Materiałoznawstwo i Techniki ...

Materiałoznawstwo i Techniki Wytwarzania - Dodatkowe, semestr 1

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Wiązania pierwotne i wtórne:
Tworzenie się wiązań miedzy atomami polega na wymianie lub uwspólnieniu elektronów walencyjnych.
Klasyfikacja wiązań pierwotnych: jonowe, atomowe(kowalencyjne), metaliczne.
Wiązanie jonowe:
Gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są przyłączone przez drugi atom elektroujemny, powstaje
wiązanie jonowe. W wyniku utraty elektronów walencyjnych przez jeden atom i przyłączenie tych elektronów przez drugi, oba
atomy uzyskują oktetowi konfiguracje elektronowe, takie jakimi charakteryzują się Gay szlachetne. Wiązania jonowe są
tworzone przez atomy, w których występuje odpowiednio brak i nadmiar jednego lub dwóch elektronów walencyjnych.
Wiązanie atomowe(kowalencyjne):
W przypadku atomów pierwiastków elektroujemnych- zwykle gazów- elektrony walencyjne pierwotnie różnych atomów
tworzą pary elektronów należące wspólnie do jąder dwóch atomów. Wiązania tworzone przez takie uwspólnione elektrony są
nazywane atomowymi (kowalencyjnymi). Wiązania atomowe, poza gazami, występują także w substancjach stałych, takich
jak Si, Ge i diament.
Wiązanie metaliczne:
Wiązanie metaliczne występuje w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na
wystarczająco małą odległość, charakterystyczną dla stałego stanu skupienia, oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz
całego zbioru atomów. Elektrony walencyjne przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi(jonami
dodatnimi), tworząc tzw. Gaz elektronowy, charakterystyczny dla wiązania metalicznego. Jony dodatnie na skutek
elektrostatycznego oddziaływania elektronów swobodnych dążą do jak najgęstszego wypełnienia przestrzeni.
Główne grupy materiałów inżynierskich:
-kompozyty,
-metale,
-polimery,
-ceramika,
Znaczenie materiałów inżynierskich w rozwoju
cywilizacyjnym.
*Poprawa warunków życia: rola inżynierii materiałowej w tym zakresie sprowadza się do udziału w rozwoju nowych
technologii generowania energii, bardziej energoefektywnuch urządzeń oraz materiałów mniej toksycznych i lepiej
przystosowanych do recyklingu.
*System ochrony zdrowia: opracowanie i wprowadzenie całkowicie nowych materiałów, w tym dla rozwoju sztucznych kości,
implantów oraz sztucznych organów, bezpiecznych systemów podawania leków, systemów filtrowania wody oraz urządzeń
terapeutycznych i diagnostycznych.
* Komunikacja i przesył informacji: determinuje postęp rewolucji informatycznej i komputerowej, wymaga wprowadzenia
nowych materiałów elektronicznych, optycznych i magnetycznych.
*Dobra konsumpcja: opracowywanie i wdrażanie materiałów, które umożliwiają zwiększenie zarówno jakości i użyteczności
produktów, jak i sposób ich doręczania co wpłynie na przyspieszenie i ułatwianie produkcji oraz skrócenie czasu dostawy.
