Jakie są podstawowe własności metali i stopów ?



Pobieranie 472,16 Kb.
Strona6/6
Data14.02.2018
Rozmiar472,16 Kb.
1   2   3   4   5   6

zestaw 15


1.Definicja drewna.

Pod względem budowy i własności drewno jest materiałem niejednorodnym. Na przekroju poprzecznym widoczne są gołym okiem ułożone współśrodkowo słoje roczne oraz w niektórych gatunkach- promienie rdzeniowe, biegnące od rdzenia do obwodu pnia.

Na przekroju podłużnym stycznym do słojów, tj. na tzw. Odłupie, słoje roczne są widoczne w postaci linii eliptycznych i parabolicznych. Zależnie od szerokości słoja można odróżnić drewno wąskosłoiste od szerokosłoistego. Na przekroju poprzecznym i podłużnym można niekiedy w starszych drzewach zaobserwować w środkowej części przekroju obszar ciemniej zabarwiony. Jest to tzw. twardziel, która nie zawiera już żywych komórek. Ta część pnia nie bierze udziału w procesach przewodzenia wody i w gromadzeniu materiałów odżywczych. Otaczający twardziel obszar o zabarwieniu jaśniejszym nazywa się bielem.

Związki żywiczne zawarte w twardzielu w znacznym stopniu wpływają na twardość drewna.

Oprócz związków żywicznych w twardzielu występują garbniki, niekiedy alkaloidy i węglowodany. Wpływają one na zmniejszenie kurczliwości twardzieli. Barwniki, które gromadzą się również w twardzieli, powodują jej ciemnienie. Powstawanie twardzieli jest zjawiskiem korzystnym z technicznego punktu widzenia, ponieważ twardziel ulega naturalnej impregnacji, która czyni drewno trwalszym i bardziej wytrzymałym.
2. Podział własności drewna.

Własności drewna można podzielić na fizyczne, chemiczne i mechaniczne.

Własnościami fizycznymi nazywamy ta cechy drewna, które występują pod wpływem czynników zewnętrznych nie zmieniających jego składu chemicznego ani nie naruszających całości materiału. Jako główne cechy fizyczne należy wymienić: wygląd drewna, zapach, wilgotność, gęstość, własności cieplne, własności akustyczne , własności elektryczne.

Własności chemiczne. Głównymi składnikami chemicznymi drewna są węgiel w ilości 48%, tlen i azot około 44%, wodór 6% i ponadto składniki o charakterze mineralnym. Wszystkie te składniki występują w drzewie w postaci skomplikowanych związków organicznych, które pod wpływem różnych czynników zewnętrznych mogą ulegać zmianom. Jako najważniejsze należy wymienić celulozę, ligninę, hemocelulozę, żywicę, garbniki oraz gumę.



3. Własności mechaniczne drewna.

Wytrzymałość drewna na zginanie, ściskanie, skręcanie, ścinanie, twardość oraz udarność bada się w taki sposób jak metali. Ponadto niekiedy określa się wytrzymałość drewna na rozłupywanie.

Wielki wpływ na wytrzymałość ma wilgotność drewna. Drewno całkowicie suche wykazuje największą wytrzymałość. W miarę wzrostu wilgotności do stanu nasycenia wytrzymałość bardzo szybko maleje. Dalszy wzrost wilgotności ponad stan nasycenia nie powoduje już zmiany własności wytrzymałościowych. W związku z tym ustala się dla celów pomiarowych wilgotność normalną, przy której należy wykonywać pomiary. Najczęściej jako wilgotność bezwzględną normalną przyjmuje się15%.

Drewno pochodzące z różnych gatunków drzew poddaje się zazwyczaj obróbce mechanicznej mającej na celu nadanie mu kształtu najdogodniejszego do dalszego zastosowania.

Spośród zasadniczych gałęzi przemysłu drzewnego zajmujących się wytwarzaniem półfabrykatów z surowców drzewnych na pierwszym miejscu należy wymienić tartacznictwo, które przerabia największe ilości drewna na deski, bale, listwy, belki i inne.

4. Metody wytwarzania materiałów drzewnych.

Wyrób trocin. Drewno przetarte czyli tarcica, jest ograniczone płaszczyznami, które mają odpowiednie nazwy. Płaszczyzną szerszą-równolełą-do osi klody i bliższą rdzenia, nazywa się płaszczyzną prawą i licem. Po przeciwległej stronie, bliższej obwodu pnia, znajduje się płaszczyzna zwana lewą lub przeciwlicem. Węższe płaszczyzny równoległe do osi kłody nazywają się bokami, a prostopadłe do tego kierunku – czołami. Płaszczyzny przecinające się wzajemnie tworzą krawędzie tarcicy. Tarcicę dzieli się na obrzyzaną po jednorazowym przetarciu ( uzyskany wówczas produkt ma boki nie obrobione piłą ) oraz tarcicę otrzymaną po dwukrotnym przetarciu , której wszystkie płaszczyzny są obrobione.

Wyrób oklein. Okleiną ( fornirem ) nazywa się arkusze drewna grubości nie przekraczającej 1 mm, służące do oklejenia mebli wykonanych z mniej szlachetnych gatuków drewna. Zależnie od sposobu wytwarzania rozróżniamy okleiny cięte, łuszczone i tarte. Najlepsze wyniki otrzymuje się dzięki cięciu oklein. Jest to metoda ekonomiczna, a otrzymany produkt odznacza się pięknym rysunkiem. Kłody drewna przeznaczonego na okleiny przecina się na tartaku na ćwiartki lub połowizny . Drewno w normalnym stanie jest twarde i łamliwe. Aby umożliwić skrawanie bardzo cienkich warstw drewna, należy je uprzednio zmiękczyć. W tym celu połowizny i ćwiartki poddaje się w ciągu kilkudziesięciu godzin wpływowi pary wodnej w szczelnie zamkniętych komorach. W taki sposób przygotowane drewno poddaje się skrawaniu. Otrzymane okleiny są następnie suszone w specjalnych suszarniach.

