a)ochrona powierzchni metalu przed działaniem wilgoci

b) stosowanie powłoki ochronnej metalicznych i niemetalicznych

c) wprowadzanie do stali dodatków niklu chromu cynku magnezu

d) w miarę możliwości ograniczenia zawartości węgla

4 na czym polega polaryzacje ogniw korozyjnych oraz pasywacja metali i stopów

Polaryzacja ogniw korozyjnych :

Siła elektromotoryczna ogniwa utworzona przez połączenia dwóch elektrod jest równa ich potencjałów Siła ta jednak w miarę ogniwa maleje gdyż na powierzchniach jego elektrod zachodzą procesy przeciwstawiające się przepływowi prądu zwane polaryzacją ogniwa Przebieg polaryzacji zależy od rodzaju materiału elektrody skladu elektrolitu stężenia jonów wodorowych w elektrolicie oraz gęstości prądu Polaryzacja ogniw korozyjnych jest więc zjawiskiem pożytecznym gdyż zmniejsz intensywność niszczącego procesu korozji Polaryzacja ogniw zmniejsza usuwanie wodoru z katody stącania produktów korozji oraz odprowadzania tlenu do katody

Pasywacja metali i stopów

Pasywacja to wytwarzanie na powierzchni przedmiotów metalowych (cynkowych chromowanych niklowanych itp.) ciękiej antykorozyjnej błonki tlenków (lub innych związków) przez zanurzanie w odpowiednim roztworze Pasywacji samoczynnej pod wpływem powietrza ulega aluminium Niektóre metale w pewnych przypadkach nie ulegają korozji gdyż na ich powierzchniach

Powstaje cienka warstwa tlenków Metale takie nazywamy pasywnymi wprowadzenie do stopu metali łatwo się pasywujących w środowiskach utleniających powoduje pasywacje stopu pod warunkiem że dodatek stopowy nie utworzy odrębnej fazy lecz wejdzie w skład roztworu stałego

5 Na czym polega korozja gazowa?


Korozja gazowa zachodzi w wyniku bezpośredniego działania atmosfery gazowej na powierzchnie metalu Korozja gazowa występuje najczęściej wskutek działania tlenu czyli wspomnianego gazu metal Powstawanie

Warstwy korozyjnej rozpoczyna się od zaobserwowania gazu który następnie zostaje zdysocjowany dzięki powinowastwo do metalu lub w skutek podwyższania temp. Zdysocjowany gaz wchodzi w reakcję z metalu tworząc na jego powierzchni cienką warstwę związku chemicznego Pogrubienietej warstwy może nastąpić w skutek :



  • dyfuzji jonów metalu i ruchu elektronów od metalu do zewnętrznej powierzchni związku

  • dyfuzja cząsteczek tlenu do granicy faz –„metal – związek”

  • dyfuzja jonów do granicy „metal-związek” i jednocześnie ruchu elektronów w przeciwnym kierunku


6.Jakie są mechnizmy powstawania zgorzelin na czystych metalach i stopach

Mechanizm powstawania zgorzelin jest bardzo złożony .Zgorzelina jednofazowa


Powstaje wtedy , gdy w danej temperaturze ciśnienie , w którym zachodzi reakcja utleniania , jest mniejsza od prężności rozkładowej związku o wyższym stopniu utleniania. Preżnością rozkładową jest nazywane ciśnienie , w którym następuje samorzutny rozpad tego związku na wolny metal i utleniacz.

Zgorzelina zwarta wielofazowa powstaje na metalu , gdy w podwyższonej temperaturze metal tworzy z utleniaczem kilka związków trwałych termodynamicznie o różnym stopniu utleniania metalu .Złożonym przypadkiem jest tworzenie się zgorzelin na stopach metali , zwłaszcza wieloskładnikowych.

Procesom zachodzącym na granicach faz i związków tworzących zgorzelinę.

7.Jakie są zasady doboru składu chemicznego stopów odpornych na korozję?

Metale zawierające małe ilości zanieczyszczeń wykazują znacznie większą odporność przeciw korozji niż takie same metale zanieczyszczone w większym stopniu. Również wprowadzenie do metalu nieodpornego na korozję odpornych składników stopowych , tworzących z metalem roztwory stałe , zabezpiecza w znacznym stopniu stop przeciw agresywnym wpływom środowiska. Należą do nich w szczególności metale pasywne. Warunkiem nierdzewności jest także jednorodność struktury. Im więcej węgla w stali tym więcej musi być chromu , aby uzyskać strukturę ferrytyczną. Ulepszanie cieplne powoduje również zwiększenie odporności na korozję. Duża ilość węgla w stali w stosunku do ilości chromu , powoduje wydzielanie się na granicach ziarn austenitu węglików chromu , które sprzyjają korozji międzykrystalicznej. W celu dodaje się tytanu , który ma na celu związani węgla , by uniknąć tworzenia się węglików.


