Ϫ METALE.XMC.PL

Hartowanie Metali Umacnianie Zastosowanie Cechy

:: Aluminium i Jego Stopy

Aluminium to wysoka przewodność elektryczna i cieplna.
Odporność na korozję (Al2O3)
Dobra plastyczność
Mała wytrzymałość

Stopy Al-Si – siluminy
Stopy odlewnicze Al z Si 4-30%Si, 1 składnikowe: 10-13%Si, 2 składnikowe: 4-23%Si (zapewnia dobrą rzadkopłynność, lejność, mały skurcz, lecz po zakrzepnięciu wydzielenia Si są kruche).

Podeutektyczne – modyfikowane NaF+NaCl+KCl dla obniżenia temp przemiany eutektycznej i przesunięcia eutektyki do większych stężeń (13%Si); struktura drobnoziarnista a+b z wydzieleniami fazy a.
Eutektyczne – bdb własności odlewnicze, odporność na pękanie, struktura polepszana przez szybkie chłodzenie i modyfikowanie.

Nadeutektyczne – modyfikowane P – tworzy dyspersyjne cząstki AlP stanowiące zarodki heterogenicznej krystalizacji fazy b prowadzi to do ich rozdrobnienia i równomiernego rozłożenia wewnątrz struktury a+b.
Wieloskładnikowe – dodatki do 5%Cu, do1,5%Mg, do 0,8%Mn, do 1,3%Ni – zwiększają wytrzymałość poprzez utwardzenie wydzieleniowe, Cu pogarsza odporność na korozję a Ni przeciwdziała temu.

Zastosowanie:
Podeutektyczne – obciążone części dla przemysłu okrętowego
Eutektyczne i nadeut – tłoki silników spalinowych (żarowytrzymałość)
Wieloskładnikowe – głowice silników spalinowych

Siluminy do obróbki cieplnej – Al z ok. 1%Si, przeznaczone do obróbki plast, na średnio obciąż elem konstr lotniczych

Stopy Al z Mg
Al z Mg tworzy roztwór stały graniczny a o rozpuszczalności ? wraz ze ? temp
Mg: 0,5-13% (małe stęż- podatność na obr plast, duże- bdb własn odlewnicze) + Al 86-95%
Odporne na korozję
Mała gęstość

Dodatki:
Si – 0-1,3% lepsza rzadkopłynność
Mn – 0-0,4% odporność korozyjna
Zn – wzrost wytrzymałości, własn odlewnicze
Ti, B – zmniejszają wielkość ziarna
Pb – podatność na obr skrawaniem
Obróbka cieplna: przesycanie z temp wyższej od temp granicznej rozp Mg w Al, następnie mogą być starzone (ulegają utwardzaniu wydzieleniowemu)
Zastosowanie: armatura morska

(more…)

:: Żeliwa

Podeutektyczne stopy Fe (żelazo) z C (węglem)(o zaw. C: 2-4%) i innymi pierwiastkami.

Własności:
+ Niski koszt wyrobów
+ Niska temp topnienia
+ Dobra skrawalność

Podział:
Szare – C w postaci grafitu
Białe – C w postaci cementytu
Połowiczne – występuje zarówno grafit i cementyt Struktura i własności żeliw zależą od:
Składu chem:
Si, P ułatwiają grafityzację (P rozpuszcza się częściowo w ferrycie tworząc steadyt Fe3C-Fe3P-Fea)
Mn, S przeciwdziałają grafityzacji (S tworzy eutektykę Fe-FeS-Fe3C o temp top wyższej od steadytu)
Szybkości krzepnięcia i średnicy odlewu: ze zwiększeniem grubości ścian odlewu zwiększa się ilość i grubość płatków grafitu – spadają własności wytrzymałościowe
Pierwiastki sprzyjające grafityzacji: Si, Ni ,P, Cu, Al, Ti
Pierwiastki przeciwdziałające grafityzacji: Cr, S, Mo

Żeliwo szare zwykłe (z grafitem płatkowym)

Własności:
Niska wytrzymałość
Niska odporność na ścieranie
Dobre tłumienie drgań
Dobra skrawalność
Twardość i wytrzymałość rośnie ze zwiększeniem się udziału perlitu
Osnowa ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna, perlityczna + grafit, steadyt, wtrącenia niemetal.
Zastosowanie: korpusy maszyn
Wytrzymałość: Rm=100-300 MPa, 200-240 HB

Żeliwo szare modyfikowane

Własności
Żeliwo mające tendencję do krzepnięcia jako białe lub połowiczne poddane modyfikacji
Modyfikacja: dodanie bezpośrednio do przed odlaniem modyfikatora (Fe-Si, Ca-Si, Al) 0,1-0,5% powodującego odgazowanie kąpieli i wymusza heterogeniczne zarodkowanie grafitu na cząstki tlenków, dzięki temu żeliwo krzepnie jako szare, a grafit jest w postaci wielu drobnych równomiernie rozmieszczonych płatków.
Wytrzymałość: Rm=300-400 MPa.

Żeliwo szare sferoidalne

Własności:
Żeliwo mające tendencję do krzepnięcia jako szare
Bardzo mała zaw S, P
Modyfikowane Ce, Mg-Cu
ferrytyczne, ferrytyczno-perlityczne, perlityczne, bainityczne, martenzytyczne + grafit w post kulistej
Dobre własności wytrzymałościowe i plastyczne
Zastosowanie: elementy maszyn
Wytrzymałość: Rm=350-900 MPa, A5=2-22%

Żeliwo białe

Własności:
Struktura ledeburytu przemienionego i ewentualnie steadyt
W podeutektycznym występuje przewaga perlitu
W nadeutektycznym przewaga cementytu
Kruche
Źle skrawalne
Zastosowanie: do wytwarzania żeliwa ciągliwego

Żeliwo ciągliwe

Własności:
Otrzymywane z białego poprzez wyżarzanie grafityzujące (cementyt ulega rozpadowi i wydziela się węgiel żarzenia – kłaczkowate skupienia) W zależności od parametrów procesu żeliwa dzielimy na:

Żeliwo ciągliwe białe (W) -atmosfera utleniająca, temp: 950-1000°C, czas: 60-90 godzin, chłodzenie w powietrzu, struktura ferrytyczna odwęglona

Żeliwo ciągliwe czarne (B) -atmosfera obojętna, temp: 950-1050°C, czas: 40-70 godzin, chłodzenie w powietrzu, struktura ferrytyczna z wydzieleniami węgla żarzenia.

Żeliwo ciągliwe perlityczne (P) -atmosfera obojętna, temp: 950-1050°C, czas: 15 godzin, chłodzenie w powietrzu, struktura perlityczna z węglem żarzenia.

Żeliwa stopowe
Pierwiastki stopowe (Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Si, Ti, V, W) dodawane do żeliw w celu poprawy:
Własn mechanicznych
Odporności na ścieranie
Odporności na korozję
Polepszenie własn fizycznych
Podział ze wzgl na ilość pierw stopowych:
Niskostopowe (maszynowe): perlityczne do 3% pierw stop: Al, Si, Mn
Średnoistopowe: ferrytyczne, ledeburytyczne, bainityczne, 3-20% składników stopowych
Wysokostopowe: ferrytyczne, austenityczne pow. 20% skład stopowych

(more…)

:: Stale Narzędziowe

Stale szybkotnące do obróbki skrawaniem lub obróbki plastycznej na zimno
Własności:
Duża twardość i odporność na ścieranie w temp do ok. 600C
Bardzo duża hartowność
Efekt twardości wtórnej

Skład chemiczny:
0,9 – 1,4% C + składniki stopowe Cr, Mo, W, Co, V ewentualnie Si
4 główne składniki stopowe to W Mo V Co
SW18 18 0 2 0
SW7M 7 5 2
SK10V 10 3 3 10

Klasyfikacja gatunków:
wolframowe (SW18, SW11, SW14)
wolframowo – molibdenowe (SW7M)
kobaltowe (SKC, SK5M, SK10V, SK8M, SK5V, SK10V)
zastępcze – oszczędność (SW2M5, SW3S2)
ledeburytyczne (perlit + eutektyka ledeburytyczna)

Obróbka cieplna:
hartowanie: 1180-1260°C (kąpiel solna, olej, sprężone powietrze)
odpuszczanie: wysokie 540-570°C
twardość 64 – 68 HRC

Zastosowanie:
Wieloostrzowe narzędzia skrawające, wykrojnikowe, narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco

Struktura:
Martenzyt listwowy i około 20%austenitu szczątkowego oraz węgliki

Stale narzędziowe do pracy na gorąco
Własności:
wysoka wytrzymałość i twardość
odporność na ścieranie w wysokiej temp pracy
odporność na zmęczenie cieplne i obciążenia dynamiczne
praca w zakresie 250-700C

Skład chemiczny:
średniowęglowe 0,3 – 0,6% C + składniki stopowe Cr, Mo, W, Ni, V ewentualnie Mn, Si, Co, B

Klasyfikacja gatunków:
niskostopowe na narzędzia do kucia na młotach (hartowność)
gatunki: WNL, WNL1, WNLV, WCMB, WLB
wysokostopowe na narzędzia do prasowania, wyciskania, do odlewania do form pod ciśnieniem,
odporne na odpuszczanie,
gatunki: Cr-Mo (WCL, WCLV, WLV, WLK), Cr-W (WWS1, WWW 0,9% W)
Zjawisko zmęczenia cieplnego

Obróbka cieplna:
hartowanie: 850-1100°C (olej, kąpiel solna, sprężone powietrze)
odpuszczanie: wysokie 500-600°C
twardość 45 – 65 HRC

Zastosowanie:
Niższe temp: narzędzia kuźnicze i noże do cięcia na gorąco, najwyższe: matryce pras kuźniczych, formy do odlewania pod ciśnieniem.

Struktura:
Martenzyt listwowy nasycony pierwiastkami stopowymi i węglem.

Stal narzędziowa do pracy na zimno

Własności:
temp pracy do 200C
podwyższona hartowność
duża odporność na ścieranie
wysoka skrawność
lepsza ciągliwość (niektóre)

Skład chemiczny:
0,8 – 2,0% C (15 gatunków) + składniki stopowe Cr, Mo, W, ewentualnie Mn, Si, Ni
0,4 – 0,6% C (3 gatunki) + składniki stopowe Cr, Mo, W, ewentualnie Mn, Si, Ni

Klasyfikacja gatunków:
niskostopowe (małe narzędzia skrawające), hartowane w wodzie;
gatunki: NV, NW1, NC5 (0,5% Cr)
średniostopowe (średnie narzędzia skrawające), hartowane w oleju
gatunki: NC4, NC6, NWC, NCMS, NCMV
ledeburytyczne (odporne na ścieranie) na matryce do pras na zimno
gatunki: NC10, NC11, NC11LV, NW9
stale odporne na uderzenia, 0,4 – 0,6% C dłuta, wybijaki
gatunki: NZ2, NZ3, NPW

Obróbka cieplna:
hartowanie: 800-1000°C (olej, kąpiel solna, sprężone powietrze)
odpuszczanie: niskie 160-280°C, lub średnie 280-500°C
twardość 58-64 HRC (wysokowęglowe), 45-50 HRC (średniowęglowe)
Struktura: martenzyt listwowy i austenit szczątkowy oraz węgliki równomiernie rozmieszczone w osnowie

:: Stale i Stopy o Szczególnych Wlasnościach

Stale stopowe do pracy w podwyższonej temperaturze

Własności:
temp pracy do 600C
dobre własności wytrzymałościowe i ciągliwości w temp pokojowej i podwyższonej

Skład chem:
Ze względu na skład chem stale te dzielimy na:
Niskowęglowe: do 0,25%C
Średniowęglowe: powyżej 0,25%C
Niskostopowe: małe i średnie stęż C i stęż pierw stopowych do 3%
Średniostopowe: średnie stęż C i stęż pierw stopowych 3-5%
Wysokostopowe: duże stęż pierw stopowych ponad 5% (w tym Cr ponad 10%)
Obróbki cieplne i struktury:
Normalizowanie 880-940C; ferrytyczno-perlityczna
Normalizowanie 880-1050C i odprężanie 610-780C; ferrytyczno-bainityczna
Ulepszanie cieplne: hartowanie 840-1080C i odpuszczanie 530-780C; martenzyt wysokoodpuszczony

Zastosowanie:
Rury kotłowe, zbiorniki ciśnieniowe, przemysł chemiczny

Stale żaroodporne i żarowytrzymałe

Własności:
temp pracy powyżej 600C
duża żaroodporność i żarowytrzymałość
Żaroodporność polepszają dodatki: Cr: 5-30%, Si: 1-2,5%, Al: 1-5%
Żarowytrzymałość polepszają: Ni 9% w obecności 18% Cr, oraz Mo, V, W, Co, Ti, Cr, Si (zwiększają energię wiązania atomów sieci roztworu stałego), umocnienie zgniotowe, utwardzanie dyspersyjne

Skład chem i struktury:
W zależności od składu chem stale te możemy podzielić na:
Cr i Cr-Si; struktura ferrytyczno-perlityczna, hartujące się na martenzyt po ochłodzeniu w powietrzu
Wysokochromowe z dodatkiem Al i podwyższonym stęż Si; struktura ferrytyczna z wydzieleniami węglików
Cr-Ni; struktura ferrytyczno-austenityczna
Cr-Ni z dodatkiem Si; struktura austenityczna z wydzieleniami węglików
Zastosowanie: ferrytyczne: nie obciążone części aparatury chem, pieców, palników gazowych; austenityczne: na podobne elementy lecz obciążone mechanicznie.

(more…)

:: Własności i Zastosowanie Ołowiu

Ołów (Pb) – jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 82, z grupy węglowców; szary, ciężki, miękki, łatwo topliwy metal odporny chemicznie; używany do wyrobów płyt akumulatorowych, aparatury chemicznej; związki ołowiu są trujące. Wartościowość + 2 i + 4 Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327°C, a temperatura wrzenia wynosi 1740°C – Na powietrzu powierzchnia ołowiu pokrywa się ochronną warstewką tlenku. W obecności tlenu nie jest odporny na działanie kwasów.

Siarczek ołowiu, który uważany jest za podstawowy surowiec w produkcji, w stanie czystym zawiera około 86% Pb. Zawartość ołowiu w rudach siarczkowych jest znacznie mniejsza i wynosi w granicach od 2 do 4%. Rudy ołowiu są zanieczyszczone głównie skałą płonną, składającą się z krzemionki oraz węglanów wapnia i magnezu Ze względu na matą zawartość ołowiu w rudzie poddaje się ją procesowi wzbogacania, najczęściej metodą flotacji. Otrzymane w ten sposób produkty wzbogacenia nazywa się koncentratami. Zawierają one około 35-75% ołowiu.

Ołów jest metalem miękkim i bardzo plastycznym przez co można go walcować na cienką folię. Wytrzymałość na rozciąganie jest mała i dla tego z ołowiu nie można ciągnąć drutu. Domieszki w postaci arsenu, antymonu, cynku, zwiększają jego wytrzymałość i twardość. Ołów jest metalem, który daje się łatwo obrabiać w temperaturze otoczenia Ulega on umocnieniu w czasie przeróbki ale zjawisko to zanika po kilku minutach. Praktycznie obróbka plastyczna ołowiu w temperaturze pokojowej jest obróbką na gorąco. Daje się łatwo spawać i lutować. Metaliczny ołów ma zastosowanie w przemyśle chemicznym przy produkcji kwasu siarkowego (do wykładania komór i panwi), celulozy, wapnia bielącego. Ma zastosowanie do wyrobu rur kanalizacyjnych, gazowych, przewodów do kwasu siarkowego, siarkawego i fosforowego, do przewodów elektrycznych i kabli podwodnych, ekranów ochronnych w laboratoriach radiologicznych i radiacyjnych, płyt akumulatorowych,

Ołów utwardzony antymonem (10-30%) ma zastosowanie jako meta! czcionkowy, ołów z arsenem (0,3% As) jest łatwo płynny i służy do wyrobu śrutu myśliwskiego. Znalazł on również zastosowanie do wyrobu stopów łożyskowych. Związki ołowiu są szeroko stosowane jako pigmenty o dobrze kryjących własnościach np, zasadowy węglan ołowiany Pb(OH)2*2PbCO, chromian ołowiawy PbCr04, minia ołowiana PbsOs.

Własności fizyczne, chemiczne i mechaniczne ołowiu:
Fizyczne:
gęstość p = 11,34 [g / cm3 ]
masa atomowa MPb= 207,19
temperatura topnienia Ttop = 327,4 [°C ]
temperatura wrzenia Twrze= 17501 °C ]
ciepło właściwe 0,0309 [ kcal / gK ]
ciepło topnienia 5,51 [ kcal / kg ]
ciepło parowania 206 [ kcal / kg ]
przewodnictwo cieplne 0.084 [cal/cm -s -K ]
ciepło topnienia 6,3 [cal / g ]
ciepło parowania 222,6 [ cal / g ]
zabarwienie metaliczno-szare
miękki
opór właściwy 0.2065 [? mm2/m ]
przewodność elektryczna 4, 842 [ m / Q ? mm2 ]

Chemiczne:
– ołów reaguje z wodą tworząc trudno rozpuszczalne węglany i siarczany ołowiu, które po pewnym czasie tworzą silnie przylegającą warstwę chroniącą przed dalszym atakiem wody
– odporny na działanie rozcieńczonego kwasu siarkowego, kwasu solnego i kwasu fluorowodorowego
– w powietrzu wilgotnym zawierającym dwutlenek węgla powierzchnia ołowiu staje się
matowa pokrywając warstewką tlenku Pb2O, który ulegnie przemianie w węglan
zasadowy 3PbCOs * Pb(OH)2
– ołów po stopnieniu ulega utlenieniu na Pb2O, a następnie przy podwyższeniu temperatury na PbO
– ołów rozpuszcza się w kwasie azotowym
– w temperaturze 600 [°C] ołów paruje co jest przyczyną strat w procesach metalurgicznych
– ołów jest odporny na działanie takich czynników jak woda morska, kwasu fosforowego, stężonego kwasu octowego, kwasu chromowego, amoniaku, utleniaczy i związków organicznych

Mechaniczne:
*  & wytrzymałość na rozciąganie Rm = 11.2-22,2 I Mpa ]
* * * > wydłużenie A,o = 21-73%
*  twardość HB = 2,5-3
& przewężenie Z = 100%
<* udarność U = 2,3 EkG ‘ m / cm2!

Technologia otrzymywania ołowiu:
Otrzymywanie ołowiu z koncentratów – Koncentraty ołowiowe przerabia się na ołów metodą prażenia i redukcji. Prażenie siarczkowych koncentratów ołowiowych ma na celu przemianę siarczków w tlenki i uzyskanie spieku w postaci porowatych kawałków. Prażenie przeprowadza się na urządzeniach taśmowych, Podstawową reakcją dostarczającą znacznych ilości ciepła podczas prażenia siarczków jest utlenianie według równania:

2PbS+3O2=2PbO +2SO2

Siarczek ołowiu
ma budowę zwartą i z tego powodu utlenia się tylko na powierzchni ziarna. Aby uzyskać lepsze wyniki prażenia należy stosować siarczki o znacznym stopniu rozdrobnienia i zapewnić podczas procesu dobry dopływ tlenu.
Wytapianie ołowiu surowego z prażonki jest procesem redukcyjnym prowadzącym w piecach szybowych,
Do pieca szybowego wsypuje się od góry spieczoną prażonkę i koks, natomiast od dołu przez dysze wprowadza się powietrze. Tlen zawarty w powietrzu powoduje niecałkowite spalenie się koksu, a powstały tlenek węgla redukuje do czystego ołowiu. Równocześnie ulegają redukcji niektóre tlenki metali, które rozpuszczają się w ołowiu. W ten sposób surowy ołów zbiera się w garze pieca. Zawarte we wsadzie pewne ilości siarczków różnych metali nie ulegają redukcji lecz topnieją tworząc płynny kamień o temperaturze topnienia 1000°C. Składniki skały płonnej tworzą żużel o temperaturze topnienia 12000C. Produkty w garze pieca rozdzielają się według ich gęstości. Warstwę dolną stanowi ołów surowy, natomiast warstwę górną kamień i żużel. Ołów spływa po rynnie do kotła rafinacyjnego lub do specjalnych form. Żużel l kamień odprowadza się okresowo z pieca do odstojników. Po pewnym czasie w odstojniku następuje pod wpływem różnicy gęstości oddzielenie kamienia od żużla. Kamień zawierający cenne składniki podlega dalszej przeróbce, natomiast żużel przerabia się w celu odzyskania pozostałego w nim ołowiu i wydzielenia cynku- Ołów surowy zawiera mniejsze lub większe ilości miedzi, antymonu, cynku, arsenu, bizmutu, a także srebra i złota. Domieszki te w ilości 1-6% pogarszają własności plastyczne oraz jego odporność na korozję,

Rafinacja ołowiu:
Rafinację ołowiu można podzielić na trzy zabiegi:

* * * : rafinację wstępną
& usuwanie srebra i złota
* ! * rafinację końcową.

(more…)