Okleiny łuszczone otrzymuje się ze zmiękczonego w gorącej wodzie drewna na maszynach zwanych łuszczarkami. Na łuszczarce obraca się wałek skrawanego drewna zwany wyrzymkiem. Nóż odcina po spirali cienki arkusz okleiny, która spływa między nożem a listwą. W miarę zmniejszania się średnicy wyrzynka zarówno nóż, jak i listwa przesuwają się ku środkowi obracającego się wałka.

Trzeci sposób polega na przecinaniu kłody drewna na tartakach taśmowych. Otrzymuje się wówczas cienkie deseczki. Niestety, przy tej produkcji ilość odpadu sięga często 80%.

Wyrób sklejek. Sklejka to płyta, stosunkowo niewielkiej grubości, złożona z kilku sklejonych ze sobą warstw cienkich arkuszy drewna. Włókna tych warstw krzyżują się pod kątem 90.Do wyrobu sklejki używa się drzewa łuszczonego metodą opisaną przy omawianiu wyrobu oklein. Otrzymywane z łuszczarki długie arkusze poddaje się suszeniu w suszarniach komorowych lub innych. Suche arkusze skleja się następnie klejemi albuminowymi, kazeinowymi lub bakelitowymi. Klejenie odbywa się w prasach składających się z kilkunastu płyt ogrzewanych zazwyczaj parą. Między tymi płytami prasuje się kilkanaście arkuszy sklejki w ciągu kilkunastu minut pod ciśnieniem do 1Mpa. Po wyjęciu sklejka jest poddawana zabiegom wykańczającym.

Wyrób płyt z odpadów. Płyty pilśniowe produkuje się z rozdrobnionych odpadów drzewnych, słomy, odpadów lnu i innych odpadów pochodzenia roślinnego. Rozdrobniony surowiec po zmieszaniu z różnymi wiążącymi substancjami chemicznymi jest prasowany w arkusze. Płyty izolacyjne ( suprema ) są produkowane z wełny drzewnej ( wiórki ) oraz mleka cementowego z dodatkiem chlorku wapnia. Używane są w budownictwie jako izolacja cieplna, odznaczają się dużą trwałością.

Ksyloit składa się z trocin, mączki drzewnej, talku, mączki azbestowej, magnezytu oraz chlorku magnezu i farby. Odznacza się dużą trwałością oraz elastycznością i estetycznym wyglądem.

Płyty tzw. szwedzkie wytwarzane są ze wszelkiego rodzaju odpadów drzewnych oraz łodyg różnych roślin bardzo dokładnie rozdrobnionych mechanicznie. Masa drzewna jest wiązana substancją kleistą, która w podwyższonej temp. zastyga.

15.5 Podaj sposób zabezpieczenia drewna przed zniszczeniem.

-Liczne czynniki wpływające na niszczenie drewna mogą mieć charakter fizyczny chemiczny lub biologiczny. Trwałość drewna można znacznie zwiększyć za pomocą różnych zabiegów, które czynią je bardziej odpornym na szkodliwe działanie otoczenia.

Najczęściej stosowaną metodą mającą na celu zwiększenie trwałości drewna jest pokrywanie powłokami ochronnymi. Drewno budowlane maluje się różnego rodzaju farbami, olejami lub pokrywa się je lakierami celulozowymi. Drewno można również chronić przed niebezpieczeństwem pożaru. W tym celu pokrywa się je specjalnymi powłokami przeciwpożarowymi. Powłoki przeciwpożarowe nie mogą wpływać ujemnie na trwałość drewna, nie mogą również działać szkodliwie na organizm ludzki. Jako warstwy przeciwpożarowe stosuje się liczne substancje chemiczne, np.: chlorki, węglany lub związki amonowe, które w podwyższonej temp. wydzielają niepalne gazy lub pary, [CO2, NH3]. Niekiedy drewno powleka się wapnem gaszonym lub szkłem wodnym, które w wysokiej temp. tworzą na powierzchni drewna niepalną powłokę.

Przed wpływem czynników atmosferycznych i biologicznych chroni się niekiedy drewno metodą nasycania, tj. impregnowania. Nasycenie drewna bywa stosowane do podkładów kolejowych oraz słupów telefonicznych, energetycznych.

Jako substancje przeciwgnilne stosuje się: wodne roztwory fluorku sodu, chlorku sodu, chlorku cynku i substancje antyseptyczne organiczne, jak np.: karbolineum, olej kreozotowy, smolę drzewną, pochodne fenolu i substancje antyseptyczne mieszane, w których skład wchodzą antyseptyki organiczne i nieorganiczne.


    1. Omów mechaniczną obróbkę drewna.

Obróbka mechaniczna drewna polega głównie na skrawaniu wykonywanym ręcznie odpowiednimi narzędziami lub mechanicznie z zastosowaniem maszyn.

W obróbce mechanicznej drewna stosuje się szereg sposobów skrawania, najczęściej: przerzynanie, struganie, dłutowanie, wiercenie, frezowanie i toczenie.

Połączenia części drewnianych stosuje się często jako klejone. Do klejenia używa się często klejów gorących i zimnych. Klejami używanymi na gorąco są najczęściej tzw. Kleje stolarskie z odpadków garbarskich lub kości. Najczęściej stosowanym jest klej kazeinowy.

W celu przygotowania kleju moczy się kazeinę w chłodnej wodzie następnie dodaje mleka wapiennego, które powoduje rozpuszczenie kazeiny w wodzie. W celu nadania przedmiotom estetycznego wyglądu poddaje się je obróbce wykańczającej: wygładzanie, gruntowanie, szpachlowanie, malowanie, lakierowanie i politurowanie.



