lakiernik 714[03] l1 04 u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ

Krzysztof Lenkiewicz

Rozróżnianie metali i ich stopów 714[03].L1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Tadeusz Ługowski
mgr Romuald Mazur

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Krzysztof Lenkiewicz

Konsultacja:
Zenon W. Pietkiewicz

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 714[03].L1.04
Rozróżnianie metali i ich stopów, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu
lakiernik.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Właściwości metali

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Metody badań metali i stopów

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Stopy żelaza z węglem

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Metale nieżelazne

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o właściwościach metali,

metodach badań metali i ich stopów, stopach żelaza z węglem oraz o metalach nieżelaznych.
Zawiera również treści, które pomogą w wykonaniu ćwiczeń i stosowaniu wiadomości
i umiejętności w działaniu praktycznym.

Poradnik zawiera:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności i wiedzy,

które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji jednostki modułowej.

2. Cele kształcenia jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania umożliwia samodzielne przygotowanie do wykonania ćwiczeń

i zaliczenia sprawdzianów. Jest to „pigułka” wiadomości teoretycznych niezbędnych do
opanowania treści jednostki modułowej. Rozdział zawiera także:

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

ćwiczenia, opis ich wykonania wraz z wykazem materiałów, narzędzi i sprzętu,

−

sprawdzian postępów pozwalający ocenić stopień opanowania materiału.

4. Sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Pozytywny wynik sprawdzianu

potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że opanowałeś wiedzę i umiejętności
z zakresu tej jednostki modułowej.

5. Literaturę uzupełniającą.

Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną
czynność. Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki
modułowej.

Jednostka modułowa: Rozróżnianie metali i stopów jest podstawą do zrozumienia

następnego modułu „Techniczne podstawy lakiernictwa”. Jej opanowanie pozwoli
Ci na dalszą naukę w zawodzie lakiernika.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie zajęć w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa

i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat jednostek modułowych

714[03].L1

Fizykochemiczne

podstawy lakiernictwa

714[03].L1.01

Przestrzeganie przepisów

bhp ochrony ppoż

i ochrony środowiska

714[03].L1.03

Wykonywanie pomiarów

laboratoryjnych

714[03].L1.02

Posługiwanie się

podstawowymi pojęciami

fizykochemicznymi

714[03].L1.06

Rozróżnianie materiałów

lakierniczych

i pomocniczych

714[03].L1.05

Zapobieganie korozji

metali

714[03].L1.04

Rozróżnianie metali

i stopów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,

–

dobierać przybory i materiały do wykonania rysunku,

–

przestrzegać przepisy bhp,

–

posługiwać się podstawowymi pojęciami fizycznymi,

–

wykonywać pomiary laboratoryjne,

–

korzystać z różnych źródeł informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji ćwiczeń programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

wykonać badania właściwości metali zgodnie z zasadami bhp,

–

scharakteryzować podstawowe właściwości metali i stopów,

–

wykonać statyczną próbę rozciągania metali,

–

wykonać statyczną próbę ściskania metali,

–

wykonać próbę twardości materiałów,

–

wykonać próbę udarności materiałów,

–

wykonać próbę zginania metali,

–

wykonać próbę zmęczeniową metali,

–

rozpoznać podstawowe oznaczenia: stal, staliwo, żeliwo, metale niezależne i ich stopy,

–

określić zastosowanie metali i ich stopów,

–

wyjaśnić istotę obróbki cieplnej,

–

dokonać klasyfikacji metod obróbki cieplnej,

–

posłużyć się PN oraz katalogami wyrobów metalowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Właściwości metali

4.1.1. Materiał nauczania

Właściwości metali i ich stopów

Metale są to pierwiastki chemiczne, mające wiązanie metalowe i charakteryzujące się

tzw. tzw. wspólną „chmurą” elektronową. Dzięki niej metale są bardzo dobrymi
przewodnikami prądu i ciepła. Metale charakteryzują się nieprzepuszczalnością światła
i połyskiem metalicznym. Tłumaczy się to ciasnym upakowaniem atomów w sieci
krystalicznej. Z tego faktu wynika również szereg innych właściwości metali takich jak duża
wytrzymałość, plastyczność i twardość.

Metale są aktywne chemicznie i łączą się z niemetalami takimi jak tlen, siarka, chlor oraz

reagują z kwasami. Dlatego nie występują w przyrodzie w stanie wolnym tylko w związkach
chemicznych zwanych rudami metali. Wyjątek stanowią metale szlachetne: złoto, srebro itp.,
które w przyrodzie występują w stanie pierwiastków. Aby otrzymać do celów przemysłowych
czyste metale należy rudę poddać operacjom chemicznym i cieplnym w procesach
hutniczych. W rezultacie otrzymujemy tzw. surówki metali. Są one zanieczyszczone, aby je
oczyścić stosujemy różne procesy fizyczno - chemiczne. Bardzo cennym materiałem
hutniczym jest złom metali, którego przeróbka jest tańsza niż przeróbka rudy i przyczynia się
do zmniejszenia negatywnych skutków ekologicznych.

Metale w stanie chemicznie czystym z uwagi na ich słabe właściwości mechaniczne są

rzadko stosowane. Znacznie wartościowsze są stopy metali, otrzymywane w wyniku stopienia
ze sobą metali i niemetali. Przykładem stopu jest stal, która jest stopem żelaza z węglem
obrobionym plastycznie i dzięki dodatkowi około 0,8% węgla oraz około 2% chromu i niklu
jest czterokrotnie mocniejsza niż czyste żelazo. Z takiej stali wykonujemy sprężyny oraz
części maszyn narażone na duże obciążenia. Kolejnym przykładem stopu jest stal nierdzewna,
która otrzymywana jest z żelaza, 0,2% węgla i 13% chromu i dzięki temu jest odporna na
korozję (w przeciwieństwie do żelaza). Niestety jest ona stosunkowo droga. Stosuje się ją do
wyrobu np. sprzętu do przemysłu spożywczego, narzędzi pomiarowych i chirurgicznych.