8.Na czym polega katodowa i protektorowa ochrona przed korozją?
Ochrona katodowa : Ochrona ta polega na polaryzacji zewnętrznym prądem metalu , na powierzchni którego występuje lokalne ogniwo korozji elektrochemicznej.

Ochrona protektorowa : Jest odmianą ochrony katodowej. Jeżeli zewnętrzna elektroda charakteryzuje się większym standardowym potencjałem utleniającym w szeregu napięciowym niż chroniony metal , nie trzeba stosować zewnętrznego zródła prądu stałego. Anoda taka zwana protektorową , którą zwykle stanowi magnez , cynk lub aluminium , wykazuje w stosunku do stali niewielką różnicę potencjałów.


9.Na czym polega ochrona anodowa metali i stopów przed korozją?
Metale przejściowe i ich stopy łatwo ulegające pasywacji mogą być skutecznie chronione , gdy są anodą , a ich potencjał osiąga wartość odpowiadającą obszarowi pasywnemu zgodnie z krzywą potencjostatyczną. Potencjał pasywny jest regulowany automatycznie za pomącą potencjostatu.
10.Na czym polega działanie inhibitorów dodawanych do środowisk korozyjnych?
Substancje te zmniejszają szybkość. Uniwersalnymi inhibtorami korozji są chromiany i dwuchromiany metali alkalicznych , które dodane do roztworu w małych ilościach hamują całkowicie korozję nie tylko żelaza , ale innych.Dla żelaza stosuje się inhibitory : kwaśny węglan sodowy lub kwaśny fosforan sodowy.Wyżej wymienione inhibitory działają hamująco na korozję w roztworach obojętnych lub słabo kwaśnych. W miarę wzrostu kwasowości roztworu działanie ich maleje , a przy dużym stężeniu pH przestaje działać.

Rozróżniamy inhibitory :



  1. anodowe : tlen , kwaśny węglan sodowy , chromiany , dwuchromiany , które zmniejszają korozję na skutek polaryzacji anody.

  2. Katodowe : kwaśny węglan wapniowy , siarczan cynkowy-polaryzują katodę.

  3. Koloidalne : żelatyna , dekstryna , kleje i inne związki organiczne zmniejszają korozję w środowiskach kwaśnych-znajdujące się w ich obecności kwasy rozpuszczają tylko tlenki metali , a nie same metale


11.Jakie są rodzaje powłok ochronnych stosowanych w celu zapobiegania korozji? Na czym polega ich działanie?
Rozróżniamy powłoki ochronne nakładane i wytwarzane.

a) Powłoki ochronne nakładane.

Zaliczamy tu zarówno powłoki niemetaliczne , otrzymywane przez malowanie , lakierowanie jak i metaliczne. Powłoki te nie tworzą z metalem żadnego związku chemicznego i wiążą się z nim tylko na drodze przylegania (adhezji). Jako powłok metalicznych używamy metali : nikiel , miedz , chrom , srebro , cyna , cynk , ołów , kadm , glin , złoto i platynę. Grubość powłoki wynosi 0,005 do 0,025 mm. Metody nakładania powłok metalicznych :


  1. Zanurzenie do stopionego metalu-stosuje się metale łatwotopliwe nie utleniające się zbyt łatwo , a więc cyna i cynk. Przy wyrobie blachy ocynkowanej , ocynowanej , bielenie naczyń miedzianych i mosiężnych.

  2. Natryskiwanie stopionego metalu za pomącą tzw pistoletu

  3. Nawalcowywanie , czyli tzw platerowanie polegające na zgrzewaniu grubej blachy metalowej z cienką blachą metalu ochronngo i następnie walcowaniu.

  4. Metody galwanotechniczne-warstwę metalu nakłada się pod działaniem prądu w kąpieli zawierającej odpowiednie sole metalu nakładanego , ( chromowanie , niklowanie ).

Do powłok nakładanych niemetalicznie zaliczamy farby olejne , lakiery tłuste szybkoschnące i piecowe , lakiery nitrocelulozowe i emalie szkliste.
b) Powłoki ochronne wytwarzane.

Mogą być metaliczne i niemetaliczne. Tworzą warstwę ochronną połączoną z metalem chronionym na drodze chemicznej. Powłoki metaliczne uzyskuje się metodami opartymi na dyfuzji metalu chroniącego w głąb materiału chronionego. Najważniejsze z nich to naglinowywanie i cynkowanie.

Wytwarzanie powłok niemetalicznych może następować na drodze chemicznej lub elektrochemicznej. Zaliczamy do nich :


  1. Oksydowanie polega na wytworzeniu na powierzchni stali tlenków żelaza ( czarny kolor ). Uzyskuje się to za pomocą rdzewienia albo też na gorąco w odpowiednich kąpielach.