    1. Podaj definicję szkła.

Szkło-bezpostaciowe ciało stałe mające strukturę przechłodzonej cieczy; potocznie materiały otrzymywane w wyniku przechłodzenia stopniowych surowców tzw. szklarskich[gł. piasek kwarcowy, boraks, skalenie oraz np.: związki litowców wapniowców, ołowiu, cynku], i są przezroczyste, źle przewodzą ciepło i elektryczność, kruche, odporne na działanie kwasów [z wyjątkiem fluorowodorowego], dają się formować [wydmuchiwanie, wyciąganie, walcowanie].

    1. Wymień surowce do produkcji szkła.

Surowce do wytwarzania szkła można podzielić na szkłotwórcze, modyfikujące, specjalne. Surowce szkłotwórcze to głównie:S2O2, P2O5, B2O3. Tworzą one tzw. więźbę szkła.

Zadaniem surowców modyfikujących jest rozluźnienie sieci przestrzennej szkła, co w istotny sposób zmienia jego własności. Do surowców tych zalicza się Na2O, K2O, Zi2O, CaO, MgO, BaO, PbO, ZnO. Surowce specjalne to liczne związki do zabarwiania szkła, przyspieszanie topnienia oraz klarowanie szkła.



16. PODSTAWOWE MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

16.1. Podział stali stopowych.

Jeżeli zawartość przynajmniej jednego składnika stopowego w stali osiągnie podaną niżej umowną graniczną wartość lub ją przekroczy, taką stal nazywamy stopową. Dla poszczególnych pierwiastków ustalono następujące wartości: Mn - 0,8%, Si - 0,4%, Ni - 0,3%, Cr - 0,3%, W - 0,2%, Co - 0,2%, Cu - 0,2%, Al. Ilości składników stopowych wprowadzanych do stali mogą niewiele lub znacznie przekraczać ilości uznane za graniczne. W pierwszym przypadku stale nazywamy niskostopowymi, a w drugim - stalami wysokostopowymi. Wartości graniczne rozdzielające stale niskostopowe od wysokostopowych są różne dla różnych stali. Jeżeli w stali oprócz węgla występują jeden lub więcej składników stopowych, znajduje to odpowiedni wyraz w nazwie stali, np. stal chromowa, stal niklowa, stal niklowo-chromowa, stal manganowo-chromowa lub stal manganowo-chromowo-krzemowa. W zależności od zastosowania rozróżnia się stale:

• konstrukcyjne stopowe;

• narzędziowe stopowe;

• o szczególnych własnościach stopowe.

Do stali konstrukcyjnych zaliczamy tylko te gatunki, które są przeznaczone do wyrobu części maszyn i urządzeń pracujących w zwyk-łych warunkach, tj. w temperaturze nie wywołującej zmiany własności wytrzymałościowych (zwykle około 300°C) oraz w środowiskach nie działających szkodliwie na materiał tych cześci.

Dla stali konstrukcyjnych stopowych stosuje się zawsze obróbkę cieplną lub cieplnochemiczną.

16.2. Scharakteryzuj stale konstrukcyjna stopowe.

Stale konstrukcyjne stopowe do nawęglania.

Stale konstrukcyjne stopowe są objęte normą PN-72/H-84030. W stalach tych zawartości fosforu t siarki nie mogą przekraczać 0,035% Znak stali konstrukcyjnych stopowych składa się z liczby dwucyfrowej, oznaczającej zawartość węgla w stali w setnych częściach procentu, i symboli literowych, oznaczających składniki stopowe. Liczby występujące po symbolach składników stopowych oznaczają zawartość tych składników w stali zaokrągloną do l%. Jeżeli zawartość składnika stopowego jest zbliżona do 1%, to po symbolu składnika nie podaje się cyfry oznaczającej jego zawartość. Składniki stopowe stali oznacza się następującymi symbolami literowymi: F-wanad, G-mangan, H-hrom, J-aluminium, M-molibden, N - nikiel, S - krzem, T- tytan.Wobec tego np. stal oznaczona symbolem 18H2N2 zawiera około 0,20% węgla, około 2% chromu i około 2% niklu. Stale przeznaczone do nawęglania powinny zawierać mało węgla, najwyżej 0,23°/o. Jako składniki stopowe wprowadza się do stali składniki, które tworzą z węglem węgliki, jak np. chrom, mangan, molibden, aluminium i wanad. Niektóre z nich mogą wywierać ujemny wpływ na. własności stali, jak np. mangan, sprzyjający rozrostowi ziarna. Tego rodzaju szkodliwym wpływom zapobiega się przez wprowadzenie do stali dodatków stopowych, których działanie usuwa niepożądany wpływ innych składników stopowych. Rozrostowi ziarna zapobiega chrom, który występuje we wszystkich stalach do nawęglania. W stalach tych należy unikać składników. Które ułatwiają grafityzację, jak krzem i aluminium. W stalach stopowych do nawęglania dzięki zawartości składników stopowych osiąga się dużo lepsze własności wytrzymałościowe niż w stalach węglowych. Dotyczy to głównie rdzenia, który prócz dużej wytrzymałości odznacza się znaczną dągliwością. Z tego powodu ze stali stopowych do nawęglania wykonuje się bardzo obciążone, części maszyn, np. silniki lotnicze lub pewne mechanizmy pojazdów silnikowych, które ze względu na charakter pracy muszą mieć znaczną wytrzymałość na zmęczenie i dużą odporność na ścieranie. Norma PN-72/H-84030 określa 12,gatunków różnych stali stopowych do nawęglania. Najczęściej stosowane są w Polsce do nawęglania stale chromowe, chromowo-manganowe, chromowo-manganowo-molibdenowe i chromowo-niklowe.