Przykładem stopu jest żeliwo, czyli stop żelaza z węglem od 2% do 6%. Stop ten bardzo

dobrze można odlewać. Pozwala uzyskiwać skomplikowane kształty np. korpusy silników
i obrabiarek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Właściwości fizyczne metali

Gęstość jest to stosunek masy ciała do objętości, oblicza się ją ze wzoru:

]

[

w którym:

−

gęstość,

−

masa materiału, kg ,

−

objętość materiału

dm .

Gęstość metali w

–

stal

7,7,

–

glin

2,7,

–

miedź 8,9,

–

ołów

11,4,

–

złoto

19,3,

Temperatura topnienia jest to temperatura, przy której metal zmienia stan skupienia ze

stałego w ciekły przy ciśnieniu atmosferycznym. Dla typowych metali wynosi ona w
stopniach Celsjusza (

C):

–

stal

1500,

–

glin

660,

–

miedź 1083,

–

ołów

327,

–

złoto

1063,

–

cyna

232.

Przewodność cieplna jest to energia cieplna przez przewodnik o długości 1m o

przekroju 1m

w ciągu 1 godziny przy różnicy temperatur 1

Rys. 1. Przewodnictwo cieplne

Najlepszym przewodnikiem cieplnym srebro, a następnie miedź, złoto i glin. Najgorzej

przewodzą ciepło: kadm, bizmut, ołów i nikiel.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przewodność elektryczna jest to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego.

Najlepszym przewodnikiem prądu jest srebro, a następnie miedź, złoto i glin.

Właściwości magnetyczne polegają na zdolności magnesowania się. Najlepsze

właściwości magnetyczne mają neodym, samar, żelazo, nikiel i kobalt. Z metali tych
produkuje się magnesy trwałe.

Rozszerzalność cieplna metali przejawia się w zwiększaniu wymiarów pod wpływem

wzrostu temperatury i kurczenia się – podczas chłodzenia. Największą rozszerzalność cieplną
wykazują kadm i glin, a najmniejszą: wolfram, chrom i stal.

temperatury:

Rys. 2. Luz tłoka w cylindrze, w różnych temperaturach (

Właściwości chemiczne metali dotyczą odporności metali na korozję i działanie innych

czynników chemicznych. Dużą odpornością na korozję odznaczają się metale: szlachetna
platyna, złoto, srebro oraz nikiel i chrom.

Właściwości mechaniczne metali

Wytrzymałość jest to stosunek największego obciążenia do pola powierzchni przekroju

poprzecznego badanego metalu. Miarą wytrzymałości materiału są naprężenia, które
obliczamy ze wzoru:









w którym:

−

naprężenie









−

siła zewnętrzna

]

−

pole przekroju

]

[

Rys. 3. Wytrzymałość żelaza i glinu na rozrywanie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Twardość jest to odporność metalu na odkształcenia trwałe. Wskutek wciskania w metal

wgłębnika można określać jego trwałość.

Rys. 4. Twardość metali

Udarność jest to odporność metali na zginanie udarowe. Sprawdza się ją za pomocą

młota Charpego. Miarą udarności jest stosunek pracy zużytej na złamanie próbki do pola
przekroju próbki.

Właściwości technologiczne metali (lejność)

Lejność jest to zdolność ciekłego metalu do wypełnienia formy odlewniczej. Wyraża się

ją długością odcinka na jaką dopłynął zalewany metal w formie.

Plastyczność określa zdolność do odkształceń trwałych metalu bez naruszania jego

spójności. Plastyczność blach do tłoczenia określa się metodą Erichsena, która polega na
pomiarze głębokości wniknięcia tłoczka do momentu pękania blachy.

Skrawalność określa podatność metalu na obróbkę skrawaniem. Charakteryzuje ona

opór skrawania, jakość powierzchni po skrawaniu oraz charakter wiórów.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to jest gęstość?
2. Podaj wzór na obliczanie gęstości?
3. W jakich jednostkach wyrażamy gęstość?
4. Ile wynosi gęstość typowych metali?
5. Co to jest temperatura topnienia?
6. Jaka jest temperatura topnienia typowych metali?
7. W jakich jednostkach mierzy się temperaturę topnienia?
8. Co to jest przewodność cieplna?
9. Jakie metale dobrze przewodzą ciepło?
10. Jakie metale dobrze przewodzą prąd elektryczny?
11. Z jakich materiałów produkuje się magnesy trwałe?
12. Jakie metale są odporne na korozję?
13. Co to jest rozszerzalność cieplna?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Jakie metale mają największą rozszerzalność cieplną?
15. Jakie metale mają najmniejszą rozszerzalność cieplną?
16. Jaki wpływ na szczelność maszyn ma rozszerzalność cieplna?
17. Co to jest wytrzymałość materiałów?
18. W jakich jednostkach podajemy wytrzymałość materiałów?
19. Co jest miarą wewnętrznego oporu materiału na obciążenia?
20. Co to jest twardość?
21. Co to jest udarność?
22. Co jest miarą udarności materiału?
23. Co to jest lejność?
24. W jaki sposób badana jest lejność?
25. Co to jest plastyczność?
26. Jak badamy tłoczność blach?
27. Co jest miarą tłoczności blach?
28. Co określa skrawalność metalu?
29. Kiedy występuje ściskanie materiału?
30. Kiedy występuje rozciąganie materiału?
31. Jakie są przykłady ściskania i rozciągania materiału w przedmiotach codziennego

użytku?

32. Kiedy występuje zginanie elementów?
33. Od czego zależy wytrzymałość na zginanie?
34. Kiedy występuje wyboczenie elementów?
35. Co to są naprężenia tnące?
36. Jakie są przypadki zginania, wyboczenia i ścinania w przedmiotach codziennego użytku?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ gęstość stali i glinu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, ćwiczenie:

1) zmierz długość krawędzi kostki stalowej w [mm],
2) zapisz wyniki pomiarów:

długość ………………….
szerokość ………………..
wysokość ………………..

3) oblicz objętość kostki,
4) zważ kostkę na wadze,
5) oblicz gęstość stali,
6) dokonaj pomiaru długości krawędzi kostki z glinu,
7) zapisz wyniki:

długość ………………….
szerokość ………………..
wysokość ………………..

8) oblicz objętość kostki glinowej,
9) zważ kostkę na wadze,
10) oblicz gęstość kostki glinowej,
11) porównaj uzyskane wyniki i podać wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kostka stalowa,

−

kostka glinowa,

−

liniał warsztatowy,

−

waga.

Ćwiczenie 2

Zbadaj właściwości magnetyczne metali, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) magnes trały przytknij do próbki żelaznej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany,
2) magnes trwały przyłóż do próbki miedzianej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany,
3) magnes trwały przyłóż do próbki glinowej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany,
4) magnes trwały przyłóż do stali nierdzewnej, sprawdź z jaką siłą jest przyciągany,
5) sformułuj wnioski i wskaż jakie znaczenie mają własności magnetyczne metalu przy

mocowaniu w uchwytach magnetycznych?

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki metali,

−

magnes trwały,

−

rysunek stołu magnetycznego szlifierki.

Ćwiczenie 3

Sprawdź, w jaki sposób będzie uginał się liniał stalowy o przekroju prostokątnym,

do którego przyłożysz obciążenie w środku długości w dwóch różnych jego położeniach:

a) dłuższym bokiem prostokąta,
b) krótszym bokiem prostokąta.

Przy którym położeniu belka wykazuje większe ugięcie?
Przy którym ułożeniu belka wskazuje większą wytrzymałość?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) liniał ułóż dłuższym bokiem na dwóch podporach a potem krótszym bokiem,
2) w obu przypadkach przyłóż do środka liniału obciążnik,
3) obserwuj zachowanie liniału i staraj się zmierzyć wielkość ugięcia,
4) sformułuj wnioski i udziel odpowiedzi na pytania w poleceniu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

liniał stalowy o długości około 0,5 m o przekroju prostokąta,

−

obciążnik o wadze 10N,

−

linijka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do ćwiczeń?



2) obliczyć gęstość materiału?



3) obliczyć naprężenia w materiale?



4) zdefiniować przewodność cieplna?



5) określić cechy technologiczne metalu?



6) rozpoznać podstawowe metale?



7) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Metody badania metali i stopów

4.2.1. Materiał nauczania

Badania organoleptyczne

Badania organoleptyczne polegają na wykorzystaniu zmysłów: wzroku, słuchu, smaku,

dotyku. W lakiernictwie stosuje się głównie badanie za pomocą wzroku.

Rozpoznanie na podstawie barwy metalu, przykład:

Lakiernik otrzymał zadanie – renowację podwozia samochodu Audi A8. Podwozie tego

samochodu wykonane jest z kilku stopów metali glinu i żelaza. Aby praca była dobrze
wykonana musi on dobrać technologię oczyszczania i nakładania powłok. W tym celu musi
zidentyfikować stopy wchodzące w skład podwozia samochodowego. Stopy glinu mają barwę
zbliżoną do białej natomiast stopy żelaza oraz cynku mają szarą charakterystyczną barwę.
Lakiernik może wykorzystać też swoją wiedzę o magnetycznych właściwościach metali.
Elementy stalowe przyciągają magnes natomiast aluminiowe nie przyciągają.

Lakiernik przeprowadza weryfikację łożysk ślizgowych sprężarki. Aby prawidłowo

dobrać części zamienne musi rozpoznać materiał łożyskowy, ponieważ niektórzy producenci
stosują łożyska na bazie miedzi inni natomiast na bazie cyny i ołowiu. Do prawidłowej
weryfikacji wystarcza rozpoznanie barwy. Stopy miedzi są żółto - czerwone natomiast stopy
łożyskowe cyny i ołowiu – barwy iskier.

Rozpoznanie na podstawie barwy iskier.

Stale rozpoznajemy na podstawie iskier przy szlifowaniu. W stalach węglowych barwa

iskier jest żółta. W iskrach tych na skutek kontaktu z tlenem i temperaturą spala się węgiel.
Im więcej węgla tym iskry są bardziej intensywne. Stale stopowe rozpoznajemy też po barwie
iskier. Iskry pomarańczowe świadczą o dużej ilości chromu a iskry różowe świadczą o dużej
zawartości manganu. Bardzo skąpe iskrzenie świadczy o tym, że jest to stal nierdzewna lub
kwasoodporna.

Pomiary twardości

Metoda Brinella

Twardość jest miarą odporności materiału na odkształcenia trwałe powstające wskutek
wciskania weń wgłębnika. W metodzie Brinella twardość mierzymy za pomocą kulki
hartowanej ze stali, którą wgniatamy w materiał z określoną w normach siłą. Następnie
mierzy się pole powierzchni czaszy powstałej w materiale.

102

⋅

−

twardość Brinella

−

siła nacisku

]

−

pole powierzchni

]

[

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Twardościomierz Brinella, mikroskop i lupa do pomiaru odcisku [6]

Metoda Rockwella

Metoda ta polega na dwustopniowym wciskaniu w materiał kulki stalowej (skala B) lub
stożka diamentowego (skala C) i pomiarze (po odciążeniu) trwałego przyrostu e

’

głębokości

odcisku. Twardość obliczamy ze wzoru:

HRC

HRB

−

100

130

Rys. 6. Twardościomierz Rockwella [6]

1 – wieszak, 2 – obciążnik, 3 – wgłębnik,

4 – próbka, 5 – stolik przedmiotowy, 6 – śruba,
7 – korbka, 8 – kółko podnoszenia, 9 – czujnik,

10 – zwalniacz, 11 - dźwignia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Statyczna próba rozciągania

Próba ta polega na rozciąganiu próbki materiału na maszynie wytrzymałościowej

i obserwowaniu przyrostu długości w zależności od siły rozrywającej. Próba ta ma bardzo
duże znaczenie dla obliczeń wytrzymałościowych oraz dla badania materiału w hutach,
odlewniach i walcowniach. Wytrzymałość na rozciąganie

]

[Pa

obliczamy ze wzoru:

]

[Pa

−

siłą w

]

−

pole przekroju próbki

]

[

Próba udarności

Próba ta polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego próbki z karbem.

Udarność KC jest to stosunek pracy K użytej na załamanie próbki do pola przekroju

w miejscu karbu.









Rys. 7. Schemat młota Charpy’ego [6]

1 – próbka, 2 – wahadło,

3 – podziałka kątowa, 4 – wskazówka

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Na czym polegają badania organoleptyczne?
2. Jakie cechy bierzemy pod uwagę przy rozpoznawaniu metali?
3. Na czym polega metoda iskrowa?
4. Jak przeprowadzamy próbę Mohsa?
5. Na czym polega próba Brinella?
6. Jakie znasz skale twardości Rockwella?
7. W jakich jednostkach wyrażamy wytrzymałość materiału?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Jakie znaczenie dla użytkowników ma próba rozciągania?
9. Na czym polega próba udarności?
10. W jakich jednostkach wyrażamy udarność?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zbadaj 4 próbki metali za pomocą metod organoleptycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy,
2) obejrzeć próbki i zanotować ich barwę,
3) przeprowadzić próbę iskrową stosując okulary ochronne,
4) wykonać próbę z magnesem,
5) przeprowadzić próbę twardości metodą Mohsa,
6) określić materiał próbki,
7) zaprezentować efekty pracy,
8) podać inne metody identyfikacji materiału.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt przedmiotowy,

−

szlifierka,

−

okulary ochronne,

−

magnes trwały,

−

literatura,

−

4 próbki metali.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź pomiar twardości metodą Brinella i Rockwella.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia,
2) przygotować próbki,
3) zapoznać się z instrukcją obsługi twardościomierzy,
4) zapoznać się ze stanowiskowymi przepisami bhp,
5) wykonać pomiar twardości metodą Brinella,
6) obliczyć twardość Brinella według wzoru,
7) wykonać próbę metodą Rockwella,
8) obliczyć twardość Rockwella,
9) porównać dwie skale twardości,
10) zaprezentować efekty pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt przedmiotowy,

−

literatura techniczna,

−

próbka stalowa,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

twardościomierz Brinella,

−

twardościomierz Rockwella,

−

lupa do pomiaru odcisku Brinella.

Ćwiczenie 3

Wykonaj próbę rozciągania dwóch próbek: stalowej i mosiężnej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją bhp na stanowisku,
3) zapoznać się z instrukcją obsługi zrywarki,
4) zamontować próbkę w szczękach maszyny,
5) dokonać próby i notować wskazania,
6) wykonać próbę na drugiej próbce,
7) zapisać wyniki,
8) wykonać wykresy rozciągania,
9) obliczyć wytrzymałość na rozerwanie próbek,
10) porównać wyniki dla próbki stalowej i mosiężnej,
11) zaprezentować efekty pracy i swoje wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zeszyt do ćwiczeń i ołówek,

−

literatura techniczna,

−

instrukcja bhp i obsługi zrywarki,

−

dwie próbki: stalowa i mosiężna,

−

maszyna wytrzymałościowa.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczenia?



2) stosować metody organoleptyczne badania metali?



3) wykonać próbę twardości Brinella?



4) wykonać próbę twardości Rockwella?



5) wykonać próbę rozrywania?



6) omówić próbę udarności?



7) interpretować wyniki badań metali?



8) wykorzystać zdobyte wiadomości i umiejętności w praktycznym działaniu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Stopy żelaza z węglem

4.3.1. Materiał nauczania

Stopy żelaza z węglem

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%, przerobiony plastycznie

(kuty, walcowany). Stal jest stopem najczęściej stosowanym w przemyśle z uwagi na liczne
jej zalety:
–

dużą wytrzymałość,

–

niską ceną,

–

łatwe spawanie i zgrzewanie,

–

podatność na obróbkę cieplną i cieplno-chemiczną,

–

dużą twardość,

–

bardzo dużą udarność,

–

właściwości ferromagnetyczne,

–

ogólną dostępność,

–

dobrą właściwość plastyczną,

–

odporność na wysoką temperaturę,

–

tanią obróbkę skrawaniem.

Wady stali to:

–

podatność na korozję,

–

duży ciężar właściwy,

–

mała przewodność cieplna,

–

bardzo mała lejność,

–

mała zdolność do tłumienia drgań,

–

duży opór elektryczny.

Rys. 8. Schemat klasyfikacyjny stali [3]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stale węglowe

Stale węglowe są to stale, w których zawartość składników stopowych nie przekracza 1%

(nie dotyczy to żelaza i węgla). Stale te dostarczone są w postaci kutych lub walcowanych
na gorąco prętów, kształtowników blach grubych. Stale te dzielą się na następujące grupy:

Stale węglowe konstrukcyjne zwykłej jakości (ich znak składa się z liter St i liczby: 0÷7);

Liczby określają numer stali im wyższy tym stal mocniejsza. Przykłady i zastosowanie stali:
St 0

- mało obciążone części maszyn, dźwignie, nity.

St 3, St 2, St 4

- konstrukcje budowlane, kotły, części maszyn mało obciążone śruby,
nakrętki.

St 5, St 6

- wały i osie mniej obciążone.

St 7

- resory maszyn rolniczych.

St 25

- stale przeznaczone na konstrukcje spawane.

Stale węglowe konstrukcyjne wyższej jakości, podlegają badaniom składu chemicznego

(zawartość fosforu i siarki nie może przekroczyć 0,04%). Znak tych stali składa się z
dwucyfrowej liczby określającej średnią zawartość węgla w setnych procenta np. stal 55
zawiera 0,55% węgla; stale te mogą być poddawane obróbce cieplnej. Wykonuje się z nich
średnio obciążone części maszyn np. St:
40

- wały, osie, sworznie

- sprężyny, narzędzia ślusarskie

- blachy na karoserie samochodów

- łańcuchy.

Stale stopowe konstrukcyjne

Znak tej stali składa się z liczby określającej zawartość węgla w setnej procenta oraz litery
określającej dodatki stopowe i liczby określającej ilość składnika stopowego. Np. 30H2N2
oznacza stal zawierającą 0,3% węgla, 2% chromu i 2% niklu. Przykłady i jej zastosowania:
40H

- wały korbowe, koła zębate, piasty

30HG5

- części spawane z blach i rur, śruby

35HG5

- sworznie, kadłuby, kratownice.

Stale stopowe konstrukcyjne do nawęglania

Stale te mają małą zawartość węgla do (0,3%) co zapewnia dużą ciągliwość i odporność
na uderzenia. W wyniku nawęglania zewnętrzna ich warstwa jest o grubości do 0,5 mm i jest
odporna na ścieranie. Przykłady stali i zastosowanie:
15H

- koła zębate, wałki rozrządu

18H6T

- silnie obciążone koła zębate, śruby i krzywki

15H6M

- sworznie tłokowe i ślimaki.

Stale narzędziowe węglowe

65G

- małe sprężyny, podkładki sprężyste

45S

- sprężyny wagonowe, rolnicze, kultywatory

50H6

- sprężyny do zawieszeń samochodów

50HF

- sprężyny zaworowe, drążki skrętne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stale narzędziowe węglowe

Znak tej stali składa się z litery N, liczby oznaczającej zawartość węgla w dziesiątej procenta
i litery E dla stali płytko hartującej się lub litery Z dla stali zgrzewalnej, przykłady:
N7E

- młoty, wykrojniki, narzędzia do drewna

- przebijaki, matryce

N9E

- duże rozwiertaki, wiertła, frezy

N12

- pilniki, skrobaki, narzędzia do metali.

Stale narzędziowe stopowe

Znak tych stali składa się z litery:
W

- do pracy na gorąco,

- do pracy na zimno,

- stal szybko tnąca;

dalsze litery oznaczają składniki stopowe:
W – wolfram, V – wanad, C – chrom, M – mangan, L – molibden, K – kobalt,
Z -krzem, chrom, wolfram, P – chrom, nikiel, wanad

Przykłady stali narzędziowych:
NV

- matryce, noże do wyrobu gwoździ

NCV1

- piły do drewna

NC5

- brzytwy, skalpele

NC6

- gwintowniki, sprawdziany

NW1

- narzędzia do drewna

WC5

- formy do metali

WW2

- matryce do tworzyw sztucznych

SW18

- noże tokarskie i strugarskie

SW7M

- wiertła i gwintowniki

SW12C

- frezy i rozwiertaki

SKC

- noże oprawkowe

SK5V

- narzędzia do uzębień i automatów.

Staliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%. Znak staliwa

węglowego składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych procenta i litery L np.
15L, 55L. Staliwa stopowe oznaczamy podobnie jak stale stopowe dodając literkę L
na początku np. L35H6.

Staliwo stosujemy na podstawy, korpusy, pokrywy, kowadła, pojazdy pancerne.

Żeliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości od 2,5% do 4,5% węgla.

Żeliwa charakteryzują się:
–

niską ceną,

–

dobrą lejnością,

–

dobrą obrabialnością przez skrawanie,

–

zdolnością do tłumienia drgań,

–

stabilnością wymiarową,

–

dużą odpornością na ścieranie.

Wady żeliwa:

–

duży ciężar,

–

kruchość,

–

niejednorodna budowa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Z tego względu, żeliwo stosujemy na podstawy, korpusy, skomplikowane części maszyn
(średnio obciążone). Przykłady żeliwa szarego:
Zl 150 - tulejki, łożyska ślizgowe,
Zl 300 - korpusy obrabiarek.
liczba 150,300 oznacza wytrzymałość na rozrywanie odpowiednio 150 i 300 MN/m

Żeliwa sferoidalne otrzymujemy w wyniku procesu hutniczego. Żeliwa te stosowane są

na silniej obciążone części maszyn np.
Zs 450 02

- wały korbowe, rury

Zs 600 02

- pierścienie tłokowe, korbowody

w symbolu tego żeliwa 02 oznacza wydłużenie.

Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna

Obróbka cieplna – są to celowe zabiegi cieplne, w wyniku których zmienia się

własności mechaniczne, fizyczne lub chemiczne stopów metali w stanie stałym. Warunkiem
przeprowadzenia obróbki cieplnej jest zmienna rozpuszczalność składników w stanie stałym.

Hartowanie polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, zależnej

od rodzaju materiału, wygrzaniu jej w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu. Celem
hartowania jest uzyskanie struktury materiału o większej twardości i odporności na ścieranie
oraz lepszych właściwościach magnetycznych.

Zwiększanie twardości stali jest spowodowane utworzeniem struktury martenzytu,

w którym krystality stali przybierają kształt igieł. W przypadku ogrzewania stali następuje
stopniowe rozpuszczanie węgla w żelazie

γ zwanej austenitem. Występuje to powyżej

temperatury przemiany żelaza

λ w żelazo γ (patrz rys). Gdy stal ochłodzimy wolno

wówczas węgiel powoli wróci na swoje miejsce w żelazie

λ , natomiast przy gwałtownym

ochładzaniu atomy węgla zostaną uwięzione w sieci krystalicznej żelaza

γ i powstanie

roztwór przesycony, w którym występują naprężenia wewnętrzne powodujące twardość i
kruchość stali. Szybkość chłodzenia stali zależy od ilości węgla i innych dodatków
stopowych. Dlatego stale chłodzimy sprężonym powietrzem, olejem lub wodą.

Rys. 9. Wykres temperatur hartowania i odpuszczania stali węglowych [4]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Hartowanie dzielimy na:

–

hartowanie zwykłe polegające na nagrzaniu stali do temperatury nieco wyższej
od temperatury przemiany, wygrzaniu i szybkim chłodzeniu do temperatury pokojowej.
W ten sposób hartujemy przedmioty o prostych kształtach odpornych na pękanie;

–

hartowanie stopniowe polegające na nagrzaniu, wygrzaniu stali a następnie ochłodzeniu
w nagrzanej kąpieli solnej o temperaturze wyższej od przemiany martenzytycznej w celu
wyrównania temperatury a następnie chłodzeniu w powietrzu o temperaturze około 20

Hartowanie to stosujemy do skomplikowanych przedmiotów;

–

hartowanie z przemianą izotermiczną jest podobne do hartowanie stopniowego z tym, że
stosujemy chłodzenie stali do końca w nagrzanej kąpieli solnej. Hartowanie to stosujemy
do drobnych przedmiotów stalowych;

–

hartowanie powierzchniowe polegają na szybkim ogrzaniu powierzchni stali
i natychmiastowym jej chłodzeniu, celem tej obróbki jest osiągnięcie twardej
powierzchni przy zachowaniu ciągliwego rdzenia z miękkiej stali, obrabia się
tak kowadła, wały karbowe oraz elementy maszyn rolniczych.

Odpuszczanie polega na nagrzaniu zahartowanej stali do temperatury poniżej 723

wygrzaniu i wolnym chłodzeniu. Głównym celem tej operacji jest zmniejszenie kruchości
stali.

Odpuszczanie dzielimy na:

–

niskie od 150

C do 250

C stosuje się je do narzędzi i sprawdzianów,

–

średnie od 250

C do 500

C stosuje się je do matryc i sprężyn,

–

wysokie od 500

C do 650

C stosuje się je do silnie obciążonych elementów takich jak

wały, korbowody i narzędzia ze stali szybkotnącej.

Połączenie hartowania z odpuszczaniem wysokim lub średnim nazywamy ulepszaniem

cieplnym.

Wyżarzanie jest to operacja polegająca na nagrzaniu stali, wygrzaniu i powolnym

studzeniu do temperatury pokojowej. Celem tej operacji jest: zmiękczanie, ujednorodnienie,
rekrystalizacja i odprężenie stali.

Rys. 10. Zakres temperatur wyżarzania stali niestopowych [4]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Obróbka cieplno-chemiczna polega na nasyceniu zewnętrznych warstw stali

pierwiastkami tworzącymi bardzo twarde związki chemiczne takimi jak węgiel, azot, bor.
W celu osiągnięcia bardzo twardej powierzchni, przy zachowaniu miękkiego odpornego
na uderzenia rdzenia.

Obróbka ta dzieli się na:

–

nawęglanie – polega na nasyceniu stali niskowęglowej atomami węgla na głębokość do 2
mm następnie zahartowaniu i odpuszczaniu niskim; nawęglanie odbywa się w wysokiej
temperaturze około 900

C w ośrodkach stałych, ciekłych lub gazowych.

–

azotowanie – polega na nasycaniu zewnętrznej warstwy stali azotem w wyniku czego
powstaje bardzo twarda powierzchnia,

–

cyjanowanie jest połączeniem nawęglania i azotowania, i stosuje się je do kół zębatych,
krzywek oraz wałów narażonych na duże obciążenia.
W ten sposób obrabiamy koła zębate, wielowypusty, wały rozrządu, sworznie tłokowe,

cylindry i narzędzia pomiarowe.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co nazywamy stalą?
2. Jakie zalety ma stal?
3. Jakie wady ma stal?
4. Jak dzielimy stale?
5. W jaki sposób oznaczamy stale?
6. Na czym polega obróbka cieplna?
7. Co to jest hartowanie?
8. Jakie znasz metody odpuszczania?
9. Co to jest obróbka cieplno-chemiczna?
10. Jakie są rodzaje obróbki cieplno-chemicznej?
11. Gdzie stosujemy żeliwo?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz stale na: nóż tokarski, młotek, zawias bramki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy
2) wynotować wymagania stawiane badanym przedmiotom,
3) znaleźć w literaturze cechy poszczególnych stali,
4) dobrać stal na nóż tokarski, podać jej symbol i skład,
5) dobrać stal na młotek, podać jej znak i skład,
6) dobrać stal na zawias bramki, podać jej znak i skład,
7) zanotować w zeszycie znaki stali,
8) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić dobór stali,
9) zaproponować alternatywne materiały na te przedmioty.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias,

−

zeszyt do ćwiczeń i długopis,

−

literatura techniczna.

Ćwiczenie 2

Dobierz metody obróbki cieplnej dla przedmiotów z ćwiczenia 1.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wymogami technicznymi dla tych przedmiotów,
3) dobrać temperatury hartowania,
4) dobrać sprzęt do nagrzewania i chłodzenia,
5) dobrać temperatury odpuszczania,
6) zapisać w zeszycie wyniki prac,
7) zaprezentować efekty pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias,

−

zeszyt do ćwiczeń i długopis,

−

wykres żelazo-węgiel

−

wykaz sprzętu do obróbki cieplnej w warsztacie,

−

literatura techniczna.

Ćwiczenie 3

Dobierz technologię obróbki cieplno-chemicznej dla koła zębatego szlifierki kątowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z warunkami pracy koła zębatego,
3) zidentyfikować materiał koła zębatego,
4) zapoznać się z dokumentacją szlifierki,
5) dobrać rodzaj obróbki cieplno-chemicznej,
6) dobrać sprzęt i materiały do obróbki,
7) dobrać temperatury obróbki,
8) dobrać sposób chłodzenia obróbki,
9) narysować wykres obróbki,
10) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić swoją koncepcję.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

koło zębate szlifierki,

−

dokumentacja techniczno-ruchowa szlifierki,

−

zeszyt do ćwiczeń i długopis,

−

normy,

−

literatura techniczna,

−

wykres żelazo-węgiel.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia?



2) określić główne cechy stali?



3) zinterpretować znak stali?



4) dobrać stal do określonego przedmiotu?



5) dobrać technologię obróbki cieplnej stali?



6) dobrać technologię obróbki cieplno-chemicznej?



7) wyjaśnić istotę obróbki cieplnej?



8) posługiwać się dokumentacją techniczną?



9) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Metale nieżelazne

4.4.1. Materiał nauczania

Miedź i jej stopy

Miedź jest metalem o bardzo dobrej przewodności ciepła i prądu, bardzo plastycznym,

o niskiej wytrzymałości. Dlatego miedź stosuje się na przewody elektryczne, układy
chłodzenia oraz jako lut twardy.

Mosiądz jest stopem miedzi i cynku oraz innych dodatków stopowych, takich jak

mangan, ołów, żelazo.

Tabela 1 Mosiądze na odlewy wg PN – 70/H – 87026

Właściwości mechaniczne

Znak

Cecha

Rm
MN/m

A
% 5

HB
KG/mm

Sposób
odlewania

Orientacyjne
właściwości
technologiczne

Przykład
zastosowania

CuZn43
Hin4

LD.147 350

450

6
10

110
120

LP
LP

Odporny na
ścieranie i
temp. Do 230
˚ C

Różne części
maszyn. Łożyska
i aramatura

CuZn50
Mn3Fe

MM55 450/650

500/550

18/20
10/25

100/130
110/150

LP
LK

Odporny na
ścieranie i
korozję do 250
˚ C

Śruby okrętowe.
Części
maszyn.Odlewy
duże

CuZn38
Mn2

MM58 250/400

350

15/20
10

80/100
85

LP
LK

Dobrze
skrawalny
lejność mała

Części maszyn.
Pojazdy, Okręty

CuZn38
Al2

MA58

350/600
400

12/8
15

90/120
100

LP
LK

Lejność i
skrawalność
dobra

Części maszyn w
przemyśle
komunikacyjnym

CuZn39
Pb2

MO59

250/400
270

12/20
18

70/100
100

LP
LK

Lejność i
skrawalność
dobra

Armatura
hydrauliczna.
Koszyki łożysk
tocznych

CuZn38
Pb2

MO60

250

Lejność i
skrawalność b.
dobra

Armatura
niskociśnieniowa

CuZn30
Al2

MA67

300
400

12
15

80
90

LP
LK

Lejność i
skrawalność
dobra

Części maszyn
szczególnie
odporne na
ścieranie i
korozję

CuZn16
Si4

MK80

300/500
350

10/18
15

100/120
110

LP
LK

Skrawalny
Lejność i
skrawalność
dobra

Armatura.
Osprzęt. Części
maszynowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mosiądz ma dobre właściwości plastyczne, dobrze się obrabia skrawaniem i jest odporny

na korozję. Mosiądze oznaczamy ze pomocą znaku CuZn40Pb2 co oznacza, że w stopie jest
58% miedzi, 40% cynku, 2% ołowiu lub za pomocą cechy np. MO58 co oznacza mosiądz
ołowiowy o 58% miedzi. Mosiądze dzielimy na odlewnicze i przeznaczone do obróbki
plastycznej.

Brąz jest stopem miedzi z innymi pierwiastkami za wyjątkiem cynku. Są to przeważnie

cyna, glin, ołów, mangan i krzem. Brązy mają wiele zalet takich jak odporność na korozję,
ścieranie, dobrą obrabialność. Brązy oznaczamy znakiem np. CuSn10 co oznacza, że brąz
składa się z 90% miedzi i 10% cyny lub cechą B10.

Tabela 2

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aluminium i jego stopy

Aluminium jest metalem srebrno-białym o dobrej przewodności prądu elektrycznego

i ciepła oraz dużej odporności na korozję niestety ma małą wytrzymałość i dlatego stanie
czystym jest stosowane tylko w elektrotechnice, do wyrobu folii i farb. Znacznie większe
znaczenie mają stopy aluminium z krzemem, miedzią i magnezem. Stopy aluminium dzielimy
na stopy odlewnicze i przerabiane plastycznie.

Tabela 3

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cynk i jego stopy

Cynk jest plastycznym metalem o małej wytrzymałości i niskiej temperaturze topnienia

418

C. Stosuje się go na blachy budowlane, powłoki antykorozyjne i w przemyśle

elektrotechnicznym.

Cynk w połączeniu z aluminium, miedzią i manganem tworzy stopy o dobrej

obrabialności przez odlewanie i skrawanie, dużej stabilności wymiarowej. Dlatego z tych
stopów wykonujemy gaźniki, korpusy, klamki, kabłąki mikrometrów oraz łożyska. Typowym
stopem cynku jest znal ZnAl4 zawierający 96% cynku i 4% aluminium.

Chrom

Chrom jest bardzo twardym srebrzystym metalem opornym na korozję. Znalazł

on zastosowanie w stopach takich jak stal, żeliwo i mosiądz. Stosowany jest na powłoki
dekoracyjne oraz na warstwy przeciwścierne np. pierścieni tłokowych i cylindrów.

Magnez i jego stopy

Magnez w technice jest stosowany w postaci stopów z aluminium, cynkiem i manganem.

Stopy te są bardzo lekkie, odporne na korozję, dlatego stosuje się je w budowie samolotów,
motocykli i samochodów sportowych.

Cyna i jej stopy

Cyna jest stosowana na opakowania produktów żywnościowych (puszek, konserw) oraz

w postaci stopów z ołowiem na luty miękkie i łożyska ślizgowe.

Ołów i jego stopy

Ołów tworzy stopy z cyną i antymonem. Stopy te stosuje się w produkcji akumulatorów,

w drukarstwie, do produkcji lutów miękkich oraz na łożyska ślizgowe. Stopy ołowiu mają
szerokie zastosowanie w ochronie przed promieniowaniem Rentgena w medycynie
i wojskowości.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie właściwościach ma czysta miedź?
2. Jakie składniki stopowe wchodzą w skład mosiądzu?
3. Jak tworzymy znak mosiądzu?
4. Jak tworzymy cechę mosiądzu?
5. Czym charakteryzuje się mosiądz?
6. Na jakie elementy stosujemy mosiądz?
7. Jak powstaje brąz?
8. Jak oznaczamy brąz?
9. Jakie elementy wykonujemy z brązów?
10. Jakie własności ma aluminium?
11. Gdzie jest stosowane aluminium?
12. Jakie składniki tworzą stopy aluminium?
13. Na jakie elementy stosujemy stopy aluminium?
14. Czym charakteryzuje się cynk?
15. Na jakie elementy stosujemy cynk?
16. Jakie cechy mają stopy cynku?
17. Gdzie stosujemy stopy cynku?
18. Jakie jest zastosowanie chromu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19. Jakie cechy mają stopy magnezu?
20. Gdzie znajdują zastosowanie stopy magnezu?
21. Jakie są przykłady zastosowania cyny?
22. Na jakie elementy stosujemy stopy ołowiu?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zidentyfikuj próbki metali

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia
2) zapoznać się z literaturą techniczną
3) rozpoznać barwę próbek
4) sprawdzić własności magnetyczne próbek
5) zapisać w zeszycie nazwy metali
6) zaprezentować efekty swojej pracy

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki metali,

−

zeszyt do ćwiczeń ,

−

magnes stały,

−

literatura techniczna.

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj stopy metali

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki stopów,

−

zeszyt do ćwiczeń ,

−

magnes stały,

−

literatura techniczna

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz?

Tak

Nie

1) rozróżnić metale nieżelazne?



2) omówić stopy metali



3) przytoczyć przykłady zastosowania metali i och stopów



4) rozpoznać metale i ich stopy



5) dobrać metale do produkcji typowych części maszyn



6) odczytać i zinterpretować znak i cechę stopu



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań dotyczących techniki wytwarzania, obróbki, ręcznej, mechanicznej

i spajania metali oraz montażu. Z: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 18 są to zadania
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa; zadania: 12 i 14 to
zadania z luką, w zadaniach: 4, 5, 6, 16, 17, 19 i 20 należy udzielić krótkiej odpowiedzi,
zadanie 15 to zadanie rysunkowe.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi:

–

w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź znakiem X
(w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową),

–

w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone pole,

–

w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy,

–

w zadaniu dotyczącym rysunku, narysuj wyznaczone pole.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 15-20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

–

instrukcja,

–

zestaw zadań testowych,

–

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Cechą wspólną dla metali jest:

a) duża twardość,
b) duża wytrzymałość,
c) wiązanie metaliczne,
d) wysoka temperatura topnienia.

2. Udarność wyrażamy w jednostkach:

a) [J/m

b) [Pa],
c) [N],
d) [Nm].

3. Pomiar twardości w skali HRC polega na wciskaniu:

a) kulki stalowej,
b) stożka diamentowego,
c) piramidki stalowej,
d) kulki z węglików spiekanych.

4. Podaj pełną nazwę stali:

a) St 2 S,
b) 35 HGS,
c) SW7M.

a) …………………………….
b) …………………………….
c) ………………………….....

5. Ulepszanie cieplne osiągamy przez:

a) hartowanie,
b) hartowanie i odpuszczanie wysokie,
c) wyżarzanie rekrystalizujące,
d) odpuszczanie niskie.

6. Cyjanowanie polega na nasycaniu stali:

a) azotem i siarką,
b) węglem i azotem,
c) węglem i borem,
d) azotem i borem.

7. Stop żelaza twardość węglem twardość zawartości od 2%÷6% nazywamy

……………….. i wytwarza się z niego ……………………… .

8. Mosiądz jest stopem:

a) miedzi z manganem,
b) miedzi z cyną,
c) miedzi z glinem,
d) miedzi z cynkiem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Gaźniki samochodowe wykonujemy z:

a) stali,
b) brązu,
c) znalu,
d) żeliwa.

10. Odpuszczanie średnie wykonujemy w temperaturach:

a) 150

C÷250

b) 250

C÷500

c) 500

C÷650

d) 650

C÷800

11. Do wyrobu młotków stosujemy stale ……………………….., stale te dzielimy

na …………………….. .

12. Podaj zalety żeliwa:

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

13. Wytrzymałość na rozrywanie wyraża się:

a) [Pa],
b) [N],
c) [J/m

d) [kg/m

14. Narysuj próbkę do badania na zrywarce.

15. Narysuj wykres żelazo-węgiel.

16. Głównym składnikiem stali hartowanej jest:

a) ferryt,
b) perlit,
c) martenzyt,
d) cementyt.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Narysuj schemat młota Charpego.

18. Na podstawie wykresu podaj temperaturę hartowania stali 85.

19. Hartowanie stopniowe przeprowadzamy w następujący sposób:

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

–

………………………………………………………………………………………...

20. Porównaj żeliwo szare i staliwo i opisz różnice.
………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ………………………………………………………………………………...

Rozróżnianie metali i stopów.

Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.

zadania

Odpowiedź

Punkty

a) …………………………………………………….
b) …………………………………………………….
c) …………………………………………………….

10.

11.

12.

13.

14.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Buksiński T., Szpecht A.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa 1996
2. Dobrzyński L.A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. WNT, Warszawa

1999

3. Domke W.: Vademecum materiałoznawstwa. WNT, Warszawa 1989
4. Górecki A.: Technologia ogólna. WSiP, Warszawa 1998
5. Moc S.: Obróbka metali z materiałoznawstwem. WSiP, Warszawa 1999
6. Wit R.: Pracowania metrologiczna. WSiP, Warszawa 1990.