Materiały metalowe, właściwości,
otrzymywanie i zastosowanie.

Monika Kanik
IM42,sekcja 2

POLITECHNIKA ŚLĄSKA
Wydział Inżynierii Materiałowej
i Metalurgii

Plan prezentacji:

1. Metale-ogólna charakterystyka

1.1. Położenie pierwiastków metalowych w UOPCH.
1.2. Podział metali technicznie czystych w zależności od ich gęstości i temperatury

topnienia.

1.3. Przykłady zastosowań metali w technice.

Stopy metali-ogólne wiadomości

2.1.Stale i inne stopy żelaza-ogólna klasyfikacja.
2.2.Stale niestopowe.
2.3. Stale konstrukcyjne stopowe.
2.4. Stale narzędziowe stopowe.
2.5. Stale i stopy żelaza o szczególnych właściwościach.
2.6. Odlewnicze stopy żelaza.

3. Metale nieżelazne i ich stopy.

3.1. Aluminium i jego stopy.
3.2. Miedź i jej stopy.
3.3. Pozostałe metale nieżelazne i ich stopy.

4.Technologie wytwarzania materiałów metalowych.

4.1.Odlewanie.
4.2.Przeróbka plastyczna.
4.3. Obróbka skrawaniem.
4.4.Metalurgia proszków.

1.METALE-ogólna charakterystyka.

Metale-są to materiały, które w stanie stałym

charakteryzują się następującymi właściwościami:

-dobre przewodnictwo cieplne, przy dodatnim

temperaturowym współczynniku rezystywności (opór
metali zwiększa się wraz z temperaturą),

-połysk-zdolność odbijania promieni przez wypolerowane

powierzchnie,

-plastyczność-zdolność do trwałych odkształceń pod

wpływem naprężeń.

Właściwości te wynikają z wiązania metalicznego

występującego pomiędzy atomami tworzącymi metal i
budowy krystalicznej.

1.1. POŁOŻENIE PIERWIASTKÓW
METALOWYCH W UOPCH

Źródło: http://www.google.pl/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fswietageometria.info%2Fs%2Fdi-
0XGZ.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fforum.swietageometria.info%2Findex.php%3Faction%3Dprofile
%3Bu%3D24%3Bsa%3DshowPosts%3Bstart%3D288&h=395&w=653&tbnid=hS95HK0g2aaJtM
%3A&zoom=1&docid=DlmiAoBO9DDZJM&itg=1&ei=lFBjVMTlBMvWPZPXgYAN&tbm=isch&client=firefo
x-a&ved=0CGAQMyg6MDo&iact=rc&uact=3&dur=1647&page=4&start=57&ndsp=22 (12.11.2014r.)

Właściwości
niektórych metali:



Wolfram-
najwyższa
temperatura
topnienia,



Osm-
największa
gęstość,



Lit-
najlżejszy
metal,



Srebro i
Miedź-
największe
przewodnict
wo cieplne i
elektryczne.

1.2. Podział metali technicznie czystych
w zależności od ich gęstości i
temperatury topnienia.

1.3. Przykłady zastosowań metali w technice.



Stopy żelaza (stale, żeliwa) stanowią 90% wszystkich
wytwarzanych tworzyw metalowych na świecie,



Miedź i aluminium-wykorzystywane do produkcji
przewodów elektrycznych,



Złoto i platyna- materiały dla energetyki (Platyna
stosowana również jako katalizator w wielu reakcjach
chemicznych),



Lit- stosowany do produkcji baterii oraz superlekkich
stopów konstrukcyjnych,



Uran i Pluton- stanowią paliwo dla reaktorów
jądrowych.

2. Stopy metali-ogólne
wiadomości.



W wielu przypadkach wykazują lepsze właściwości niż czyste metale,



Są substancjami dwu- lub wieloskładnikowymi, makroskopowo
wykazującymi właściwości metaliczne,



Co najmniej jeden ze składników stopu musi być metalem,



Składnikami stopów są substancje proste (np. pierwiastki) lub złożone (np.
związki nieulegające przemianom),



Charakteryzują się wiązaniem metalicznym jako jedynym lub
występującym oprócz innych rodzajów wiązań,



Mogą mieć strukturę jedno- lub wielofazową,



Wytwarzane są głównie przez topienie i krystalizację ze stanu ciekłego,



Skład chemiczny stopów wyrażamy przez:



Stężenie masowe składników-stosunek masy danego składnika do całej
masy stopu (w %),



Stężenie atomowe składników-udział atomów składnika do całej masy
stopu (w %).

2.1.Stale i inne stopy żelaza-ogólna klasyfikacja.

Tabela

. Przykładowe kryteria klasyfikacji stali.

W praktyce najczęściej stosuje się klasyfikację stali opierającą się na
składzie chemicznym lub zastosowaniu.



Stal- jest plastycznie i cieplnie obrabialnym stopem żelaza z
węglem i innymi pierwiastkami, otrzymywanym w procesach
stalowniczych ze stanu ciekłego.

2.2.Stale niestopowe.

Jeżeli Cr, Cu, Mo, Ni występują w kombinacji, a ich
stężenia są mniejsze od podanych w tablicy,
wówczas stężenie graniczne stanowi 70% sumy
stężeń wartości granicznych podanych dla tych
pierwiastków.

Zasadę zgodną z uwagą 1) stosuje się również do Zr,
Nb, Ti, V.

Jeżeli wymagania dotyczące manganu obejmują
wyłącznie stężenie maksymalne, dopuszcza się
wówczas wartość 1,80%

Tabela

. Stężenie graniczne

pierwiastków stopowych w
stalach.

-Stale niestopowe-są to stopy żelaza z

węglem zawierające również inne
pierwiastki chemiczne w stężeniach
mniejszych od wartości granicznych
podanych w normie PN-EN
10020:1996

Równocześnie można uważać, że stopy

żelaza z węglem są stalami
węglowymi (jak je dotychczas
nazywano) jeżeli występujące w nich
domieszki nie wywierają wpływu na
strukturę i własności stali.

- Stale niestopowe konstrukcyjne-

stosowane na mało odpowiedzialne
konstrukcje.

-Stale niestopowe narzędziowe-

stosowane na proste narzędzia tnące
do drewna, papieru i tworzyw
sztucznych, kosy, piły.

2.3. Stale konstrukcyjne stopowe.

Tabela3. Wartość współczynnika dla
odpowiednich pierwiastków stopowych.

Oznaczenie stali
konstrukcyjnych stopowych



Stosowane są w budownictwie
oraz budowie maszyn i
urządzeń pracujących w
zakresie temperatury od ok. 25
do 300°C w środowiskach o
niewielkim działaniu
korozyjnym.



Własności stali konstrukcyjnych
stopowych zależą od stężenia
węgla i pierwiastków
stopowych.



Hartowność stanowi
podstawowe kryterium doboru
tych stali – pierwiastki takie jak
np. Cr, Mo, Si, Ni, Mn mają za
zadanie podwyższenie
hartowności.



Zgodnie z normą europejska (PN-
EN 10027-1:1994) oznaczenie
składa się z:



liczby podającej średnie stężenie C
w setnych częściach procentu,



Symboli chemicznych głównych
pierwiastków stopowych, a za nimi
liczb podających średnie stężenie
procentowe głównych pierwiastków
stopowych pomnożone przez
odpowiedni współczynnik (Tabela3.)

2.3. Stale konstrukcyjne stopowe.

Tabela4. Właściwości oraz zastosowanie
poszczególnych stali konstrukcyjnych
stopowych.

2.4. Stale narzędziowe stopowe

-wykorzystuje do produkcji wszelkiego

rodzaju narzędzi wykorzystywanych
do obróbki materiałów poddawanych
skrawaniu lub obróbce plastycznej,

-w dużym stopniu decydują o

wydajności, pracochłonności oraz
niezawodności produkcji w wielu
gałęziach przemysłu,

-trwałość narzędzi zależy od

prawidłowego doboru materiału pod
względem składu chemicznego i
struktury, a także od poprawnej
konstrukcji, właściwego wykonania i
prawidłowej eksploatacji,

-powinny charakteryzować się dużą

odpornością na ścieranie oraz
twardością,

Podział ze względu na

zastosowanie:

-szybkotnące,
-do pracy na gorąco,
-do pracy na zimno.

2.4. Stale narzędziowe stopowe

Tabela5. Wpływ pierwiastków stopowych na podstawowe własności stali
szybkotnących.

Stale szybkotnące



Stosowane na wieloostrzowe narzędzia skrawające,
wykrojeniowe, do obróbki plastycznej na zimno i gorąco.



Wykazują dużą twardość i odporność na ścieranie w temp. do
ok. 600°C

2.4. Stale narzędziowe stopowe

Stale narzędziowe
stopowe do pracy na
gorąco

- Stosowane na narzędzia pracujące w zakresie

temperatury 250-700°C,

-w najniższej temp. pracują niektóre narzędzia

kuźnicze i noże do cięcia na gorąco,

-w najwyższej temp. pracują matryce pras

kuźniczych i do wyciskania oraz formy do
odlewania pod ciśnieniem.

-Skład chemiczny oraz obróbka cieplna

zapewniają im wysoką wytrzymałość,
twardość i odporność na ścieranie w wysokiej
temp. pracy,

-Stężenie węgla w tych stalach to
0,3-0,6% -wynika to z konieczności zapewnienia

tym stalom wymaganej odporności na
zmęczenie cieplne i obciążenia dynamiczne,

-główne pierwiastki stopowe: Cr, W, Mo i V –

powodują efekt twardości wtórnej podczas
odpuszczania.

2.4. Stale narzędziowe stopowe

Stale
narzędziowe
stopowe do
pracy na
zimno



Stosowane są na narzędzia
nieosiągające w czasie pracy
temperatury wyższej niż 200°C,



W porównaniu ze stalami
narzędziowymi niestopowymi
wykazują podwyższoną hartowność,
powodowaną głównie zwiększonym
stężeniem Mn, Cr, a w niektórych
gatunkach także W, V i Ni,



Powinny charakteryzować się dużą
twardością i odpornością na
ścieranie, dlatego poddaje się je
hartowaniu i niskiemu
odpuszczaniu.

2.5. Stale i stopy żelaza o szczególnych
właściwościach.



Grupę tych stali stanowią
stale o właściwościach
fizycznych, chemicznych
lub mechanicznych,
jednoznacznie
decydujących o ich
zastosowaniu.



Stężenie pierwiastków
stopowych w tych
materiałach
niejednokrotnie
przekracza 50%, dlatego
często mówi się o
stopach specjalnych, a
gdy Fe nie jest głównym
składnikiem, a jedynie
jednym z wielu-o
nadstopach.



W grupie stali i stopów specjalnych
można wyróżnić wiele stopów, np. stale
żaroodporne, żarowytrzymałe,
zaworowe, odporne na korozję, o
szczególnych właściwościach
fizycznych, do pracy w podwyższonej
temperaturze oraz do pracy w obniżonej
temp.



Przykłady zastosowań : turbina wodna i
gazowa, części apertury chemicznej,
pieców i kotłów przemysłowych,

2.6. Odlewnicze stopy żelaza.

Podział staliw:

Podział
żeliw:



Węglowe,



Stopowe,

Staliwa zawierają
do ok.2% węgla



Węglowe,



Stopowe,

Żeliwa zawierają od

ok.2-4% węgla

2.6. Odlewnicze stopy żelaza.

Staliwa węglowe

Staliwa stopowe



Materiał konstrukcyjny
stosowany w postaci
odlewów,



Utrzymuje się je w wyniku
odlewania do form, w których
krzepnie, uzyskując
wymagany kształt użytkowy,



Właściwości stali zależą od
stężenia węgla,



Staliwa nisko- i
średniowęglowe cechują się
dobrą spawalnością.



Zawierają dodatki stopowe o stężeniu Mn >=
1%, Si>=0,6%, Cr, Ni, W, Cu>=0,3%,

Mo, Ti, V i inne >=0,1%.



Podział ze względu na zastosowanie:

-konstrukcyjne odporne na ścieranie,
-odporne na korozję,
-żaroodporne,
-żarowytrzymałe,
-narzędziowe.



Podział ze względu na zawartość pierwiastków
stopowych:

-niskostopowe (stężenie pierwiastków do 2,5%),
-średniostopowe (2,5-5%),
-wysokostopowe (powyżej 5%).



Przykładowe zastosowanie: silnie obciążone
odlewy (wysoka wytrzymałość na rozciąganie,
przy dużej granicy plastyczności i dużej
ciągliwości.

2.6. Odlewnicze stopy żelaza.

Żeliwa węglowe

Żeliwo stopowe



Najpowszechniejszy materiał odlewniczy
stosowany w budowie maszyn,



Charakteryzuje się niską temp. topnienia,
dobrymi własnościami wytrzymałościowymi
oraz dobrą skrawalnością,



Ze względu na postać występującego w nich
węgla wyróżniamy żeliwa:

-szare (węgiel występuje w postaci grafitu), dzieli

się na 3grupy: szare zwykłe, modyfikowane i
sferoidalne,

-białe ( węgiel jest związany w cementycie), w

wyniku wyżarzania grafityzującego
otrzymujemy z niego żeliwo ciągliwe,

-połowiczne/pstre (występuje w nim zarówno

grafit jak i cementyt).



Do żeliwa wprowadza się dodatki
stopowe w celu polepszenia własności
użytkowych :

-zwiększenie własności mechanicznych

oraz odporności na ścieranie,

-polepszenie odporności na działanie

korozji elektrochemicznej i gazowej w
podwyższonej temp.,

-polepszenie własności fizycznych (np.

magnetycznych lub elektrycznych),



Podział żeliw stopowych ze względu na
strukturę:

-osnowa o strukturze austenitu, ferrytu,

perlitu, martenzytu lub bainitu posiada
węgiel w postaci grafitu płatkowego,
modyfikowanego lub sferoidalnego,

-osnowa o strukturze różnej z węglikami

zawiera węgiel w postaci węglików.

3. Metale nieżelazne i ich
stopy.



Zastosowanie poszczególnych metali
nieżelaznych wynika z ich wysokiej
wytrzymałości, szczególnej
odporności korozyjnej lub odporności
termicznej a także z innych własności
fizycznych



Najszersze zastosowanie
przemysłowe, szczególnie na części
maszyn i elementy konstrukcyjne,
mają aluminium i miedź oraz ich
stopy.



Szczególną grupą metali
nieżelaznych są metale szlachetne
(m.in. srebro, złoto i platyna)Wyróżnia
je szczególnie wysoka odporność
chemiczna. Ich wartość i odporność
korozyjna decydująca o ich głównym
zastosowaniu do wyrobu biżuterii,
przedmiotów ozdobnych oraz jako
środek płatniczy w postaci monet lub
sztabek.

3.1. Aluminium i jego stopy.

Aluminium



Stosowane jest w postaci czystego metalu oraz
w wielu stopach.



Wytwarzane jest jako hutnicze lub rafinowane
w 17 gatunkach o różnym stopniu czystości od
99,0% do 99,99%,



Liczba atomowa 13, masa atomowa 26,98,



Może być obrabiane plastycznie na gorąco i na
zimno,



Wykazuje dużą odporność na korozję, na
powietrzu pokrywa się cienką warstewką
Al2O3, chroniącą przed korozją atmosferyczną,
działaniem wody, stężonego kwasu azotowego,
licznych kwasów organicznych, a także
siarkowodoru,



Kwasy redukujące HCl i HF, woda morska, pary i
jony rtęci powodują przyspieszenie korozji
aluminium.



Zastosowanie:

-przewody elektryczne,
-produkcja wyrobów codziennego użytku,
-urządzenia dla przemysłu spożywczego,
-folia aluminiowa,
-aparatura chemiczna,
-puszki.

3.1. Aluminium i jego stopy.

Stopy aluminium

Podział :



Niskie właściwości
aluminium można
zwiększyć (nawet
kilkakrotnie)
wprowadzając pierwiastki
stopowe oraz stosując
obróbkę cieplną.



W porównaniu ze stalami
stopy aluminium
charakteryzują się
mniejszą masą, a w
niskiej temp. –większą
udarnością



Stopy odlewnicze-przeważnie
są wieloskładnikowe o dużym
stężeniu pierwiastków
stopowych (5-25%)-głównie
Si, Cu, Mg i Ni.
Charakteryzują się dobra
lejnością i często małym
skurczem odlewniczym.



Stopy do obróbki plastycznej-
zawierają ok. 5%
pierwiastków stopowych
(najczęściej Cu, Mg, Mn,
rzadziej Si, Zn, Ni, Cr, Ti lub
Li).

3.1. Aluminium i jego stopy.

Stopy aluminium:



Stopy aluminium z krzemem –podstawową grupę stanowią stopy
odlewnicze- siluminy, o stężeniu 4-30% Si. Krzem zapewnia dobrą
rzadkopłynność oraz lejność i mały skurcz odlewniczy. Stosowane są na
wysoko obciążone tłoki silników spalinowych, elementy w przemyśle
maszynowym, części dla przemysłu okrętowego i elektrycznego, pracujące
w podwyższonej temp. i w wodzie morskiej.



Stopy aluminium z magnezem-stężenie Mg mieści się w zakresie 0,5-13%.
Stopy o małym stężeniu Mg wykazują dobre właściwości odlewnicze.
Wykazują największą odporność korozyjną spośród wszystkich stopów
aluminium i mają najmniejszą gęstość. Stosuje się je na armaturę morską,
elementy aparatury chemicznej oraz elementy dekoracyjne.



Stopy aluminium z miedzią-zawierają do 5% Cu i niekiedy dodatek Ti
(wpływa na rozdrobnienie ziarn).



Wieloskładnikowe stopy aluminium z cynkiem,



Stopy aluminium z manganem,



Stopy aluminium z żelazem.

3.2. Miedź i jej stopy.

Miedź



Występuje w przyrodzie w postaci
rodzimej oraz w rudach siarczkowych:
błyszczu miedzi, czyli chalkozymie-Cu2S,
bornicie-Cu3FeS2, chalkopirycie-CuFeS2,
lub rudach tlenkowych, np. kuprycie-
Cu2O.



Można ją uzyskać metodą
pirometalurgiczną przez redukcję , po
uprzednim prażeniu związanym z
odsiarczaniem i utlenianiem żelaza.



Cechuje się dużym przewodnictwem
cieplnym i elektrycznym.



Stosowana jest na przewody elektryczne,
w energetyce i przemyśle chemicznym
na chłodnice i wymienniki ciepła.

3.2. Miedź i jej stopy.

Ogólna klasyfikacja
stopów miedzi



Stopy miedzi dzielimy na:

-odlewnicze,
-przeznaczone do obróbki

plastycznej,



Wyróżniamy następujące
stopy miedzi:

-mosiądze,
-miedzionikle,
-brązy (cynowe, aluminiowe,

berylowe, manganowe i
inne ).



Mosiądze, miedzionikle i
brązy mogą być :

-dwuskładnikowe,
-wieloskładnikowe.

3.2. Miedź i jej stopy.

Mosiądze



Stopy miedzi zawierające Zn jako główny dodatek stopowy.



Dwuskładnikowe:

-jednofazowe(2-39%Zn)-cechują się bardzo dużą plastycznością , stosowane są na wyroby głęboko

tłoczone i obrabiane plastycznie na zimno.

-dwufazowe (39-45%Zn)-Obrabiane są plastycznie na gorąco.



Umacniają się w wyniku zgniotu.



Dodatek do ok. 30%Zn zwiększa plastyczność oraz wytrzymałość mosiądzu, natomiast wytrzymałość
mosiądzów zawierających od ok.30 do 45% Zn zwiększa się przy znacznym zmniejszeniu plastyczności.



Charakteryzują się dobrą odpornością na korozję (w szczególności atmosferyczną i w wodzie morskiej).



Odporność na korozję zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia Cu.



Właściwości mosiądzów dwuskładnikowych można polepszyć przez wprowadzenie do nich dodatków
stopowych : Si, Al, Sn, Pb, Fe, Mn, Ni i As.



Mosiądze wieloskładnikowe-stosuję się jako materiały odlewnicze oraz do obróbki plastycznej. Cechują
się dobrą odpornością na ścieranie i dobrymi własnościami wytrzymałościowymi przy obciążeniach
statycznych.



Stosowane na armaturę, osprzęt, łożyska, śruby okrętowe i elementy maszyn, elementy dekoracyjne.

3.2. Miedź i jej stopy.

Miedzionikle



Głównym dodatkiem stopu jest nikiel o stężeniu do 40%,
pozostałe to 1-2% Si, Al, Fe lub Mn,



Stopy przeznaczone do obróbki plastycznej,



Ni podwyższa właściwości mechaniczne, odporność na
korozję, oporność elektryczną właściwą oraz siłę
termoelektryczną miedzioniklu.



Stosowane głównie na monety.

3.2. Miedź i jej stopy.

Brązy-zawierają ponad
2% dodatków
stopowych.



Brązy cynowe-wykazują dobrą
odporność na korozję (w
szczególności w atmosferze
przemysłowej i wody morskiej),
zwiększa się ona wraz ze stężeniem
Sn. Do obróbki plastycznej stosuje
się brązy cynowe zawierające do
8%Sn. Stosowane są w przemyśle
chemicznym, papierniczym i
okrętowym na elementy aparatury
kontrolno-pomiarowej, siatki,
sprężyny, tulejki, łożyska ślizgowe,
ślimacznice i ślimaki. Brązy cynowe
odlewane mają dobrą odporność na
korozję i ścieranie.



Brązy aluminiowe-zawierają do 8% Al, ze
względu na dużą plastyczność mogą być
obrabiane na zimno i na gorąco. Wykazują
dobrą odporność na korozję w środowisku
wody morskiej i kwasów utleniających.
Właściwości mechaniczne zwiększają dodatki
stopowe (głównie Fe, Mn i Ni). Stosowane na
panewki łożysk ślizgowych, koła zębate,
gniazda zaworów, elementy konstrukcyjne w
przemyśle chemicznym, części pracujące w
wodzie morskiej, śruby okrętowe.



Brązy berylowe,



Brązy krzemowe,



Brązy manganowe.

3.3. Pozostałe metale nieżelazne i ich stopy.

Nikiel

Stopy niklu



W zależności od metody
wytwarzania wyróżniamy nikiel:

-elektrolityczny,
-karbonylkowy,
-hutniczy,
-rafinowany ogniowo,



Nikiel jest odporny na korozję
atmosferyczną oraz na wodę
morską i mineralną a także kwasy
organiczne.



Stosowany w elektronice i
elektrotechnice, galwanotechnice,
na elementy specjalnej aparatury
badawczej i chemicznej oraz jako
katalizator w wielu procesach
chemicznych.



Podział ze względu na
zastosowanie:

-konstrukcyjne,
-oporowe,
-o szczególnych właściwościach

fizycznych,

-odporne na korozję,
-żarowytrzymałe.

3.3. Pozostałe metale nieżelazne i ich stopy.

Metale trudno topliwe

Kobalt i jego stopy



Cr, Zr, Hf, Mo, Nb, Re, Ta, Te, Ti, V, W –
mają temperaturę topnienia większą od
czystego żelaza.



Charakteryzują się dużą wytrzymałością
na rozciąganie i dużą twardością, wysoką
odpornością na korozję w środowisku
silnych kwasów oraz dużą
żarowytrzymałością, przy braku
odporności na utlenianie.



Stosowane są głównie w elektrotechnice
i elektronice na żarniki lamp i żarówek, w
technice lotniczej, rakietowej na części
silników odrzutowych oraz turbin.



Kobalt charakteryzuje się
dobrą odpornością na korozję
atmosferyczną, w
środowiskach wód
gruntowych, siarkowodoru.



Stosowany jest do
elektrolitycznego powlekania
metali i stopów o dużej
odporności na korozję, jako
lepiszcze w produkcji
węglików spiekanych.

3.3. Pozostałe metale nieżelazne i ich stopy.

Cynk i jego stopy

Magnez i jego stopy



Jest metalem ciężkim,



Charakteryzuje się dobrą podatnością na
odkształcenia plastyczne,



Stosowany jest do zabezpieczania stali przed
korozją, do produkcji ogniw i baterii
elektrycznych.



Techniczne zastosowanie znalazły stopy Zn z Al o
stężeniu 3-30%, zwane znalami.



Stopy odlewane te stosowane są na odlewy
ciśnieniowe korpusów, obudów i pokryw różnych
urządzeń w przemyśle precyzyjnym,
elektrotechnicznym i motoryzacyjnym (np.
elementy gaźników, maszyn do pisania i
liczników, łożyska ślizgowe i tuleje). Natomiast
stopy obrabiane plastycznie stosuje się na
elementy osprzętu motoryzacyjnego i
elektrotechnicznego oraz elementy zamków
błyskawicznych.



Jest metalem lekkim,



jego własności wytrzymałościowe są niskie,



Wykazuje duże powinowactwo do tlenu i
azotu,



W stanie czystym nie jest stosowany, jest
jednak ważnym składnikiem oraz
odtleniaczem i modyfikatorem stopów metali.



Stopy magnezu cechuje mała gęstość i
korzystne właściwości mechaniczne. Znalazły
zastosowanie w budowie samolotów,
przemyśle motoryzacyjnym oraz do
wytwarzania aparatury automatycznej.
Głównym dodatkiem jest Al o stężeniu 3-11%.

3.3. Pozostałe metale nieżelazne i ich stopy.



Cyna- wykazuje dobrą odporność na korozję,
szczególnie w środowisku kwasu octowego,
tlenu, acetylenu, amoniaku, środków
spożywczych oraz wody morskiej.
Stosowana jest w postaci folii do pakowania
żywności. Nanoszona jest w procesie
galwanicznym na blachy stalowe a także
przewody elektryczne w izolacji gumowej.



Ołów-cechuje się małymi własnościami
wytrzymałościowymi lecz dużymi
plastycznymi. Wykazuje dużą podatność na
pełzanie nawet w temp. pokojowej. Posiada
dobrą odporność korozyjną w środowisku
kwasu siarkowego, rozcieńczonego kwasu
solnego oraz rozcieńczonych alkaliów.
Stosowany jest na płyty akumulatorowe,
osłony kabli oraz w rentgenografii i
radiografii –na osłony przeciwradiacyjne.



Metale szlachetne (Au, Ag, Pt oraz inne
platynowce, tj. Ru, Rh, Pd, Os, Ir)-wykazują dużą
odporność na korozję w atmosferze powietrza,
nawet przy dużej wilgotności, nie utleniają się i są
odporne na działanie wszystkich kwasów(z
wyjątkiem wody królewskiej). Stosuje się je w
elektronice i elektrotechnice, w jubilerstwie do
wyrobu biżuterii i wyrobów artystycznych, do
wyrobu monet i medali, naczyń i sztućców, a
także w protetyce stomatologicznej. Stopy metali
szlachetnych są głównymi składnikami spoiw i
lutowi, stosowanych do wykonywania połączeń w
tych wyrobach.



Stopy metali nieżelaznych z pamięcią kształtu-
szczególne własności tych stopów związane są z
odwracalną przemianą martenzytyczną (polega
ona na powtórnej przemianie martenzytu w fazę
macierzystą(austenit) podczas nagrzewania).
Stosuje się je w budowie różnych maszyn i
urządzeń, do trwałych połączeń mechanicznych i
elektrycznych, temperaturowych zaworów
bezpieczeństwa w sieci gazowniczej, w
czujnikach przeciwpożarowych i systemach
regulujących dopływ paliwa i powietrza do
gaźnika w silnikach samochodowych, w układach
tłumiących drgania i hałas, w oprawkach
okularów. Stopy Fe-Cr-Ni stosuje się na implanty
krótkookresowe w chirurgii i ortopedii, natomiast
na długookresowe implanty stosuje się stopy Ti-
Al.

4.Technologie wytwarzania
materiałów metalowych.



Metale otrzymuje się z rud, będących najczęściej tlenkami.



Procesy metalurgiczne polegają zwykle na redukcji,
prowadzącej do ekstrakcji metalu z rudy oraz na rafinacji,
usuwającej z metalu pozostałe zanieczyszczenia.



Elementy metalowe wykonuje się metodami
odlewniczymi, przeróbki plastycznej lub obróbki
skrawaniem, a także metalurgii proszków.



Własności metali i stopów są kształtowane metodami
obróbki cieplnej, a powierzchnia elementów metalowych
często jest uszlachetniana metodami inżynierii
powierzchni (zwiększającymi m.in. odporność na korozję
lub zużycie).

4.1.Odlewanie.



W technologii metali, proces wykonywania przedmiotów (odlewów ) przez wypełnianie form ciekłym
metalem. Proces odlewania dzieli się na etapy: zalewanie przygotowanej formy odlewniczej ciekłym
metalem, krzepnięcie materiału, wyjęcie odlewu z formy i wykończenie odlewu.

Podstawowe metody odlewania to:

- odlewanie ciągłe (wykonywane w metalowych, chłodzonych formach, do których ciekły metal
doprowadzany jest w sposób ciągły, w miarę jak skrzepła część opuszcza formę, np. odlewanie rur),

- odlewanie grawitacyjne (wykonywane przez zwykłe zalewanie form ciekłym metalem pod wpływem siły
ciążenia),

- odlewanie odśrodkowe (wykonywane w formach wirujących, gdzie do wypełnienia formy metalem
wykorzystuje się siłę bezwładności),

- odlewanie ciśnieniowe (polegające na wtłaczaniu metalu do stalowej formy pod wysokim ciśnieniem za
pomocą tłoka lub sprężonego powietrza),

- odlewanie metodą wytapianych modeli (ciekły metal zalewany jest do precyzyjnej formy piaskowej,
wykonanej za pomocą jednorazowego modelu z wosku lub innego materiału łatwo topliwego).

4.2.Przeróbka plastyczna.



Procesy przeróbki plastycznej metali mają na celu kształtowanie metalu,
nadawanie mu odpowiednich własności mechanicznych i fizycznych oraz
osiągniecie żądanej gładkości powierzchni.



Klasyfikacja przeróbki plastycznej według rodzaju ruchu względnego :

a)walcowanie(zgniatanie między obracającymi się napędzanymi walcami),
b)ciągnienie(przeciąganie materiału przez otwór ciągadła lub pomiędzy

nienapędzanymi walcami),

c)kucie(zgniatanie uderzeniem młota lub kowarki albo naciskiem statycznym prasy),
d)tłoczenie(cięcie lub kształtowanie plastyczne blach i taśm)



Klasyfikacja przeróbki plastycznej według zasięgu odkształcenia :

a)kształtowanie powierzchniowe (zasięg odkształcenia ogranicza się do powierzchni

przedmiotu bez zmiany jego zasadniczego kształtu walcowanie gwintów, wybijanie
monet),

b)kształtowanie materiału jako bryły(obejmuje swym zasięgiem cały przedmiot przy

zmianie jego kształtów – walcowanie blach i prętów, kucie, przeciąganie drutów),

c)kształtowanie powłok(ma miejsce, gdy grubość przedmiotu jest bardzo mała w

stosunku do innych jego wymiarów – gięcie, wywijanie i wytłaczanie blach,
przeciąganie rur).

4.2.Przeróbka plastyczna.

Walcowanie

Tłoczenie

4.3. Obróbka skrawaniem.



Jest podstawową techniką wytwarzania części maszyn, urządzeń, przedmiotów
użytkowych, itp., polegającą na nadawaniu przedmiotowi obrabianemu żądanego
kształtu, wymiarów i właściwości warstwy wierzchniej poprzez usunięcie części
materiału za pomocą narzędzia skrawającego.



Można wyróżnić następujące rodzaje obróbki skrawaniem:

-obróbka ścierna - obróbka skrawaniem wykonywana ziarnami ściernymi luźnymi lub

związanymi spoiwem; m.in.: szlifowanie, docieranie, gładzenie, polerowanie.

-obróbka wiórowa - obróbka skrawaniem narzędziami o określonym kształcie i geometrii

ostrza (np. nożem tokarskim, frezem), które usuwają materiał w postaci wiórów; m.in.
poprzez: toczenie, wiercenie, frezowanie, struganie, dłutowanie, przeciąganie.

-obróbka ubytkowa - obróbka, podczas której następuje usunięcie określonej części

materiału obrabianego przedmiotu, m. in. poprzez: obróbkę skrawaniem lub obróbkę
erozyjną.

-obróbka obwiedniowa - obróbka skrawaniem, podczas której zarys obrabianego

elementu (np. zębów) stanowi obwiednię kolejnych, blisko siebie leżących krawędzi
skrawających narzędzia, najczęściej stosowana przy obróbce uzębień kół zębatych.

4.4.Metalurgia proszków.



Obejmuje metody wytwarzania proszków metali i
materiałów metalowych lub ich mieszanin z proszkami
niemetalowymi oraz otrzymywania półproduktów z tych
proszków bez konieczności roztapiania głównego składnika.



Elementy z niektórych materiałów, np. metali trudno
topliwych, węglików spiekanych, mogą być wytwarzane
jedynie metodami metalurgii proszków.



Operacje w procesie technologicznym metalurgii proszków:

-wytworzenie proszku metalu lub mieszaniny proszków

różnych materiałów,

-przygotowanie proszku,
-formowanie proszku na zimno,
-spiekanie,
-obróbka wykończająca.