*Transport: opracowywanie lekkiej karoserii i osprzętu samochodów
Zasady doboru materiałów:
a)ogólne:
-względny koszt,
-gęstość,
b)mechaniczne:
-moduł sprężystości,
-wytrzymałość,
-odporność na pękanie,
-wskaźnik zmęczeniowy,
c)cieplne:
-przewodność cieplna,
-dyfuzyjność,
-pojemność cieplna,
-temperatura topnienia,
-temperatura zeszklenia,
-współczynnik rozszerzalności termicznej,
-odporność na udary cieplne,
-odporność na pełzanie
d)zużycie:
-wskaźnik zużycia,
e)Korozja:
-wskaźnik korozyjny,
Współczesne znaczenie i tendencje rozwojowe nauki o materiałach
Nowoczesne produkty nie mogłyby być zaprojektowane i wytworzone bez użycia wielu materiałów, jak również nie mogłyby
bez nich działać w warunkach eksploatacji przewidzianych dla nich oraz przy wymaganym bardzo wysokim poziomie
niezawodności. Współczesny produkt złożony jest z bardzo wielu elementów, wykonanych z bardzo różnych materiałów. Na
przykład samochód składa się x około 15 000 elementów, a samolot pasażerski z ponad 4 000 000 elementów. Do produkcji
wykorzystuje się stale, inne stopy metali, materiały ceramiczne i szkła, różnorodne materiały polimerowe i kompozytowe.
 Teoretyczna i rzeczywista budowa czystych metali
Wszystkie metale w stanie stałym charakteryzują się budową krystaliczną, prawidłowym rozmieszczeniem atomów w
przestrzeni, przy czym każdy atom sąsiaduje z taką samą liczbą atomów rozmieszczonych w jednakowej odległości od siebie.
W rzeczywistości struktura kryształów nie jest doskonała i zawiera pewne wady, wywołujące określone nieprawidłowości
budowy i wpływające na ich własności.
Nieprawidłowości spotykane w rzeczywistych strukturach krystalicznych można podzielić na trzy grupy:
a)defekty punktowe,
b)defekty liniowe,
c)defekty złożone,
Budowa stopów metali
Stopy metali dzielimy na poszczególne fazy i rodzaje roztworów o charakterystycznej dla siebie budowie:
1.Roztwory stałe:
a). Roztwory różnowęzłowe tworzą się w wypadku zbliżonych promieni atomowych składników.
b). Roztwory międzywęzłowe tworzą metale przejściowe (np. Fe, Ti) z pierwiastkami niemetalicznymi o bardzo małych
promieniach atomowych (H, C, N). Rozkład atomów rozpuszczalnika i pierwiastka rozpuszczonego jest przypadkowy. Sieć
krystaliczna roztworu jest zniekształconą siecią rozpuszczalnika.W roztworze występują zniekształcenia sieci i naprężenia.
2. Fazy międzymetaliczne:
a). Roztwory stałe pustowęzłowe – powstają one wtedy gdy pewne węzły sieci krystalicznej nie są obsadzone przez atomy
jednego ze składników. Wywołuje to nadmiar atomów drugiego składnika w stosunku do teoretycznego składu chemicznego
fazy międzymetalicznej.
b). Fazy elektronowe: tworzą się przy określonych wartościach stężenia elektronowego, tzn. stosunku liczny elektronów
walencyjnych do liczby atomów w jednej komórce strukturalnej.
c). Faza Lavesa – stopy, które krystalizują w sieci regularnej o 24 atomach, lub w sieci heksagonalnej o różnym stopniu
skomplikowania.
d). Fazy międzywęzłowe i fazy o strukturach złożonych – węzły sieci są obsadzone atomami jednego z metali przejściowych, a
przestrzenie międzywęzłowe zajęte są przez atomy jednego z czterech pierwiastków niemetalicznych o najmniejszych
promieniach atomowych.
e). Fazy sigma – krystalizują w sieci tetragonalnej, której komórka zawiera 30 atomów. Tworzą się między niektórymi
metalami przejściowymi.
Właściwości mechaniczne określone metodami qualistycznymi
Próby quasistatyczne przeprowadza się przy małych prędkościach wzrostu naprężenia (odkształcenia). Prędkość przyrostu
naprężenia rozciągającego powinna odpowiadać wymaganiom przepisów. prędkość przyrostu naprężenia przy wyznaczaniu R
e
dla próbek ze stali nie powinna przekraczać 30 MPa/s, a dla metali nieżelaznych 10 MPa/s.
Najbardziej rozpowszechniona jest próba rozciągania metali, której celem jest wyznaczenie:
1)
umownej granicy sprężystości (R
0,05
),
2)
wyrażnej lub umownej granicy plastyczności (R
e
, R
0,2
),
3)
wytrzymałości na rozciąganie (R
m
),
4)
wydłużenia względnego (A
5
, A
10
, A
200
),
5)
przewężenia względnego (Z),
6)
modułu sprężystości (E).
Kształt i wymiary próbek są zróżnicowane. Najważniejszymi wymiarami są średnica d
o
,szerokość próbki b
o
i grubości próbki
g
o
.Oprócz tych 3 wymiarów dużą rolę odgrywa długość pomiarowa próbki L
o
, na której mierzy się wartość wydłużenia
próbki podczas próby, oraz wydłużenie trwałe po zerwaniu próbki.
Właściwości mechaniczne określane metodami
udarowymi:
Szybki rozwój badań odporności na kruche pękanie spowodowany został zawodnością oceny stanu ciągliwości stali na
podstawie wyników badań próbek gładkich na rozciąganie lub zginanie. Ocena ta jest szczególnie zawodna dla stali
stosowanych na konstrukcje spawane. Materiały, które przy rozciąganiu lub zginaniu próbek znormalizowanych wykazały
dużą ciągłość (wydłużenie, przewężenie), w konstrukcjach spawanych pękały w sposób kruchy. Powszechnie znane są
przypadki masowego pękania spawanych statków typu „Liberty” budowanych seryjnie podczas ostatniej wojny w Stanach
Zjednoczonych, pomimo zadowalających wyników badań odbiorczych stali na rozciąganie i zginanie. Kruchość lub
plastyczność materiału, wynikająca ze sposobu zachowania się gładkiej próbki rozciąganej jednoosiowo, jest pojęciem
względnym. Materiały uważane powszechnie za ciągliwe mogą ulec kruchemu pęknięciu pod wpływem wieloosiowych
stanów naprężeń rozciągających. Elementy konstrukcji kadłuba w wielu przypadkach SA narażone na działanie wieloosiowego
stanu naprężenia, a nawet zniszczenia kadłuba, jeśli zastosowane materiały nie będą odznaczały się odpowiednio wysokim
poziomem odporności na kruche pękanie. Doświadczenia wskazują, że przejście stali plastycznej w stan kruchy może
występować w różnych konstrukcjach, jednakże najwyraźniej występuje w konstrukcjach spawanych. Spawanie bowiem
stwarza sprzyjające warunki do kruchego pękania materiałów z powodu zmiany struktury i stanu naprężeń, jakie zachodzą
podczas tego procesu. Przykre doświadczenia, uzyskane podczas budowy pierwszych statków z kadłubami spawanymi, były
powodem wprowadzenia do przepisów towarzystw klasyfikacyjnych wymagań dla materiałów i złączy spawanych
dotyczących odpowiednio odpowiedniego poziomu odporności na kruche pękanie.
Kruche pękanie charakteryzuje się tym, że rozwija się w materiale praktycznie bez odkształceń plastycznych z bardzo dużymi
prędkościami, szacowanymi na ok. 1800 m/s. Przejście materiału plastycznego w stan kruchy może być spowodowane
wieloma czynnikami, które można ogólnie podzielić na trzy grupy:
1)Czynniki konstrukcyjne,
2)warunki pracy i sposób obciążenia,
 3)stan metalurgiczny materiału.
Pierwsze dwa czynniki obejmują wieloosiowy stan naprężeń, koncentrację naprężeń, zwiększona prędkość odkształcenia oraz
temperaturę pracy. Stan metalurgiczny może mieć wpływ na kruchość stali przez skład chemiczny, wielkość ziaren, sposób
uspokojenia, rodzaj obróbki cieplnej, zgniot i starzenie.
Układy równowagi „Fe-C” i „Fe-Fe3C”
Wykres równowagi układu żelazo-węgiel - jest to
w
Pierwszą, najczęściej
wykorzystywaną i omawianą część wykresu nazywa się także wykresem żelazo -
Na osi poziomej podana jest
procentowa zawartość węgla w
na osi pionowej
Z wykresu można odczytać jaką
posiada stop,
przy założeniu równowagowego procesu wytwarzania. Przy, na przykład, szybkim chłodzeniu stop może zachowywać się w
inny sposób (na przykład granica rozpuszczalności węgla w
wzrasta wraz z wielkością przechłodzenia).
Stale niestopowe
Stal jest stopem żelaza z węglem o zawartości do 2% węgla. Do zasadniczych dodatków zawsze występujących w stalach w
mniejszej lub większej ilości należą Mn, Si, P i S. Zawartość tych pierwiastków w stalach niestopowych nie przekracza
zwykle: 0,8% Mn, 0,4% Si, 0,05%P, 0,05%S. Ponadto stal niestopowa może jeszcze zawierać małe ilości Cu, Cr, Ni
pochodzące ze złomu stalowego oraz rozpuszczone gazy jak H, O, N.
Staliwa konstrukcyjne niestopowe to :
(C, Si, Mn, P, S) + Cr, Ni, Mo, Cu, skłąd takich staliw jak i minimalne własności są różnorakie. Decydujący wpływ na
właściwości niestopowej stali oraz niestopowego żeliwa i staliwa ma zawartość węgla. Materiały te zawierają również pewne
ilości innych pierwiastków, pochodzących z rudy i procesu hutniczego. Pozostałe stale, staliwa i żeliwa zawierają oprócz
węgla składniki stopowe dodawane w celu uzyskania pewnych szczególnych właściwości np.
- zwiększenia wytrzymałości,
- odporności na korozję,
- żaroodporności,
- podatności na obróbkę cieplną w szczególności na hartowanie.
Do najczęściej stosowanych składników stopowych należą:
nikiel, chrom, mangan, molibden, wanad, kobalt i krzem.
Staliwa specjalnego przeznaczenia:
Przeznaczone jest do pracy w niskich temperaturach
a)Staliwo węglowe gatunku LCB
b)Staliwo Ni – Cr – Mo gatunku LC2 – 1
c) Staliwo 2 ½ Ni gatunku LC2 – normalizowane i ulepszane cieplnie.
Staliwo, to stop żelaza z węglem
(czyli
w
, nie poddany
W
odmianach użytkowych zawartość
nie przekracza 1,5%, suma typowych
również nie przekracza 1%.
Właściwości mechaniczne staliwa są nieco niższe niż własności
o takim samym
po
Wynika
to z charakterystycznych dla odlewów:
i
Staliwo ma natomiast znacznie lepsze
właściwości mechaniczne od
w szczególności - jest plastycznie obrabialne, a odmiany o zawartości węgla poniżej
0,25% są również dobrze
Ze względu na
rozróżnia się staliwa:
zawierające tylko składniki zwykłe i zanieczyszczenia z przerobu
zawierające dodatkowo wprowadzone celowo
Ze względu na własności fizyczne i związane z nimi możliwości praktycznego zastosowania, wyróżnia się staliwa:
-węglowe
•zwykłej jakości
•wyższej jakości
•najwyższej jakości
Żeliwa i surówki; rodzaje, struktury, proces grafityzacji.
Surówka - w procesie metalurgicznym produktem wyjściowym wielkiego pieca jest stop żelaza z węglem określany w
praktyce jako surówka. Surówka zawiera (3÷4,3)% węgla. Żeliwo - surówka przetopiona ponownie ze złomem żeliwnym ,
stalowym i dodatkami nosi nazwę żeliwa. Żeliwo zawiera 2,2÷3,6 % węgla.
Surówki dzielimy na
- białe (węgiel jako cementyt)- głównie do przerobu na stal
- szare ( węgiel jako cementyt i grafit)
Żeliwa:
- szare
-połowiczne
- sferoidalne
-ciągliwe
Proces grafityzacji przeprowadzany jest w temperaturze ok. 2500 - 3000°C. W trakcie trwania grafityzacji z wyrobów
ulatniają się całkowicie tlenki metali - pozostałość jest czystym grafitem z wykształconą strukturą krystaliczną. Piec może
mieć pojemność od 0,5 do 150 ton (moc od 0,5 do 15MW). Cykl wypalania trwa, zależnie od wielkości pieca, 15 do 24 dni, w
tym od 10 do 70h przy włączonym prądzie. Postęp wypalania szacuje się na podstawie zużytej energii, której tempo zużycia
wynosi od 3000 do 6500kWh/t. W miarę stygnięcia pieca rozbiera się go. Zasypkę izolacyjną zdejmuje się po obniżeniu temp.
poniżej 600°C.
Struktura żeliwa szarego w zależności od osnowy :
- ferrytyczne
- perlityczne
 Żeliwa szare, ciągliwe i zabielone
Żeliwo szare – żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu. Nazwa jego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma szary
kolor. Uznawane za żeliwo wyższej jakości, jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne, charakteryzuje się dobrą lejnością i
posiada mniejszy skurcz odlewniczy. Żeliwo ciągliwe – żeliwo otrzymane w wyniku długotrwałego wyżarzania żeliwa
białego. W czasie tego procesu cementyt ulega rozkładowi na grafit i ferryt. Jeśli wyżarzanie odbywa się w kontrolowanej
atmosferze, w celu uniknięcia utleniania, otrzymuje się strukturę złożoną z ferrytu i grafitu. Żeliwo takie posiada bardzo dobre
własności wytrzymałościowe, porównywalne do stali. Zabielone - Warstwa "biała" ograniczna jest do naskurka odlewniczego
Mosiądze:
Mosiądz - stop miedzi i cynku zawierający do 40% tego metalu. Mosiądze mogą zawierać także dodatki takich metali jak
ołów, aluminium, cyna , mangan, żelazo i chrom oraz krzem. Topi się w temperaturze ok. 1000°C (zależnie od gatunku).
Mosiądz ma kolor żółty (złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliża się do naturalnego koloru miedzi. Stop ten
jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze. Mosiądze stosuje się
na wyroby armatury, osprzęt odporny na wodę morską, śruby okrętowe, okucia budowlane, np. klamki. Na elementy maszyn w
przemyśle maszynowym, samochodowym, elektrotechnicznym, okrętowym, precyzyjnym, chemicznym. Ważnym
zastosowaniem mosiądzu jest produkcja instrumentów muzycznych. Jest on wytrzymalszy od brązu, ponieważ zawiera cynk
nadający mu twardość. Jest on bardzo przydatny do obróbki plastycznej na zimno, Np. podczas produkcji łusek amunicji.
Mosiądz dostarczany jest w postaci sztab do odlewania lub prętów, drutów, blach, taśm i rur.
Brązy cynowe:
Brązy – stopy
z innymi metalami i ewentualnie innymi
w którym zawartość miedzi zawiera się w
granicach 80-90% wagowych. Brązy posiadają dobre własności wytrzymałościowe, są łatwo obrabialne. Brązy
wysokostopowe poddają się także
Posiadają dobre właściwości przeciwcierne, odporne są na wysoką temperaturę
i korozję. Zastosowanie brązów jest ograniczone ze względu na ich wysoką cenę. Brązy dzieli się na brązy do obróbki
plastycznej, dostarczane w formie
–
i
oraz brązy odlewnicze
dostarczane w postaci
lub
Brąz cynowy- posiada barwę szarą, której intensywność wzrasta wraz z zawartością cyny. Mogą zawierać także inne
takie jak
2,7% do 5%),
1,5% do 4,5%) oraz domieszki
(0,1% do 0,3%) z zanieczyszczeniami nie
przekraczającymi 0,3%. Symbole brązów cynowych to B2 (CuSn2), B4 (CuSn4), B6 (CuSn6), B43 (CuSn4Zn3), B443
(CuSn4n4Pb3), B444 (CuSn4n4Pb4). Brązy cynowe używane są na elementy
trudno
a przy większej
zawartości ołowiu na
i
monety, elementy pracujące w wodzie morskiej, armaturę. Brąz cynowy o
zawartości do 9% Sn, jest stopem do obróbki plastycznej, do 20% Sn jest stopem odlewniczym. Brąz cynowy, w którym część
cyny jest zastąpiona cynkiem zwie się spiżem. Ma on bardzo dobrą lejność, nadaje się bardzo dobrze na tuleje łożyskowe.
Brązy aluminiowe
Brązy posiadają dobre własności wytrzymałościowe, są łatwo obrabialne. Brązy wysokostopowe poddają się także hartowaniu.
Posiadają dobre właściwości przeciwcierne, odporne są na wysoką temperaturę i korozję. Zastosowanie brązów jest
ograniczone ze względu na ich wysoką cenę.
Brązy dzieli się na brązy do obróbki plastycznej, dostarczane w formie wyrobów hutniczych – blach, pasów, taśm, prętów,
drutów i rur oraz brązy odlewnicze dostarczane w postaci sztab lub kęsów.
Własności fizyczne::
Gęstość: 8,3-8,8 (g/cm
3
) Temperatura topnienia: 860-1060 (
ο
C)
Współczynnik rozszerzalności liniowej w zakresie 20-100 (
ο
C): 17-22*10
-6
Skurcz odlewniczy: 1,4-2,2 %
Brąz aluminiowy – zawierający od 4% do 11% aluminium
Może zawierać także inne dodatki stopowe, takie jak żelazo (2,0% do 5,5%), mangan (1,5% do 4,5%) oraz nikiel (3,5% do
5,5%), z zanieczyszczeniami nie przekraczającymi 1,7%. Symbole brązów aluminiowych to BA5 (CuAl5), BA8 (CuAl8),
BA93 (CuAl9Fe3), BA1032 (CuAl10Fe3Mn2), BA1044 (CuAl10Fe4Ni4), BA92 (CuAl9Mn4). Cechują się dobrymi
własnościami wytrzymałościowymi. Brązy aluminiowe stosowane są na części do przemysłu chemicznego, elementy
pracujące w wodzie morskiej, monety, styki ślizgowe, części łożysk, wały, śruby, sita.
Brązy aluminiowe należą do stopów konkurujących z brązami cynowymi zarówno ze względu na własności, jak i cenę.
Zastosowanie techniczne mają stopy układu Cu-Al o zawartości <11% Al. Maksymalna rozpuszczalność Al w Cu w
temperaturze 565°C wynosi 9,8% i zmniejsza się. ze wzrostem temperatury, a z obniżeniem jest stała. Podczas krzepnięcia
stopu przy zawartości 12% Al krystalizuje faza elektronowa g (stężenie 3/2) o zwężającym się zakresie egzystencji, trwała
tylko do 565°C. W tej temperaturze ulega eutektoidalnemu rozpadowi. Przemiana eutektoidalna fazy P w stopach Cu-Al łatwo
ulega przechłodzeniu. Chłodzenie z szybkością większą od krytycznej powoduje bezdyfuzyjną przemianę martenzytyczną faz
p i pt w metastabilną iglastą strukturę fł\' i Pi. Przemiana martenzytyczną zachodzi w warunkach chłodzenia ciągłego i
izotermicznego. Nagrzewanie metastabilnych faz martenzytycznych powoduje, powrót do struktury równowagi. Przemiana
martenzytyczna brązów aluminiowych umożliwia poddawanie stopów ulepszaniu cieplnemu. Hartowanie, dzięki dużej
twardości faz martenzytycznych powoduje utwardzenie stopu, a odpuszczanie początkowo (<350°C) powiększa nieznacznie
wytrzymałość i plastyczność umacniającym wpływem podmikroskopowych wydzieleń faz przesycających, a przy wyższych
temperaturach (>450°C) zmniejsza wytrzymałość i wyraźnie poprawia plastyczność skutkiem koagulacji wydzieleń faz
przesycających. Brązy aluminiowe najczęściej hartuje się od 900°C, a odpuszcza w 400¸6000C przez 2¸3 h.
Brązy krzemowe
BK31 (CuSi3Mn1): Zawiera 2,7% do 3,5
i 1,0% do 1,5%
przy zanieczyszczeniach nie przekraczających
1,0%. Stosowany jest na siatki, elementy
elementy w przemyśle chemicznym, elementy odporne na ścieranie,
konstrukcje spawane.
Stopy aluminium do przeróbki plastycznej; rodzaje; właściwości.
Do najczęstszych zanieczyszczeń aluminium należą Fe, Si, Cu, Zn, Ti, które obniżają plastyczność i przewodnictwo
elektryczne, natomiast zwiększają twardość i wytrzymałość.
Aluminium przerabia się plastycznie -
folie) lub wyciska. Obróbkę plastyczną można przeprowadzać na
zimno lub na gorąco (ok. 450°C). Aluminium ma duże powinowactwo do tlenu, stąd jego zastosowanie w
oraz
do
Oprócz tego jest szeroko stosowane w
oraz do aluminiowania dyfuzyjnego stali.
Stopy aluminium dzieli się na:
•odlewnicze (PN-EN 1706:2001)
•do obróbki plastycznej (PN-EN 573-3:2005)
Stopy do przeróbki plastycznej zawierają na ogół mniejsze ilości dodatków stopowych, głównie miedź (do ok. 5%), magnez
(do ok. 6%) i mangan (do 1,5%), rzadziej krzem,
nikiel,
Niektóre stopy aluminium można poddawać
utwardzaniu wydzieleniowemu, po którym ich własności wytrzymałościowe nie są gorsze niż wielu stali.
Stopy aluminium Al.-Mg
Odznaczają się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi przy zadawalających własnościach plastycznych. Własności tych
stopów można kształtować obróbką cieplną. Są bardzo odporne na działanie wody morskiej. Ten stop stosowany jest między
innymi na obciążone konstrukcje okrętowe, elementy urządzeń w przemyśle transportowym, urządzeniach przemysłu
chemicznego i w sprzęcie sportowym
Stopy Aluminium Al.-Si-Mg,
zwane anticorodalami odznaczaja sie rowniez po obrobce cieplnej tzn. po przesyceniu i utwardzeniu wydzieleniowym,
dobrymi wlasnosciami wytrzymalosciowymi. sa one odporne na korozje i nie wymagaja platerowania. Stopy te były stosowane
w konstrukcjach nitowych; w konstrukcjach spawanych są rzadziej stosowane ze wzgledu na duze zmniejszenie własnosci
wytrzymałościowych w strefie wplywu ciepla (SWC) złączy spawnych.
Stopy Aluminium Al.-Zn-Mg
zwane konstruktalami, o sumarycznej zawartości Zn+Mg=6-8%, po odpowiedniej obróbce cieplnej, tzn. o przesyceniu i
utwardzeniu (umocnieniu) wydzieleniowym, charakteryzują się lepszymi własnościami wytrzymałościowymi od stopów Al-
Mg o zawartosci Mg<6,5%, mają jednak nieco gorszą odporność na korozję od stopu AlMg5, a zwłaszcza od stopu
AlMg4,5Mn. Gorsza jest odporność na korozję warstwową SWC dotychczas produkowanych stopów Al-Zn-Mg w porównaniu
ze stopami Al-Mg. Stopy Aluminium Al-Zn-Mg stanowią wyjątek wśród stopów Aluminium,ponieważ ich spoina i strefa
wplywu ciepla (SWC) złącza spawanego ulepsza się w sposób naturalny (samorzutny) po pewnym czasie od momentu
spawania. W ostatnich latach zaczęto stosować w wytrzymałościowych konstrukcjach kadłubów okrętowych przesycone i
sztucznie starzone stopy Al-Zn-Mg.
Korozja metali i stopów; odmiany korozji, korozja elektrochemiczna
A)KOROZJA – oddziaływanie elektrochemiczne i fizykochemiczne między materiałem metalowym a otaczającym
środowiskiem, w wyniku którego następuje uszkodzenie korozyjne powodujące zmniejszenia własności materiału.
B)Odmiany korozji:
Korozja równomierna- obejmuje całą powierzchnię materiału. Do tej grupy zalicza się rdzewienie żelaza i matowienie srebra
Korozja lokalna - Charakteryzuje się tym, że tylko niektóre części powierzchni metali ulegają zniszczeniu, podczas gdy inne
pozostają nietknięte. Korozja ta występuje w postaci plam na metalu. Stopień skorodowania określa się przez podawanie
wielkości oraz głębokości tych plam Korozja wżerowa- Jeśli korozja lokalna nie jest wielka, lecz głęboka, to korozję taką
nazywa się korozją w postaci wżerów. Jest to bardzo niebezpieczny typ korozji, prowadzący często do wżeru materiału na
wylot. Wżery widoczne są niekiedy dopiero po usunięciu produktów korozji, wypełniających otwór
Korozja selektywna- rozpuszczenie jednej fazy stopu pod wpływem działania środowiska korozyjnego. Składnik fazowy o
niższym potencjale staje się anodą i ulega rozpuszczaniu. Katodą jest faza o wyższym potencjale.
Korozja międzykrystaliczna- przebiega na granicy ziaren metalu, powodując spadek jego wytrzymałości i ciągliwości.
Postępuje ona bardzo szybko, atakując głębiej położone warstwy, co czasem jest przyczyną katastrofalnych zniszczeń
Korozja naprężeniowa- jest to korozja lokalna zachodząca w materiale, w którym występują stałe naprężenia technologiczne
lub eksploatacyjne
Korozja zmęczeniowa- jest wynikiem współdziałania korozji elektrochemicznej oraz zmiennych naprężeń spowodowanych
powstaniem ostrych wżerów przechodzących w pęknięcia wypełnione produktami korozji. Uszkodzenia spowodowane korozją
zmęczeniową jest znacznie większe niż suma uszkodzeń wynikających z samego naprężenia zmiennego i korozji
elektrochemicznej.
C)W przypadku metali rozróżnia się korozję chemiczną i elektrochemiczną.
Korozja chemiczna jest spowodowana oddziaływaniem suchych gazów lub cieczy nie przewodzących prądu elektrycznego
D)Korozja elektrochemiczna
Korozja elektrochemiczna zachodzi wtedy, gdy spełnione są dwa następujące warunki:
- pomiędzy dwoma obszarami układu istnieje różnica potencjałów (anoda i katoda) lub możliwość tworzenia się potencjału
mieszanego;
- w układzie istnieją substancje mogące podtrzymać proces katodowy.
Pomiędzy dwoma obszarami przedmiotu metalowego istnieje różnica potencjałów, gdy:
- przedmiot wykonany jest z dwóch różnych metali stykających się ze sobą, co prowadzi do powstania makroogniwa;
- w strukturze przedmiotu wykonanego z jednego metalu lub stopu powstają niejednorodności, co prowadzi do utworzenia się
mikroogniw;
- stężenie czynnika korozyjnego nie jest równe wzdłuż powierzchni przedmiotu metalowego, w wyniku, czego powstaje
ogniwo stężeniowe .
W układach korozyjnych zachodzą najczęściej następujące procesy katodowe:
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mement.xlx.pl