  2. Parkeryzacja polega na wytworzeniu na powierzchni stali warstwy krystalicznej fosforanów żelaza. Uzyskuje się to w roztworze wodnym w temperaturze 100 stopni C. Warstwa otrzymana jest szara , porowata i wymaga dla utrwalenia impregnowania olejem lub odpowiednim lakierem.



13.1 Tworzywa sztuczne:

Co to są tw szt ?Skład tw szt.

Tw szt jest to grupa materiałów , których głównym składnikiem są związki wielocząsteczkowe , naturalne lub syntetyczne.Tw szt mogą być otrzymywane z czystego polimeru (np. poli(metakrylan metylu ) , polistyren ,polietylen )z kopolimerów lub z mieszanek polimerów . Często otrzymuje się je z polimerów modyfikowanych chemicznie (np. przez hydrolizę ), fizykochemicznie (np. przez degradację )lub przez dodatek takich substancji jak: plastyfikatory ,wypełniacze ,stabilizatory oraz barwniki i pigmenty . Tw szt potocznie zwane są plastikami lub masami plastycznymi .

13.2 Podaj postacie handlowe tw sztucznych.

Postaciami handlowymi tw sztucznych są:



  • teflon(politetrafluoroetylenu)

  • nylon(wyroby poliamidowe)

  • celofan(polski produkt ma nazwę tomofan)

  • celuloid

  • galalit

  • bakelit

  • guma

  • lateks

  • ebonit

  • PCW(polichlorek winylu)

  • żywice akrylowe(pleksiglas)

  • polieten(polietylen)

  • polipropen(polipropylen)

  • polistyren

13.3 Jak sklasyfikowano tw szt? Klasyfikacja chem. I technologiczna.

Za podstawową klasyfikację przyjmuje się zachowanie tworzyw pod wpływem ogrzewania. Rozróżnia się tw. Termoplastyczne (termoplasty) i duroplasty ,które dzielą się na termoutwardzalne i chemoutwardzalne. Natomiast podział tworzyw wg. głównego ich składnika jest następujący: polialkeny, polistyren ,polimery , poliwęglany.



13.4 W jaki sposób otrzymuje się polimery?

Polimer powstaje w skutek procesów polimeryzacji oraz polikondensacji.

Polimeryzacja polega na takim łączeniu się merów (najmniejszych powtarzających się elementów w łańcuchu polimeru), przy którym nie ma żadnych produktów ubocznych.

Powstawaniu wiązania między merami towarzyszy zwykle rozerwanie wiązania podwujnego. Typowy przykład takiej reakcji stanowi polimeryzacja etenu.



Polikondensacja to drugi typ reakcji doprowadzającej do powstania związków wielkocząsteczkowych . Zasadniczą cechą określającą polikondensację jest powstanie w niej prostego produktu ubocznego , najczęściej wody. Tak się dzieje w wypadku tworzenia się polisacharydów z cukrów prostych lub polipeptydów z aminokwasów .



    1. Wymień przykłady zastosowań tw szt.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat związki te dzięki swoim własnością stały się niemal wszechobecne. Rezygnacja z nich spowodowałaby zniknięcie sporej części ubrań , prawie całego sprzętu gosp. domowego, a także unieruchomienie samochodów i samolotów.

Guma to przykład tw szt produkowanego na bazi kałczuku a mający zastosowanie w prod opon, dętek, itd.

Ebonit (powyżej 30% siarki w procesie wulkanizacji ) ma zastosowanie do sprzętu elektronicznego , wykładzin i aparatury chem.

Celuloid znalazł duże zastosowanie w produkcji zabawek , piłeczek pingpongowych , drobnej galanterii i przyborów kreślarskich.

Galalit nazywany również sztucznym rogiem stosowano do wyrobu ozdobnej galanterii .

Teflon używa się do wyrobu łożysk bezsmarowych , uszczelek oraz do pokrywania metalowych części żelazek i naczyń kuchennych.


14 Materiały i produkty spiekane.

Na czym polega metalurgia proszków?


Metalurgią proszków nazywamy metodę wytwarzania metali z ich proszków bez przechodzenia w stan ciekły. Połączenie ze sobą oddzielnych ziarn proszków w jednolitą masę następuje podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej. Najczęściej spiekanie proszków stosuje się wtedy, gdy topnienia i odlewania zawodzą. Z tego powodu metodami metalurgii proszków wytwarzamy:

  1. metale trudnotopliwe (np. wolfram, molibden, tantal);

  2. spieki metali, a czasem niemetali, które wykazują znaczne różnice temp. topnienia;

  3. materiały porowate na łożysko samosmarujące;

  4. materiały, które w stanie ciekłym są gęstopłynne i trudne do odlewania (np. materiały na specjalne magnesy trwałe).


14.3Jakie są metody metalurgii proszków w masowej produkcji wyrobów ze stali i metali nieżelaznych?

  1. metody mechaniczne:

  1. mielenie;

  2. rozpylanie;

  1. metody chemiczne:

  1. redukowanie związków chemicznych w podwyższonej temp.

  2. redukcja stopionych soli;

  3. wytwarzanie węglików

  1. metody fizykochemiczne:

    1. metoda karbonylkowa

    2. metoda elektrolityczna;

    3. dysocjacja termiczna;

    4. metody specjalne.


14.4Czym się charakteryzują węglikostale i węgliki spiekane?

Węglikostale spiekane- do produkcji węglikostali są wykorzystywane głównie węgliki tytanu (TiC). Węglikostale są produkowane dwoma sposobami. Pierwszy polega na uzyskaniu przez spiekanie porowatego szkieletu z proszków węglika tytanu i następnie nasycanie szkieletu cieczą stałą. Można je również uzyskać klasycznymi metodami metalurgii proszków przez mieszanie proszków TiC i proszków odpowiednich stali, prasowanie i następnie spiekanie.

Materiały te należą do najdroższych tworzyw narzędziowych.



Węgliki spiekane- produkowane bezpośrednio w postaci płytek i płytek wieloostrzowych stosuje się je jako nakładki do łączonych narzędzi spawających i tnących, narzędzi dla górnictwa, matryc do celów metalurgii proszków, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno. Węgliki spiekane wytwarza się trzema metodami- wielostopniową, skróconą lub jednostopniową. Węglików spiekanych nie poddaje się obróbce cieplnej, nie nadają się również do obróbki plastycznej i mechanicznej, polegającej na toczeniu i frezowaniu.
14.5 Wymień i scharakteryzuj grupy spiekanych materiałów narzędziowych.

  1. Stale i cermetale oparte na węglikach metali przejściowych oraz cermetale oparte na azotkach lub mieszankach azotków i węglików metali przejściowych.

  2. Materiały ceramiczne zawierające głównie Al2O3 i Si3N4, ewentualnie z dodatkiem tlenków innych pierwiastków.

  3. Materiały mieszane- ceramiczno – węglikowe- zawierające zarówno Al2O3 oraz Si3N4, jak i węgliki metali przejściowych z ewentualnym dodatkiem tlenków lub azotków innych pierwiastków.

  4. Supertwarde materiały spiekane- w tym polikrystaliczny syntetyczny diament i azotek boru (BN) o regularnej sieci przestrzennej zwanej borazonem.


14.6Czym się charakteryzują spiekane materiały odporne na korozję, żaroodporne i żarowytrzymałe?

Odporne na korozję- wytwarzane metodami metalurgii proszków. Materiały te umożliwiają stali o bardzo małym stężeniu węgla, bardzo trudnych do otrzymania metodą konwencjonalną.

Żaroodporne i żarowytrzymałe- liczną grupę grupę spieków stanowią kompozyty ceramiczno –metanowe. Materiałami ceramicznymi są zwykle tlenki, węgliki, krzemki lub borki. Powodują one zwiększenie odporności na działanie wysokiej temperatury i niewrażliwość własności wytrzymałościowych na zmiany temp. żaroodporność, dużą twardość i odporność na ścieranie w wysokiej temp. Jako materiały żaroodporne mogą być stosowane węgliki spiekane oraz tlenki spiekane. Do omawianej grupy materiałów należą również metale umacniane dyspersyjnie przez obcą fazę twardą i żaroodporną, jak np.: wolfram spiekany z niewielkim dodatkiem tlenku sodu, wapnia lub glinu, dwutlenku krzemu albo dwutlenku toru, zapobiegające nadmiernemu rozrostowi ziarn.
14,2 Czym się charakteryzuje proces technologiczny wyrobów wytworzonych metodami metalurgii proszków?

Przebieg procesów technologicznych zależy od własności fizycznych i chemicznych materiałów używanych do produkcji , jak np.: wielkość i kształt ziarna, stan powierzchni, stopień zanieczyszczenia, sypkość, prasowalność w znacznym stopniu decydują o doborze warunków procesów wytwarzania przedmiotów użytkowych.



Własności chemiczne- proszki metali stosowane do wyrobu przedmiotów użytkowych powinny się odznaczać znaczną czystością. Rodzaj i postać zanieczyszczeń są uzależnione od czystości surowców wyjściowych oraz metody wytwarzania proszków.

Własności fizyczne- pod mianem własności fizycznych można rozumieć własności pojedyńczych ziarn lub wytworzonyhc z nich mas. Dla pojedyńczych ziarn charakterystyczne są kształt i wielkość.



1   2   3   4   5   6


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna