Projekt wspó

ł

finansowany ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

KURS III: Standard 1.3.

Po ukończeniu tego kursu będziesz znał:

I.

Treść standardu 1.3.

II.

Treści objęte standardem:

1. Stopy żelaza z węglem.

•

Stal

•

Staliwo

•

żeliwo

2. Metale nieżelazne i ich stopy.

•

Miedź i jej stopy

•

Aluminium i jego stopy

•

Magnez i jego stopy

•

Cynk i jego stopy

•

Cyna i jej stopy

•

Ołów i jego stopy

I. Treść standardu 1.3.

Absolwent powinien umieć:

1.3. Klasyfikować i charakteryzować materiały stosowane w budowie maszyn;

np.: rodzaje materiałów na podstawie oznaczeń i symboli,

• klasyfikować materiały stosowane w budowie maszyn na podstawie dokumentacji

• charakteryzować materiały stosowane do budowy maszyn pod względem

konstrukcyjnym i technologicznym.

Zapoznaj się dokładnie z treścią standardu 1.3. i zakresem materiału jaki go obejmuje a na
pewno poradzisz sobie z pytaniami z tego zakresu.

Stal

- plastycznie i cieplnie obrabialny stop żelaza z węglem (0%-2% C) i innymi pierwiastkami,

otrzymywany w procesach stalowniczych ze stanu ciekłego. Stal daje się łatwo przerabiać
plastycznie w procesach walcowania, ciągnienia, kucia.

Podział i znakowanie stali- zapoznacie się z podziałem i znakowaniem stali według polskiej normy PN
i nowej normy obowiązującej od 2003r. PN EN 10020:2003.

Niestopowa (węglowa)

•konstrukcyjne

•specjalne

•jakościowe

Stopowa

•konstrukcyjne

•narzędziowe

•o szczególnych własnościach

STAL

Charakterystyka stali niestopowych (węglowych) konstrukcyjnych.

Stale niestopowe obejmują te gatunki stali, w których zawartość określonych
pierwiastków stopowych jest mniejsza od pewnych wartości granicznych np.

manganu<1,65%, krzemu<0,5%, ołowiu i miedzi<0,4%, aluminium, chromu,

kobaltu, niklu i wolframu<0,3% itd.

Głównym składnikiem stali niestopowych jest węgiel. Zawartość do 0,8%C powoduje
wzrost wytrzymałości stali a przekroczenie tej ilości obniża wytrzymałość. Ze
wzrostem węgla spada plastyczność i udarność a rośnie twardość i kruchość.

Przykłady obecnego oznaczenia stali ze
wzgl

ę

du na zastosowanie:

S -stale konstrukcyjne,
P – stale pracuj

ą

ce pod ci

ś

nieniem,

L - stale na rury przewodowe,
E - stale maszynowe
B – do zbrojenia betonu,
R- na szyny,
H- na wyroby płaskie.
Za tymi symbolami umieszcza si

ę

liczb

ę

wyra

ż

aj

ą

c

ą

granic

ę

plastyczno

ś

ci w MPa

np. S235, P235, L355, E410, B500, H450,

Wg wycofanej normy oznaczenie składało si

ę

z symbolu literowego St i liczby porz

ą

dkowej

0;2;3;4;5;6;7 okre

ś

laj

ą

cej gatunek.

•Stale przeznaczone na konstrukcje spawane
oznaczano dodatkowo liter

ą

S np. St0S, wg

obecnie obowi

ą

zuj

ą

cej normy PN-EN stal t

ą

oznacza si

ę

S185.

•Gatunki St3, St4 o obni

ż

onej zawarto

ś

ci C, P,

S oznaczano dodatkowo liter

ą

V lub W np.

St3V a obecnie oznacza si

ę

j

ą

S275J0.

•Znaki gatunków stali St5,St6, St7 z
dodatkowo okre

ś

lon

ą

zawarto

ś

ci

ą

C, Mg, Si,

poprzedzano liter

ą

M np. MSt5 obecnie E295.

Charakterystyka stali niestopowych (węglowych) specjalnych.

Stale niestopowe specjalne do ulepszania cieplnego charakteryzuj

ą

si

ę

wy

ż

szym stopniem czysto

ś

ci i lepsz

ą

jako

ś

ci

ą

. S

ą

przeznaczone do produkcji cz

ęś

ci w stanie ulepszonym cieplnie oraz hartowanym

powierzchniowo. Oznaczenie tych stali wg nie obowi

ą

zuj

ą

cej normy składało si

ę

z dwucyfrowej liczby

okre

ś

laj

ą

cej zawarto

ść

w

ę

gla w setnych procenta.

np.: 10, 45,

Obecnie znaki tych stali s

ą

nast

ę

puj

ą

ce ( w nawiasach nowe oznaczenie):

10(C10E), 20(C22, C22E, C22R), 30 (C30, C30E, C30R), Litera E-oznacza maksymalne st

ęż

enie siarki

S<0,035,P<0,035, litera R dodatek siarki w celu zwi

ę

kszenia skrawalno

ś

ci

Je

ż

eli nie ma liter to S<0,45 a P<0,45.

Znakowanie i zastosowanie stali niestopowych narz

ę

dziowych

Stale te s

ą

stosowane na narz

ę

dzia , które w czasie pracy nagrzewaj

ą

si

ę

do 180˚C Znak stali narz

ę

dziowej

składał si

ę

z litery N oraz liczby okre

ś

laj

ą

cej przybli

ż

on

ą

zawarto

ść

w

ę

gla wyra

ż

on

ą

w dziesi

ą

tkach cz

ęś

ciach

procenta.

np.: N9E, N12

Stale płytko hartuj

ą

ce maj

ą

na ko

ń

cu liter

ę

E np. N9E obecne oznaczenie (CT90). Inne przykłady oznacze

ń

N7(CT70), N12 (CT120). Stale te zawieraj

ą

0,5% do 1,24% w

ę

gla, oraz twardo

ść

po hartowaniu 58do 63 HRC

Charakterystyka stali stopowych.

Są to stale do których wprowadza się pierwiastki stopowe w celu uzyskania odpowiednich własności. Stale te
ze względu na ilość wprowadzonych pierwiastków dzielimy na trzy grupy:
•niskostopowe – zawartość jednego pierwiastka stopowego nie przekracza 2% a suma pozostałych nie
przekracza 3,5%
•średniostopowe - zawartość jednego pierwiastka stopowego jest większa od 2% i mniejsza od 8% a suma
pozostałych nie przekracza 12%
•wysokostopowe - zawartość jednego pierwiastka stopowego jest większa od 8% a suma pozostałych nie
przekracza 55%

Oznaczanie stali stopowych konstrukcyjnych

Wg PN stale te s

ą

oznaczane cyframi i literami. Pierwsze dwie cyfry okre

ś

laj

ą

ś

redni

ą

zawarto

ść

w

ę

gla w

setnych procenta, a litery pierwiastki stopowe:

F lub V– wanad

N – nikiel

G – mangan

S – krzem

H – chrom

T - tytan

M – molibden

J – aluminium

W – wolfram
Liczby wyst

ę

puj

ą

ce za literami oznaczaj

ą

zaokr

ą

glone do liczb całkowitych zawarto

ś

ci

pierwiastków stopowych np. 18H2N2 stal chromowo-niklowa o zawarto

ś

ci w

ę

gla 0,18%, chromu i niklu po

2%

Oznaczanie i zastosowanie stali stopowych konstrukcyjnych do ulepszania cieplnego

Stal zawiera od 0,25% do 0,5% węgla. Przykład oznaczania wg PN (35HM) zaś odpowiednik PN-EN
(~34CrMo2) jest to stal chromowo-molibdenowa o zawartości Cr 0,9 do 1,2% oraz Mo 0,15 do 0,25%
Ma zastosowanie na wały i osie mocno obciążone.

Oznaczanie stali stopowych konstrukcyjnych do azotowania

Są to stale na części mocno obciążone np. wały korbowe, wałki rozrządu. Przykład oznaczania stali

wg PN 38HMJ a wg PN-EN (~41CrAl Mo7) stal ta zawiera 0,35; 0,42% węgla oraz Cr 1,35 do 1,65%,
Mo 0,15 do 0,25%, Al 0,7do 1,1%

Oznaczanie stali stopowych na łożyska

Są to stale wysokowęglowe chromowe zawierają 1% węgla i od 0,7 do 1,65Cr. Wg PN oznacza się je ŁH15

a wg PN-EN (100Cr6).

Oznaczanie stali stopowych szybkotnących

Wg PN stale te oznacza się literami S zaś PN-EN oznacza się literami HS z podaniem średniej procentowej

zawartości pierwiastków stopowych w kolejności W, Mo, V, Co. Przykład SW18 (HS18-0-1) to stal
wolframowa o zawartości wolframu18%. Stale zawierają 0,75do 1,45% węgla. Stosowane są na narzędzia
skrawające.

Stale stopowe odporne na korozję

Są to stale nierdzewne. Głównym składnikiem tych stali jest chrom (od12% do 25%). Zadaniem chromu jest

wzrost pasywacji materiału.

Pasywacja jest to zdolność do tworzenia się na powierzchni cienkiej warstwy tlenków, które zapobiegają korozji.
Oznaczenie stali wg PN H17 wg PN-EN (X6Cr17).

Stale stopowe kwasoodporne

Są to stale chromowo-niklowe. Głównym składnikiem jest chrom ok.18% i nikiel 8%. Np. według PN

1H18N9T

Stale stopowe do pracy w podwyższonych temperaturach

Są to stale głównie chromowo-niklowe z dodatkami aluminium, molibdenu i tytanu. Zawierają (od 5,5 do
26)% chromu, do 25% niklu oraz do 2,5% krzemu.
Chrom z tlenem tworzy warstwę tlenków, która zapewnia żaroodporność.

Stale stopowe o specjalnych własnościach mechanicznych

Odznaczają się bardzo dużą wytrzymałością i odpornością na ścieranie.
Zawiera od (11 do 14)% manganu i 1,35% węgla.
Stosowana jest na szczęki kruszarek, rozjazdy kolejowe, tulejki łańcuchów gąsienicowych.

Charakterystyka i otrzymywanie staliwa

Staliwem nazywamy stal zawierającą od 0,1 do 0,6% węgla, z której otrzymujemy części lane głównie w

produkcji seryjnej.

Ze staliwa odlewa się wyroby o znacznych wymiarach i skomplikowanych kształtach o niezbyt wysokich

wymaganiach wytrzymałościowych.

Zastosowanie staliwa

Staliwa niskowęglowe są dobrze spawalne i ciągliwe stosuje się je na części mało obciążone jak

podstawy,pokrywy, kadłuby silników elektrycznych

Staliwa ze średnią zawartością węgla są spawalne. Stosuje się je na części bardziej obciążone.

Staliwa wysokowęglowe są trudno spawalne . Stosuje się je na części silnie obciążone jak koła zębate.

Wirnik pompy

| LH18N9 ze

staliwa stopowego

L – staliwo z dodatkiem
chromu (H) i niklu (N)

Korpus pompy

| LH18N9

śeliwo –stop odlewniczy żelaza z węglem i innymi składnikami zawierającymi od 2 do 3,6% węgla w
postaci cementytu lub grafitu.

śeliwo- otrzymywanie, podział, znakowanie i zastosowanie

Podział żeliwa



śeliwo szare węglowe dzielimy na:



szare zwykłe



modyfikowane



sferoidalne



Z żeliwa białego otrzymujemy;



żeliwo ciągliwe białe



żeliwo ciągliwe czarne



śeliwo stopowe

Charakterystyka żeliwa szarego

Ma dobre własności odlewnicze, dużą wytrzymałość na ścieranie i małą udarność

śeliwo szare dobrze tłumi drgania

Stosowane jest na odlewy kadłubów obrabiarek, płyty fundamentowe, bębny hamulcowe w samochodach.

Znakowanie żeliwa

Oznaczenie żeliwa jest dość skomplikowane wg PN-EN.

System symbolowy może składać się z sześciu pozycji. Litery EN -oznaczają materiał znormalizowany, G –

materiał odlewany, J- żeliwo, L-postać grafitu płatkowego, liczba określająca minimalną wytrzymałość na

rozciąganie w MPa, metoda wykonania wlewka próbnego np. C- wzięty z odlewu

Przykład oznaczenia żeliwa EN-GJL150C

Wg PN żeliwo szare ma oznaczenie np. Zl 300, Zl 350 gdzie liczba określa wytrzymałośc na rozciąganie w

MPa.

Elementy obrabiarek i ich
obudowy

Obudowy aparatury
ciśnieniowej

Przykłady zastosowania żeliwa.

Stopy miedzi - mosiądz

Mosiądz jest stopem miedzi z cynkiem, który zawiera od 46% do 97 % miedzi.

Mosiądze specjalne ponadto zawierają; mangan, ołów, żelazo, aluminium, krzem, nikiel, cynę.

Mosiądz jest odporny na korozję, ma dobre własności plastyczne i odlewnicze, odznacza się dobrą
skrawalnością. Wzrost cynku powoduje wzrost plastyczności i wytrzymałości.

Stopy miedzi - brązy



Najwi

ę

ksze zastosowanie maj

ą

br

ą

zy cynowe o zawarto

ś

ci cyny ok. 11%.



Br

ą

zy cynowe stosowane s

ą

np. na elementy przyrz

ą

dów kontrolno-pomiarowych, druty do spawania.



Br

ą

zy krzemowe s

ą

stosowane na ło

ż

yska

ś

lizgowe, spr

ęż

yny i armatur

ę

w przemy

ś

le chemicznym



Br

ą

zy aluminiowe s

ą

stosowane na cz

ęś

ci pracuj

ą

ce w wodzie morskiej, monety, spr

ęż

yny, gniazda

zaworów.



Br

ą

zy manganowe s

ą

stosowane na rezystory najwy

ż

szej jako

ś

ci.



Br

ą

zy ołowiowe s

ą

stosowane na ło

ż

yska

ś

lizgowe

Aluminium

Aluminium jest to pierwiastek o barwie srebrzystobiałej

Odporny na korozję, dobry przewodnik prądu elektrycznego i ciepła.

Czyste aluminium jest stosowane na przewody elektryczne, do wytwarzania folii, farb i jako
składnik stopów.

Najczęstszymi dodatkami stopowymi są: miedź, krzem, magnez, nikiel i cynk.

Stopy aluminium

Głównymi składnikami stopów odlewniczych jest krzem, miedź, magnez.

Stopy aluminium zawierające od 10 do 13% krzemu nazywają się siluminami.

Stosowane są na odlewy o skomplikowanych kształtach, pracujące w podwyższonych temperaturach,
odporne na korozję.



Stopy aluminium z magnezem AlMg2 nazywaj

ą

si

ę

hydronalium. S

ą

stosowane na elementy konstrukcji

lotniczych, pojazdów samochodowych

.

Projekt wspó

ł

finansowany ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Powtórzyłeś już niezbędne wiadomości do opanowania standardu 1.3.

Teraz sprawdź swoje wiadomości rozwiązując test z zakresu treści objętych
tym standardem.