Stale konstrukcyjne stopowe do azotowania.

Stale konstrukcyjne do azotowania ujęto normą PN-72/H-84030. Są to stale zawierające węgiel w ilości 0,35-0,42% oraz składniki stopowe, które wiążą się z azotem, tworząc bardzo twarde azotki. Składnikami azotkotwórczymi w stalach są: chrom, molibden i aluminium oraz wanad i tytan. Przed azotowaniem przeprowadza się hartowanie i wysokie odpuszczanie stali. Ma to na celu podwyższenie własności wytrzymałościowych rdzenia. Ulepszenie cieplne można przeprowadzić tylko przed azotowaniem, bo po azotowaniu hartowanie zniszczyłoby skutki poprzedniego procesu. Azotowanie nadaje dużą twardość tylko warstwie zewnętrznej.

Stale stopowe konstrukcyjne do ulepszania cieplnego.

Stale stopowe konstrukcyjne do ulepszenia cieplnego są objęte normą PN-72/H-84030. Zawierają one 0,20-0,55% węgla oraz w niewielkich ilościach mangan, krzem, chrom, nikiel i inne. Obróbka cieplna tych stali polega na ich hartowaniu z odpowiedniej dla każdego rodzaju temperatury oraz na odpuszczaniu w temperaturze około 600°C. Celem jej jest poprawienie w pewnym stopniu własności wytrzymałościowych i zachowanie dobrej odporności na uderzenia. Spośród wielu stali konstrukcyjnych stopowych przeznaczonych do ulepszania cieplnego najczęściej stosuje się w praktyce stale: manganowe, krzemowo-manganowe, chromowo-molibdenowe, chromowo-molibdenowo-wanadowe, chromowo-manganowo-krzemowe, chromowo-niklowe oraz chromowo-molibdenowe. Niektóre stale wysoko odpuszczone, zawierające chrom i nikiel, wykazują przy powolnym chłodzeniu zmniejszenie udarność. Stal staje się raniej odporna na uderzenie niż po chłodzeniu szybkim po odpuszczeniu. Zjawisko to nazywa się kruchością odpuszczania. Można je przedstawić na wykresie, ilustrującym zmiany udarności w zależności od temperatury odpuszczania. Sledząc przebieg zmian udarnośd przy powolnym chłodzeniu (linia pełna) dostrzega się pierwsze minimum udarnośd w temperaturze około 350°C i drugie około 550°C. Zmniejszenie udarnośd, czyli kruchość w niższej temperaturze, jest spowodowana przemianą austenitu szczątkowego w martenzyt, który jest bardziej kruchy niż austenit. Kruchości tej nie da się uniknąć.

16.3. Scharakteryzuj stale narzędziowe stopowe

Podział stali stopowych dokonuje się w zalezności od ich zastosowania. W grupie stali stopowych rozróżnia się stale do pracy na zimno, do pracy na gorąco oraz szybkotnące. Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno - oprócz różnych składników stopowych - zawierają większe ilości węgla, zwykle około 1%, niekiedy więcej. Tylko niektóre stale tego typu zawierają około 0,5% C. Głównymi składnikami stali narzędziowych stopowych do pracy na zimno są chrom, wolfram i wanad oraz - w pewnych przypadkach - krzem i mangan. Zawartość siarki i fosforu nie powinna przekraczać 0,03% każdego z tych szkodliwych zanieczyszczeń. Ze względu na rodzaj pracy stali narzędziowych stopowych przeznaczonych do pracy na zimno można je podzielić na trzy grupy. Pierwszą, największą, grupę stanowią stale przeznaczone na narzędzia skrawające, drugą - stale na narzędzia do obróbki plastycznej, a trzecią - stale na przyrządy pomiarowe. Stale stopowe narzędziowe do pracy na gorąco powinny się odznaczać dużą twardością, która nie zmniejszałaby się nadmiernie w miarę wzrostu temperatury, odpornością na uderzenia, odpornością na częste zmiany temperatury, dużą przewodnością cieplną i małą rozszerzalnością podczas nagrzewania. Równoczesne spełnienie wszystkich wymagań dotyczących stali na narzędzia do pracy na gorąco jest niemożliwe. Z tego powodu w praktyce trzeba się zadowolić spełnieniem najważniejszych, zapewniających prawidłową pracę narzędzi. Za najważniejsze uważa się wymagania dotyczące twardości i plastyczności stali. Większość stali do pracy na gorąco zawiera średnie ilości węgla (0,4-0,6%) oraz chrom, wolfram, molibden, wanad, nikiel, mangan i krzem. Narzędzia, które pracują udarowo, należy wykonywać ze stali o mniejszej hartowności, gdyż plastyczny rdzeń lepiej znosi nagie obciążenia. Z tego powodu na narzędzia tego typu należy stosować stale o mniejszej zawartości składników stopowych i większej zawartości węgla. Natomiast narzędzia pracujące przy nacisku wzrastającym powoli należy wykonywać ze stali, które przehartowują się na wskroś, a więc stali o większej zawartości składników i mniejszej zawartości węgla.


16.4. Scharakteryzuj stałe i stopy żelaza o szczególnych własnościach.

Stale o specjalnych własnościach fizycznych i chemicznych zawierają zwykle duże ilości składników stopowych. W tej grupie stali wymienia się stale odporne na korozję (nierdzewne i kwasoodporne), stale żaroodporne i żarowytrzymałe i inne - o specjalnych własnościach.

Stale odporne na korozję zawierają znaczną ilość chromu - do 12%. Są odporne na korozję atmosferyczną, na działanie wód naturalnych, pary wodnej, roztworów alkalicznych i rozcieńczonych kwasów organicznych. Odporność na agresywne działanie środowiska wzrasta ze wzrostem gładkości powierzchni. Przedmioty wykonane z niektórych stali nierdzewnych ulegają czasem korozji, gdy ich powierzchnia nie jest gładka. Stale nierdzewne poddaje się przesycaniu, zależnie od składu chemicznego w zakresie temperatury 950-1100°C. Długotrwałe wygrzewanie tych stali w podwyższonej temperaturze ma na celu rozpuszczenie węglików chromu w ferrycie, co przyczynia się do wzrostu odporności na korozję.

W stalach kwasoodpornych głównymi składnikami stopowymi są chrom i nikiel. Zawartość chromu jest większa niż w stalach nierdzewnych i wynosi 16-20%, a ilość niklu zawiera się w granicach 8-12%. Ilość węgla jest w tych stalach niewielka i nie przekracza na ogół 0,2%. Większość stali kwasoodpornych należy do stali o międzynarodowym znaku 18/8. Pierwsza z liczb określa procentową zawartość chromu, a druga - niklu. Stale kwasoodporne poddaje się przechładzaniu od temperatury 1100°C w wodzie. Ich główne zastosowanie to budowa aparatury chemicznej narażonej na działanie kwasów. Większość tych stali daje się spawać.

Stale żaroodporne. Przez żaroodporność rozumie się odporność materiału na utlenianie w wysokiej temperaturze. Materiały żaroodporne nie odpowiadają specjalnym wymaganiom pod względem wytrzymałości, mogą więc być stosowane jedynie na części nie pracujące pod większym obciążeniem. Stale o specjalnym składzie chemicznym stają się żaroodporne w wyniku tworzenia się na ich powierzchni warstwy tlenków, które następnie nie dopuszczają tlenu do głębszych warstw stali. Szybkość narastania warstwy utlenionej zależy głównie od jej budowy krystalicznej oraz od temperatury, w jakiej odbywa się proces utleniania. Metale tworzące tlenki - o budowie skomplikowanej i zwartej - trudniej ulegają utlenianiu niż metale, których tlenki mają budowę prostą i porowatą. Najczęściej stosuje się żaroodporne stale chromowe lub chromowe z dodatkiem niklu, krzemu, aluminium lub tytanu. Stale tego typu są zazwyczaj poddawane obróbce cieplnej, polegającej na przesycaniu od odpowiedniej dla każdej stali temperatury (na ogół 800-1000°C). Własności wytrzymałościowe tych stali w temperaturze przekraczającej 500°C ulegają obniżeniu, jednocześnie polepszają się własności plastyczne. Stale żaroodporne dzieli się na dwie grupy. Pierwszą stanowią stale odporne do 900°C, a drugą - odporne do 1100°C. Stale pierwszej grupy zawierają chrom do około 14% i ponadto - w mniejszych ilościach krzem, aluminium lub molibden. Zawartość węgla nie przekracza 0,37%. Z wyjątkiem stali zaworowych, w których ilość węgla dochodzi do 0,57%. Stale drugiej grupy zawierają większe ilości chromu, zazwyczaj 20-28% i niklu 10-20%, ponadto mangan, krzem, niekiedy wolfram oraz molibden.


16.5. Przedstaw ogólną charakterystykę żeliw stopowych.

Przedstaw ogólną charakterystykę żeliw stopowych.

Istnieje kilkadziesiąt gatunków żeliw stopowych. Najczęstszymi dodatkami stopowymi są chrom, nikiel, molibden, mangan, krzem, wolfram, miedź, wanad, tytan, antymon. Żeliwa te dzielą się na niskostopowe (zawartość składników stopowych do 3%), sredniostopowe (3-20% składników stopowych) i wysokostopowe (pow. 20% składników stopowych). Z żeliwa niskostopowego wykonuje się części maszyn o podwyższonych własnościach mechanicznych, dobrej odporności na ścieranie itp., na przykład części do silników, takie jak tuleje silnikowe, pierścienie tłokowe, bloki i głowice silników, koła zębate. Z żeliw średniostopowych i wysokpstopowych wykonuje się części pracujące w ciężkich warunkach. W związku z tym powinny się one charakteryzować takimi cechami, jak żaroodporność, kwaso- i ługoodporność, odporność na ścieranie w podwyższonych temperaturach.

Żeliwo stopowe zawiera chrom, nikiel, aluminium, molibden, mangan, miedź i tytan. Przez zastosowanie odpowiednich dodatków można otrzymać żeliwa odznaczające się odpornością na ścieranie, korozję, wysoką temperaturę lub działanie różnego rodzaju chemikaliów. Gatunki żeliw stopowych (krzemowe, aluminiowe, chromowe, wysoko manganowe, niklowe i inne) są podane w PN-88/H-83144.

Żeliwo stopowe jest stosowane do budowy aparatury chemicznej i kotłowej o podwyższonych właściwościach wytrzymałościowych, termicznych (żaroodporne) lub chemicznych (kwasoodporne) itp.

Żeliwa chromowe zawierają oprócz chromu, krzem i mangan i są stosowane na odlewy: tulei cylindrowych, bloków cylindrowych, głowic silników spalinowych, piast, tarcz sprzęgłowych, bębnów hamulcowych oraz części odpornych na ścieranie, korozję i działanie czynników chemicznych.

Żeliwa wysoko manganowe zawierają również krzem, a ponadto aluminium, miedź i nikiel; są stosowane na odlewy niemagnetycz-ne oraz odporne na działanie ośrodków gazowych i czynników chemicznych.

Żeliwa niklowe zawierają również krzem i mangan. Są stosowane na odlewy aparatury chemicznej, pracującej w słabo korodujących ośrodkach oraz na odlewy odporne na korozję i ścieranie, np. tuleje cylindrowe silników spalinowych.
16.6. Przedstaw ogólną charakterystykę staliw stopowych

Przedstaw ogólną charakterystykę staliw stopowych.

Staliwa stopowe można podzielić według:

- zastosowania - na konstrukcyjne staliwa stopowe i staliwa specjalne: żaroodporne, kwasoodporne, odporne na korozję, odporne na ścieranie itp.,

- składników stopowych - na manganowe, chromowe, chromowo-niklowe itp.,

- zawartości składników stopowych - na niskostopowe (do 2%), sredniostopowe (2-5%) i wysokostopowe (pow. 5%).

Największe zastosowanie wśród staliw stopowych mają konstrukcyjne staliwa stopowe (PN-87/H-83156). Są to staliwa niskostopowe o sumarycznej zawartości pierwiastków stopowych nie przekraczającej 2% i dobrych własnościach mechanicznych. Po ulepszaniu cieplnym wytrzymałość na rozciąganie sięga 1200 MPa, granica plastyczności 900 MPa, a udarnosć 50 J/cm2.

Symbol staliw stopowych składa się z:

- dużej litery L określającej, że jest to staliwo,

- liczby określającej zawartość węgla w setnych procentu,

- dużych liter oznaczających pierwiastki stopowe: F - wanad, G - mangan, H - chrom, M - molibden, N - nikiel, S - krzem.

Konstrukcyjne staliwa stopowe stosuje się zawsze w stanie obrobionym cieplnie. W normie PN-87/H-83156 podano własności poszczególnych konstruk-cyjnych staliw stopowych po normalizowaniu lub ulepszeniu cieplnym, z czego wynika, że norma nie przewiduje stosowania tych staliw bez obróbki cieplnej.

Konstrukcyjne staliwa stopowe stosuje się wszędzie tam, gdzie z warunków pracy detalu lub możliwej do użycia technologii wynika, że należy zastosować odlew, a wymagane są lepsze własności mechaniczne aniżeli własności staliw węglowych.

Staliwa specjalne dzielą się na:

- konstrukcyjne staliwa stopowe do pracy w podwyższonych temperaturach -PN-89/H-83157,

- staliwa stopowe odporne na korozję, nierdzewne i kwasoodporne PN-86/H-83158,

- staliwa stopowe żaroodporne i żarowytrzymałe - PN-73/H-83159,

- staliwa odporne na ścieranie - PN-88/H-83160,

- staliwa narzędziowe - PN-72/H-83161,

- staliwa na magnesy - nie objęte normami państwowymi,

- staliwa na walce - nie objęte normami państwowymi.

Zastosowanie tych staliw wynika z ich nazwy i jest podobne jak odpowiadających im stali stopowych.



16.7. Podaj przykłady metali nieżelaznych i ich stopów

Przykładowe metale nieżelazne i ich stopy to:

a) miedź: mosiądz, mosiądz ołowiowy.

b) brąz: specjalny, aluminiowo-żelazowo-manganowy, cynowo-cynkowo-ołowiowy, cynowo-fosforowy, krzemowo-cynkowo-manganowy.

c) aluminium:

d) nikiel: nikielina, konstantan, stop Monela, nowe srebro (stop niklu z miedzią i cynkiem).



e) cynk: stopy odlewnicze, stopy przeznaczone do obróbki plastycznej.

16.8. Scharakteryzuj miedź i jej stopy.

Stopy miedzi Stosowana w technice miedź jest zanieczyszczona różnymi domieszkami. Głównymi jej zanieczyszczeniami są: bizmut, antymon, arsen, żelazo, nikiel, ołów, cyna, cynk, siarka, fosfor i tlen. Wszystkie prawie domieszki wpływają ujemnie na przewodność elektryczną miedzi. Tlen tworzy z miedzią związek Cu2O. Zawartość tlenków w miedzi jest przyczyną tzw. „choroby wodorowej". Polega ona na redukującym działaniu wodoru na tlenek miedzi wg reakcji Cu2O+H2->2Cu+H2O Ponieważ reakcja zachodzi podczas ogrzewania miedzi w atmosferze zawierającej wodór, woda wydziela się w postaci pary, której prężność wzrasta w miarę upływu czasu i wzrostu temperatury. Prężność pary wytworzonej w tych warunkach jest tak duża, że powoduje drobne pęknięcia miedzi w tych miejscach, w których znajdowały się zgrupowania tlenków. Odtlenienie podczas wytwarzania stopów osiąga się wskutek redukującego działania fosforu, dodawanego zwykle w tym celu do roztopionej miedzi. Zwykle pozostawia się w miedzi pewien jego nadmiar nie przekraczający 0,1%. Arsen, znajdujący się w miedzi w niewielkich ilościach - do 0,1%, nie wpływa na pogorszenie jej własności mechanicznych. Gdy zależy nam na poprawieniu żaroodporności oraz zmniejszeniu wpływu tlenu na miedź, stosuje się pewien niewielki dodatek arsenu (0,3-0,5%). Pozostałe domieszki, jak żelazo, cyna, cynk i nikiel, poprawiają własności wytrzymałościowe miedzi, lecz jednocześnie pogarszają jej własności plastyczne. Stopy miedzi z cynkiem noszą nazwę mosiądzów. Rozróżnia się mosiądze odlewnicze i mosiądze do przeróbki plastycznej. Mosiądze odlewnicze zawierają 30-40% cynku i niekiedy pewne ilości manganu, krzemu, aluminium oraz ołowiu, który ułatwia obróbkę skrawaniem, czyniąc wiór kruchym. Dzięki dobrej lejności mosiądze te dobrze wypełniają formę i można je odlewać w kokilach pod ciśnieniem lub w formach piaskowych. Wadą mosiądzów odlewniczych jest tendencja do odparowywania cynku, którego temperatura wrzenia jest niższa od temperatury odlewania mosiądzów. Wadą jest również duży skurcz, powodujący powstawanie jam skurczowych w odlewach. Najczęściej odlewy mosiężne są stosowane na armaturę do wody i pary. Mosiądze do przeróbki plastycznej zawierają 20-40% cynku oraz niekiedy również inne składniki stopowe. Mosiądze o strukturze jednofazowej poddają się dobrze obróbce plastycznej, natomiast skrawaniu lepiej poddają się mosiądze o strukturze dwufazowej. Mosiądze produkuje się w postaci prętów, rur, blach, taśm, kształtowników oraz odkuwek. Odpowiednio do ich własności stosuje się je na części podlegające obróbce skrawaniem, części kute i wytłaczane nie poddawane obróbce skrawaniem, śruby z wygniatanym gwintem, części odporne na ścieranie, rury do skraplaczy, wężownice itp. Oprócz mosiądzów zwykłych w przemyśle stosuje się również tzw. mosiądze specjalne. Otrzymuje sieje przez wprowadzenie do mosiądzów zwykłych dodatkowo innych składników stopowych, takich jak nikiel, krzem, cyna, aluminium, mangan i inne. W zależności od składnika stopowego nadaje się im nazwy, np. mosiądz niklowy, mosiądz krzemowy itd. Składniki stopowe są dodawane do mosiądzów w celu poprawy niektórych ich własności. Stopy miedzi z cyną noszą nazwę brązów. Brązy wykazują tendencję do segregacji, którą można usunąć jedynie po długotrwałym żarzeniu ujednorodniającym. Do obróbki plastycznej nadają się tylko brązy o zawartości cyny nie przekraczającej 7%. Obróbka plastyczna jest wykonywana zawsze na zimno, gdyż na gorąco brązy nie dają się obrabiać plastycznie. Brązy o zawartości do 6% cyny odznaczają się dużą plastycznością i dobrymi własnościami wytrzymałościowymi. Zgniot powoduje zwiększenie wytrzymałości i twardości. Z takich brązów wykonuje się sprężyny i oprawki stosowane w precyzyjnych urządzeniach elektrycznych i mechanicznych. Dodatek cyny podwyższa własności wytrzymałościowe i sprężyste stopu. Z tego powodu brązy zawierające do 10% cyny są stosowane na koła zębate. Brązów o zawartości cyny przekraczającej 10% używa się na odlewy. Aby poprawić własności odlewnicze, do brązów dodaje się w niewielkiej ilości cynk, który poprawia własności wytrzymałościowe. Brązy zawierające około 14% cyny mają budowę dwufazową. Dzięki takiej strukturze nadają się one doskonale na panewki łożysk ślizgowych, w których czop powinien się punktowo wspierać na twardych kryształach spoczywających na plastycznym podłożu. Dalszą dodatnią cechą brązów jako materiałów łożyskowych jest łatwość odprowadzania ciepła, powstającego w wyniku tarcia podczas pracy łożyska. Ponadto brązy o takim składzie chemicznym są odporne na korozję i z tego powodu można je stosować na części armatur. Oprócz cyny w skład brązów wchodzą niekiedy również cynk, ołów, nikiel i fosfor. Częściej jednak miedź z innymi składnikami tworzy stopy bez cyny. Wszystkie te stopy nazywa się brązami. Dla odróżnienia ich jednak od brązów cynowych wymienia się zawsze nazwę charakterystyczną składnika, np. brązy aluminiowe, brązy niklowe, brązy berylowe itd.

16.9. Scharakteryzuj aluminium i jego stopy

Stopy aluminium

Aluminium odznacza się małym ciężarem właściwym, dobrą przewodnością elektryczną, dobrym przewodnictwem cieplnym. Ponadto z niektórymi metalami tworzy stopy o dobrych własnościach odlewniczych oraz stopy o dobrych własnościach plastycznych. Zależnie od stopnia czystości rozróżnia się wiele rodzajów aluminium. Aluminium hutnicze, otrzymywane zwykle metodą elektrometalurgiczną, zawiera zazwyczaj zanieczyszczenia przekraczające w sumie 0,5%. Po rafinacji elektrolitycznej ilość zanieczyszczeń w aluminium można zmniejszyć do 0,1%, niekiedy nawet do 0,02%. Głównymi zanieczyszczeniami aluminium są: żelazo, krzem i miedź. Poprawę własności wytrzymałościowych aluminium można uzyskać przez zastosowanie zgniotu na zimno lub dodanie odpowiednich składników stopowych. Miedź wprawdzie poprawia znacznie wytrzymałość aluminium na rozciąganie, lecz równocześnie zmniejsza jego zdolność do wydłużania się. Podobnie na własności stopów aluminium wpływa krzem. Jako główne składniki stopów aluminiowych należy wymienić miedź i krzem oraz magnez, mangan i cynk. W stopach aluminium spotyka się również i inne domieszki. Do rzadziej stosowanych w stopach aluminium domieszek zalicza się nikiel, żelazo oraz chrom, kobalt i tytan. W celu zwiększenia odporności na korozję stopów aluminium stosuje się pokrywanie przedmiotów warstwą tlenków wytwarzanych na ich powierzchni metodą elektrolitycznego utleniania anodowego (eloksalacja). Ponadto stosuje się często platerowanie stopów aluminium czystym aluminium, które jest bardziej odporne na korozję niż jego stopy. Stopy aluminium z miedzią dają się obrabiać cieplnie, dzięki czemu wzrasta ich wytrzymałość.

16.10. Scharakteryzuj inne metale nieżelazne i ich stopy

Stopy niklu

Nikiel wytwarza się sposobami hutniczymi, chemicznymi i elektrolitycznymi. Głównymi zanieczyszczeniami niklu, wpływającymi na pogorszenie własności mechanicznych, są siarka, węgiel i tlenki niklu. W stanie czystym nikiel jest stosowany do powlekania powierzchni narażonych na korozję: w przemyśle spożywczym i chemicznym - do wyrobu zbiorników, armatury i ponadto urządzeń parowych, różnych przyrządów itd. Najczęściej nikiel jest używany jako składnik stopowy wielu stali oraz różnych innych stopów. Liczne zastosowania znajdują stopy niklu z miedzią o różnej zawartości niklu. Z tej grupy stopów należy wymienić nikielinę o zawartości około 20% niklu, konstantan zawierający około 40% niklu i stop Monela o zawartości około 70% niklu. Nikielina odznacza się dobrą plastycznością, odpornością na korozję i ładnym wyglądem po wypolerowaniu. Z tych powodów służy do wyrobu przedmiotów tłoczonych, narażonych na korozję głównie atmosferyczną. Konstantan odznacza się stałością oporu elektrycznego w dużym zakresie temperatur oraz dużą siłą termoelektryczną. Znajduje zastosowanie głównie na termoelementy z żelazem lub miedzią. Stop Monela jest bardzo odporny na działanie korozyjne czynników chemicznych. Stosuje się go przede wszystkim do budowy łopatek niektórych turbin parowych, niekiedy i wodnych. Ponadto bywa używany w budownictwie okrętowym, dzięki odporności na działanie wody morskiej, i w przemyśle chemicznym do wyrobu autoklawów, wirówek itd. Stopy niklu z miedzią i cynkiem mają wygląd podobny do srebra; stąd ich nazwa - nowe srebro. Stopy te odznaczają się dobrą plastycznością, odpornością na korozję i pięknym srebrzystym kolorem. Mimo tych zalet są obecnie rzadko stosowane ze względu na wysoką cenę.

Stopy cynku

Rozróżnia się cynk hutniczy, rafinowany, elektrolityczny i rektyfikowany. Główne zastosowanie cynku to powłoki ochronne przeciwkorozyjne, nakładane głównie na wyroby z blachy stalowej. Ponadto cynk w postaci wszelkiego rodzaju blach jest używany w budownictwie i gospodarstwie domowym. Folię cynkową stosuje się na opakowania towarów do transportu morskiego. W przemyśle poligraficznym używa się klisz z cynku do druku offsetowego (cynkografia). Jako składnik stopowy cynk jest szeroko stosowany w stopach z miedzią, aluminium, manganem i innymi. Spośród stopów, w których cynk jest składnikiem podstawowym, najważniejsze to stopy z aluminium, zwane znalami. Oprócz cynku w ich skład wchodzi aluminium w ilości 4-30%, miedź w ilości 1-3% oraz niekiedy w niewielkich ilościach magnez lub mangan. Znale dzieli się na odlewnicze i przeznaczone do przeróbki plastycznej. Stopy odlewnicze cynku są szeroko stosowane na odlewy pod ciśnieniem. Wykonuje się z nich części maszyn do pisania i do liczenia, części maszyn drukarskich, armaturę wielu rodzajów maszyn, korpusy skrzynek przekładniowych, obudowy aparatury pomiarowej i wiele innych. Niektóre stopy odlewnicze są stosowane na panewki łożysk ślizgowych. Stopy przeznaczone do przeróbki plastycznej odznaczają się dobrą wytrzymałością i plastycznością. Obróbkę plastyczną wykonuje się w podwyższonej do około 300°C temperaturze. Ze stopów do przeróbki plastycznej wykonuje się przez walcowanie blachy, rury, pręty, druty oraz różnego rodzaju kształtowniki. Obecnie znale stosuje się w wielu przypadkach tam, gdzie dawniej stosowano droższe od nich mosiądze.

Magnez i jego stopy



Zależnie od stopnia czystości rozróżnia się pięć gatunków, magnezu wyodrębnionych w normie PN-69/H-82161. Najwyższy gatunek, oznaczany cechą Mgl, zawiera najwyżej 0,09% wszystkich zanieczyszczeń. Dalsze gatunki, oznaczone cechami Mg2 i Mg3, zawierają więcej zanieczyszczeń, a magnez Mg5 może zawierać łącznie nawet do 1% wszystkich domieszek. Gatunki Mgl i Mg2 produkowane są metodą elektrolityczną ze stopionych chlorków magnezu, gorsze gatunki uzyskuje się zazwyczaj ze złomu. Wytrzymałość czystego niagnezu jest mała, lecz można ją zwiększyć przez wprowadzenie pewnych składników, które korzystnie wpływają na wytrzymałość stopów. Głównymi składnikami stopów magnezu są: alumimum, cynk, krzem i mangan. Podstawową cechą stopów magnezu jest ich mały ciężar właściwy, nie przekraczający wartości 2 g/cm3. Decyduje on o zastosowaniu tych stopów przede wszystkim tam, gdzie jednym z wymagań jest mały ciężar konstrukcji, a inne wymagania nie są zbyt wysokie. Najbardziej znany pod nazwą elektronu jest wieloskładnikowy stop magnezu z aluminium, cynkiem i manganem. Obecnie stopy magnezu dzielą się na stopy odlewnicze objęte normą PN-75/H-88050 oraz stopy przeznaczone do przeróbki plastycznej ujęte w normie PN-84/H-88051. W celu poprawienia własności stopów magnezu stosuje się niekiedy obróbkę cieplną. Ze względu na skłonność do segregacji składników stopowych po odlaniu stosuje się wyżarzanie ujednorodniające w zakresie temperatury 350-420°C w ciągu kilkunastu godzin. Chłodzenie stopów magnezu w wodzie powoduje przesycenie roztworów stałych, a następujące potem wyżarzanie w temperaturze 150-200°C w ciągu około 15 godzin powoduje starzenie stopu, objawiające się wzrostem własności wytrzymałościowych. Stopy magnezu są wrażliwe na działanie czynników atmosferycznych. Z tęgo powodu należy je pokrywać warstwą ochronną.

1   2   3   4   5   6


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna