MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ryszard Dolata
Dobieranie materiałów konstrukcyjnych 731[01].O2.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
dr inż. Tadeusz Sarnowski
dr inż. Edward Tyburcy
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Ryszard Dolata
Konsultacja:
dr inż. Janusz Figurski
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[01].O2.02
 Dobieranie materiałów konstrukcyjnych , zawartego w modułowym programie nauczania
dla zawodu mechanik automatyki przemysłowej i urządzeń precyzyjnych.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Właściwości materiałów jako podstawowe kryterium ich zastosowania 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 9
4.1.3. Ćwiczenia 9
4.1.4. Sprawdzian postępów 10
4.2. Charakterystyka techniczna stopów żelaza 11
4.2.1. Materiał nauczania 11
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 18
4.2.3. Ćwiczenia 18
4.2.4. Sprawdzian postępów 19
4.3. Metale nieżelazne i ich zastosowanie 20
4.3.1. Materiał nauczania 20
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 27
4.3.3. Ćwiczenia 27
4.3.4. Sprawdzian postępów 28
4.4. Właściwości użytkowe tworzyw sztucznych i materiałów kompozytowych 29
4.4.1. Materiał nauczania 29
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 36
4.4.3. Ćwiczenia 36
4.4.4. Sprawdzian postępów 37
4.5. Procesy korozyjne. Przeciwdziałanie niekorzystnym zjawiskom 38
4.5.1. Materiał nauczania 38
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 40
4.5.3. Ćwiczenia 40
4.5.4. Sprawdzian postępów 43
5. Sprawdzian osiągnięć 44
6. Literatura 49
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o rodzajach i zasadach dobierania
materiałów konstrukcyjnych.
- W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ukształtowane przed
przystÄ…pieniem do nauki,
- cele kształcenia, jakie powinieneś osiągnąć w czasie zajęć edukacyjnych tej jednostki
modułowej,
- materiał nauczania, w zakresie podstawowych wiadomości obejmujących zasady
dobierania materiałów konstrukcyjnych,
- zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić, czy opanowałeś podane treści nauczania,
- ćwiczenia, które umożliwią Ci nabycie umiejętności praktycznych, wykorzystując wiedzę
teoretycznÄ…,
- sprawdzian postępów, który umożliwi Ci określenie, czy opanowałeś wiadomości
i umiejętności z określonego rozdziału Materiału nauczania,
- sprawdzian osiągnięć, na podstawie którego ocenisz opanowanie materiału całej jednostki
modułowej,
- wykaz literatury z jakiej możesz korzystać podczas nauki.
Opanowanie wiedzy tej jednostki modułowej jest konieczne do realizacji kolejnych
jednostek zawartych w module mechaniczne techniki wytwarzania, które przedstawione
sÄ… na schemacie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
731[01].O2
Mechaniczne techniki
wytwarzania
731[01].O2.01
731[01].O2.02
Posługiwanie się dokumentacją
Dobieranie materiałów
technicznÄ…
konstrukcyjnych
731[01].O2.03 731[01].O2.04
Stosowanie podstawowych Wykonywanie połączeń
technik wytwarzania części w urządzeniach precyzyjnych
maszyn i układach automatyki
przemysłowej
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- korzystać z różnych z
ródeł informacji,
- stosować jednostki układu SI i je przeliczać,
- posługiwać się podstawową wiedzą z zakresu właściwości materii,
- posługiwać się pojęciami takimi jak: gęstość, masa, temperatura topnienia, ciepło
właściwe, przewodność elektryczna, właściwości magnetyczne, rozszerzalność cieplna,
adsorpcja, dyfuzja,
- posługiwać się dokumentacją techniczną w zakresie zastosowania materiałów
konstrukcyjnych w urzÄ…dzeniach precyzyjnych,
- wykonywać pomiary warsztatowe,
- przestrzegać przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska,
- obsługiwać komputer na poziomie podstawowym,
- współpracować w grupie,
- określać wnioski z wykonanych ćwiczeń.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- określić właściwości materiałów konstrukcyjnych przeznaczonych na typowe części
maszyn,
- rozróżnić stopy żelaza i określić ich zastosowanie w urządzeniach precyzyjnych,
- rozróżnić metale nieżelazne i szlachetne oraz określić ich zastosowanie w urządzeniach
precyzyjnych,
- określić zastosowanie tworzyw sztucznych w budowie urządzeń precyzyjnych,
- rozróżnić materiały przewodzące, izolatory i półprzewodniki,
- scharakteryzować procesy obróbki cieplnej i cieplno chemicznej metali i ich stopów,
- rozpoznać zjawiska korozyjne i ich skutki oraz wskazać sposoby zapobiegania korozji,
- scharakteryzować metody nakładania i wytwarzania powłok ochronnych i dekoracyjnych,
- rozpoznać powłoki ochronne,
- dobrać na podstawie norm technicznych materiały na elementy konstrukcyjne urządzeń
precyzyjnych,
- posłużyć się dokumentacją techniczną,
- zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
oraz ochrony środowiska.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Właściwości materiałów jako podstawowe kryterium ich
zastosowania
4.1.1. Materiał nauczania
Materiałami konstrukcyjnymi nazywamy materiały, które są wykorzystywane do budowy
maszyn i urządzeń. Materiały dzielimy na trzy zasadnicze grupy: metale, niemetale i tworzywa
sztuczne. Metale charakteryzują się następującymi właściwościami: połyskiem, dobrą
przewodnością elektryczną, przewodnictwem cieplnym, plastycznością.
Niemetale nie wykazują właściwości metalicznych, jednocześnie posiadają zróżnicowane
cechy. Do niemetali zaliczamy gazy (np. azot, chlor, tlen), ciecze (np. brom) i ciała stałe
(np. węgiel, siarka). Tworzywa sztuczne są organicznymi lub półorganicznymi materiałami
o dużym ciężarze cząsteczkowym. W skład tworzyw sztucznych wchodzą: polimery,
plastyfikatory, wypełniacze oraz substancje barwiące.
Właściwości materiałów konstrukcyjnych dzieli się na: chemiczne, fizyczne, mechaniczne
i technologiczne. Najczęściej określanymi właściwościami materiałów konstrukcyjnych,
decydującymi o możliwościach ich zastosowania na części maszyn, są właściwości
mechaniczne i technologiczne. Do podstawowych właściwości mechanicznych zalicza się
wytrzymałość, twardość i udarność, natomiast do technologicznych skrawalność, plastyczność
i lejność.
Wytrzymałość na rozciąganie jest określona jako stosunek maksymalnej siły rozciągającej
Fm do przekroju So badanego elementu (próbki):
Fm N
îÅ‚ Å‚Å‚
R =
m
So ïÅ‚m2 śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Twardość jest to odporność materiału na odkształcenia trwałe, które są wynikiem
działania na powierzchnię materiału odpowiedniego wgłębnika. Miarą twardości w metodzie
Brinella (HB) jest stosunek siły F (10 30 000N) do pola S czaszy kulistej odcisku. Stalowa
kulka hartowana jednostek średnicy 1, 2, 2,5, 5 lub 10 mm wciskana jest określoną siłą
F w wygładzoną powierzchnię materiału.
F N
îÅ‚ Å‚Å‚
R =
m
2
ïÅ‚m śł
S
ðÅ‚ ûÅ‚
Pomiędzy wytrzymałością na rozciąganie Rm (w MPa) a twardością HB istnieje dla stali
zależność:
Rm = 3,4HB
Ponadto do pomiaru twardości wykorzystuje się metodę Rockwella (HRC lub HRB)
i metodÄ™ Vickersa (HV).
Udarność jest to odporność na złamanie przy uderzeniu. Na podstawie udarności
określamy ciągliwość metali. Miarą udarności jest stosunek energii zużytej na złamanie próbki
do jej przekroju.
K J
îÅ‚ Å‚Å‚
KC =
So ïÅ‚m2 śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Skrawalność jest to podatność materiału na obróbkę skrawaniem. Za główne kryterium
skrawalności przyjmuje się trwałość ostrza narzędzia skrawającego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Plastyczność jest to podatność materiału do osiągania znacznych odkształceń trwałych
pod działaniem sił zewnętrznych bez naruszania jego spójności.
Lejność jest to zdolność ciekłego metalu do wypełnienia formy odlewniczej. Na lejność ma
wpływ: skład chemiczny, struktura i temperatura ciekłego metalu.
Wymienione właściwości metali i stopów nazywa się także właściwościami metalicznymi.
Metale charakteryzuje struktura krystaliczna, która wynika z działania sił
międzyatomowych, zwanych wiązaniem metalicznym. Ciała krystaliczne mają budowę
uporządkowaną, atomy w przestrzeni kryształów rozmieszczone są w tzw. komórkach
elementarnych sieci krystalicznej, które zajmują ściśle określone miejsce w sieci przestrzennej
kryształu. Schematy elementarnych komórek sieciowych przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1 Schematy elementarnych komórek sieciowych: a) regularnej, b) regularnej
przestrzennie centrycznej A2, c) regularnej płasko centrycznej A1, d) heksagonalnej
A3, e) tetragonalnej [opracowanie własne]
Budowa wewnętrzna metali ma istotny wpływ na właściwości chemiczne, fizyczne,
mechaniczne i technologiczne. Właściwości chemiczne mają przede wszystkim wpływ na
odporność metalu na korozję, fizyczne  przewodność elektryczną i cieplną, mechaniczne 
wytrzymałość i twardość a technologiczne  plastyczność, skrawalność i lejność. Ilość
czynników strukturalnych kształtujących właściwości materiałów konstrukcyjnych jest duża.
Poznanie wszystkich czynników jest podstawowym warunkiem optymalnego zastosowania
materiałów uwzględniającego ich zastosowania w budowie urządzeń precyzyjnych.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak dzielimy materiały konstrukcyjne?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
2. Jakie są podstawowe właściwości materiałów konstrukcyjnych?
3. Jak definiujemy metale, a jak niemetale?
4. Jakie właściwości materiałów konstrukcyjnych decydują o ich zastosowaniu?
5. Jakie wyróżnia się właściwości mechaniczne materiałów i na co mają wpływ?
6. Jakie wyróżnia się właściwości technologiczne materiałów i na co mają wpływ?
7. Jakie znasz metody badania twardości metali?
8. Co określa udarność metali?
9. Jak definiujemy lejność metali?
10. Jaką budową wewnętrzną charakteryzują się metale?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zbadaj twardość przedmiotów stalowych (przed i po hartowaniu) metodą Rockwella,
w której zastosowano twardościomierz wyposażony w stożek (wgłębnik).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zamocować w trzpieniu twardościomierza stożek diamentowy i założyć obciążniki,
2) ustawić badaną próbkę niehartowaną na stoliku twardościomierza,
3) obciążyć próbkę wstępnie podnosząc stolik tak, aby wskazówka czujnika zegarowego
ustawiła się w położeniu zerowym na skali C,
4) obciążyć próbkę obciążeniem roboczym i odczytać twardość na czujniku na skali C,
5) czynności powtórzyć w stosunku do próbki 2, względem której przeprowadzono
hartowanie zwykłe,
6) porównać wyniki i ustalić wnioski,
7) wykonać sprawozdanie z przebiegu próby i określić końcowe wnioski wynikające
z wpływu obróbki cieplnej na właściwości materiałów konstrukcyjnych.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- twardościomierz Rockwella z wyposażeniem,
- próbki stalowe przed i po hartowaniu,
- arkusz rysunkowy.
Ćwiczenie 2
Oblicz przybliżoną wartość wytrzymałości na rozciąganie Rm (w MPa) stali na podstawie
zależności wynikającej z twardości i wytrzymałości dla następujących wartości twardości:
75HB, 240HB, 450HB.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zastosować odpowiedni wzór uwzględniający zależność twardości i wytrzymałości,
2) obliczyć wytrzymałość stali na rozciąganie,
3) porównać wyniki i ustalić wnioski,
4) wykonać sprawozdanie z ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- arkusz papieru rysunkowego.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować materiaÅ‚y konstrukcyjne? ðð ðð
2) sklasyfikować materiaÅ‚y konstrukcyjne? ðð ðð
3) scharakteryzować właściwości mechaniczne materiałów
konstrukcyjnych? ðð ðð
4) scharakteryzować właściwości technologiczne materiałów
konstrukcyjnych? ðð ðð
5) zdefiniować i opisać strukturÄ™ materiałów krystalicznych? ðð ðð
6) wskazać jakie czynniki mają wpływ na zastosowanie materiałów
konstrukcyjnych? ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
4.2. Charakterystyka techniczna stopów żelaza
4.2.1. Materiał nauczania
Żelazo otrzymujemy w wyniku przeróbki rud żelaza w procesie metalurgicznym.
W procesach metalurgii żelaza wykorzystuje się następujące rudy: magnetyt (Fe3O4), hematyt
(Fe2O3), limonit (2Fe2O3" 3H2O), syderyt (FeCO3) i piryt (FeSO2). Proces przerobu rud
odbywa się w wielkim piecu. Produktem wielkiego pieca jest surówka. Surówka jest stopem
żelaza z węglem o zawartości węgla do 6,67 % oraz pierwiastkami manganu, krzemu, siarki,
fosforu i innymi. Zależnie od przeznaczenia rozróżnia się surówki przeróbcze i odlewnicze. W
kolejnych procesach surówkę przetwarzamy w konwertorze (rys. 2), piecu martenowskim lub
elektrycznym otrzymujÄ…c  stal konwertorowÄ…, martenowskÄ… lub elektrycznÄ…. Konwertor jest
zbudowany z blachy stalowej wyłożonej płytami krzemionkowymi. Proces polega na
przepuszczaniu tlenu (pod ciśnieniem 1,5 MPa) przez surówkę znajdującą się w konwertorze.
Proces przebiega w temperaturze 1700 °C w ciÄ…gu 20 minut.
Stal jest to stop żelaza z węglem oraz innymi pierwiastkami, obrobiony plastycznie
i obrabialny cieplne, otrzymany w procesie metalurgicznym ze stanu ciekłego. Zawartość
węgla w stali wynosi od 0,05 do 2 % C. Stopy żelaza zawierające mniej niż 0,05 % węgla
nazywa się żelazem technicznym.
Rys. 2. Konwertor tlenowy Linz Donawitz (L D) [opracowanie własne]
Klasyfikacja i zastosowania stali
Podstawowym kryterium klasyfikacji stali jest skład chemiczny, jakość i zastosowanie.
Stale dzieli siÄ™:
1. Ze względu na zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:
- podeutektoidalnÄ… zawiera (do 0,8 % C),
- eutektoidona (0,8 % C),
- nadeutektoidalnÄ… (zawiera ponad 0,8 % C).
2. Ze względu na skład chemiczny (PN EN 10020:2003):
- niestopowe (węglowe),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
- stopowe.
3. Ze względu na jakość:
- podstawowe,
- odporne na korozjÄ™ (Cr e" 10,5% i Cd" 1,2%),
- inne stopowe.
4. Ze względu na zastosowanie:
- konstrukcyjne,
- narzędziowe,
- specjalne.
Stale niestopowe (węglowe) konstrukcyjne
Węgiel decyduje o właściwościach stali. W grupie stali konstrukcyjnych wyróżnia się stale
niestopowe ogólnego przeznaczenia (zwykłej jakości), które oznacza się symbolami: St0S,
St3S, St4S, St5, St6 i St7 (litera S na końcu oznaczenia  stal spawalna). Stale te stosuje się na
części maszyn, na ogół nie są obrabiane cieplnie.
Drugą grupę stanowią stale wyższej jakości, które są stosowane po obróbce cieplnej.
Wymagania stawiane tym stalom obejmują zarówno skład chemiczny, jak i właściwości
wytrzymałościowe. Ze stali tych wykonuje się następujące wyroby:
- koła zębate, prowadnice,
- tuleje, sworznie, cięgna, kliny, nity,
- wały i osie,
- rury, blachy, ruszty.
Znak tych stali składa się z liter i cyfr. Pierwsze dwie cyfry określają zawartość węgla
w setnych częściach procentu a litery oznaczają pierwiastki stopowe, np. 20G (około 0,20 %
węgla, litera G  mangan).
Stale stopowe konstrukcyjne stosowane są na odpowiedzialne części maszyn,
a właściwości mechaniczne uzyskują w wyniku obróbki cieplnej. Wyróżnia się:
- stale do nawęglania,
- stale do ulepszania cieplnego (na części maszyn, np. koła zębate),
- stale do azotowania,
- stale sprężynowe (na elementy sprężyste),
- stale na łożyska toczne.
Ponadto wyróżnia się stale o specjalnych właściwościach fizycznych i chemicznych, które
dzielÄ… siÄ™ na:
- stale odporne na korozjÄ™,
- stale żaroodporne (na elementy silników samochodowych),
- stale o specjalnych właściwościach mechanicznych (stal Hadfielda stosowana
np. na rozjazdy kolejowe),
- stale o specjalnych właściwościach magnetycznych (na magnesy trwałe),
- stale magnetycznie miękkie (na blachy transformatorowe).
Staliwo to stop żelaza z węglem (do 1,5 %) oraz innymi pierwiastkami, nie obrabiany
plastycznie, odlany w formie odlewniczej. Stop ten ma zastosowanie na elementy
o skomplikowanych kształtach i dużych wymiarach.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
Tabela 1. Stale stopowe konstrukcyjne [2, s. 117].
Rm
Zawartość w % Temperatura w °C
Znak stali głównych MPa A5%
węgla składników hartowania odpuszczania min min
stopowych
Stale do nawęglania (w nawiasach oznaczenia wg PN EN 10084:2002)
0,12 0,18 Cr 0,70 1, 00 880 woda 180 powietrze 690 12
(~17Cr3) lub olej lub olej
20H 0,17 0,23 Cr 0,70 1,00 880 woda 180 powietrze 780 11
(~20Cr4) lub olej lub olej
16HG 0,14 0,19 Cr 0,80 1, 10 860 olej 180 powietrze 830 12
(16MnCr5)
18HGT 0,17 0,23 Cr 1,00 1,30 870 olej 200 powietrze 980 9
Mn 0,80 1, 10 lub olej
15HGM 0,12 0,19 Cr 0,80 1, 10 840 olej 1 80 powietrze 930 11
(~18CrMo4) Mn 0,80 1, 10 lub woda
Mo 0,1 5 0,25
17HGN 0,15 0,21 Cr 0,80 1, 10 860 olej 160 powietrze 1030 11
(~16NiCr4) Mn 1,00 1,30 lub olej
Ni 0,60 0,90
15HN 0,12 0,18 Cr 1,40 1,70 860 olej 190 powietrze 980 12
(~17NiCr6 6) Ni 1,40 1,70 lub woda
Stale do ulepszania cieplnego (w nawiasach oznaczenia wg PN EN 10083 l: 2006)
30G2 0,27 0,35 Mn 1,40 1,80 850 woda 530 powietrze 780 14
(~28Mn6) lub olej lub olej
45G2 0,41 0,49 Mn 1,40 1,80 830 olej 580 powietrze 880 10
(~44SMn28) lub olej
35SG 0,31 0,39 Mn 1,10 1,40 900 woda 590 woda 880 15
Si 1,10 1,40
30H 0,27 0,35 Cr 0,80 1, 10 860 olej 500 woda 880 12
(~34Cr4) lub olej
40H 0,36 0,44 Cr 0,80 1, 10 850 olej 500 woda 980 10
(~41Cr4) lub olej
45H 0,41 0,49 Cr 0,80 1, 10 840 olej 520 woda 1030 9
lub olej
30HGS 0,28 0,35 Cr 0,80 1, 10 880 olej 540 woda 1080 10
Mn 0,80 1,10 lub olej
Si 0,90 1, 10
35HM 0,34 0,40 Cr 0,90 1, 20 850 olej 540 woda 980 12
(~25CrMo4) Mo 0,1 5 0,25 lub olej
45HN 0,41 0,49 Cr 0,45 0,75 820 olej 530 woda 1030 10
Ni 1,00 1,40 lub woda lub olej
37HGNM 0,35 0,43 Cr 0,40 0,70 850 woda 525 powietrze 930 13
(~40NiCrMo2kD) Mn 0,80 1,10 lub olej
Ni 0,40 0,70
Mo 0,1 5 0,25
Stal do azotowania (w nawiasach oznaczenia wg PN EN 10085:2003)
38HMJ 0,35 0,42 Cr 1,35 1,65 940 olej 640 woda 980 14
(~41CrAlMo7) Mo 0,15 0,25 lub ciepła lub olej
Al 0,70 1, 10 woda
Staliwa dzielÄ… siÄ™:
1. Ze względu na skład chemiczny:
- staliwa węglowe,
- staliwa stopowe.
2. Ze względu na jakość:
- węglowe zwykłej jakości,
- węglowe wyższej jakości,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
- węglowe najwyższej jakości.
Ponadto, staliwa stopowe dzielÄ… siÄ™:
- manganowe,
- manganowo chromowe,
- chromowe,
- żaroodporne,
- nierdzewne,
- kwasoodporne.
Żeliwa otrzymujemy z surówki odlewniczej, którą przetapia się ze złomem żeliwnym
lub stalowym i domieszkami, np. żelazomanganem. Zawartość węgla (w postaci grafitu
lub cementytu Fe3C), wynosi zwykle od 2,2 % do 3,8 % C z dodatkiem krzemu, manganu,
siarki i fosforu. Żeliwa wyróżniają się dobrymi właściwościami odlewniczymi, dobrze
wypełniają formy odlewnicze, a odlewy cechuje dobra skrawalność.
Rozróżnia się następujące rodzaje żeliw: szare, białe, stopowe (tab. 2), modyfikowane,
ciągliwe i sferoidalne. Żeliwa znalazły dużo zastosowań w budowie maszyn, w tym urządzeń
precyzyjnych i układów automatyki. Jako materiał konstrukcyjny posiada następujące
właściwości:
- dobrze tłumi drgania,
- duża wytrzymałość na rozciąganie,
- duża odporność na ścierania i niezłą plastyczność (żeliwo sferoidalne),
- duża odporność na korozję i wysoką temperaturę(żeliwo typu Niresist).
Tabela 2. Niektóre żeliwa stopowe [4, s. 469]
Skład chemiczny, %
C Si Mn Ni Cr inne
Wysokokrzemowe kwasoodporne 1,0  0,2 13  18 0,6  1,0   
Silal 2,3  2,5 5  7 0,5  0,6   
Nicrosilal 1,7  2,0 5  6 0,7  0,8 16  20 1,8  3,0 0,1  0,2 Al
Niresist 1,7  3,0 2,5 0,8  2,0 11 16 1,5  4,0 6  8
Obróbka cieplna i cieplno chemiczna
Rys. 3. Uproszczony układ żelazo cementyt [opracowanie własne]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
W czasie nagrzewania i chłodzenia stopów Fe  C zachodzą w nich przemiany, które
obrazuje wykres żelazo cementyt. W celu zrozumienia zagadnień obróbki cieplnej można
posłużyć się fragmentem wykresu (do 2 %), który przedstawia przemiany strukturalne w stali
(rys. 3). Stal ma budowę krystaliczną, a jej elementy  krystality składają się z dwóch
składników ferrytu i cementytu.
Żelazo, które jest podstawowym składnikiem stali, występuje w dwóch odmianach
alotropowych: żelazo ą o sieci regularnej przestrzennie centrycznej (rys 1b) i żelazo ł o sieci
płaskocentrycznej (rys. 1c).
Ferryt stanowi roztwór stały węgla w żelazie ą, natomiast cementyt (Fe3C) to bardzo
twardy związek chemiczny żelaza z węglem zwanym węglikiem żelaza. Podczas nagrzewania
stali ponad 723 ºC zachodzi proces przemiany żelaza Ä… w żelazo Å‚ (odmiana alotropowa).
Żelazo powoduje rozpuszczenie cementytu i powstanie kryształów austenitu. Struktura ta jest
roztworem węgla w żelazie ł.
W procesie obróbki cieplnej wyróżnia się zabiegi (rys. 4):
- nagrzewanie,
- wygrzewanie,
- chłodzenie.
Rys. 4. Zabiegi obróbki cieplnej: 1 nagrzewanie, 2  wygrzewanie,
3  chłodzenie (studzenie, oziębianie) [opracowania własne]
Podstawowe rodzaje obróbki cieplnej:
- hartowanie,
- odpuszczanie,
- ulepszanie cieplne,
- wyżarzanie.
Hartowanie stali polega na nagrzaniu jej do temperatury okoÅ‚o 30 ºC powyżej linii GSK
(rys. 3), wygrzaniu w tej temperaturze i oziębieniu (szybkie chłodzenie). W czasie hartowania
zachodzi przemiana austenityczna, efektem której jest uzyskanie twardej struktury zwanej
martenzytem. Takie hartowanie nazywa się hartowaniem zwykłym.
Proces hartowania stali może być realizowany powierzchniowo i polega na nagrzania
cienkiej warstwy zewnętrznej przedmiotu, która ma być utwardzona. Najczęściej stosuje się
dwa rodzaje hartowania powierzchniowego: płomieniowe (nagrzewanie palnikami gazowymi) i
indukcyjne (nagrzewanie prÄ…dami szybkozmiennymi).
Odpuszczanie stali polega na nagrzaniu przedmiotu, uprzednio hartowanego,
do temperatury poniżej linii PSK (rys. 3), wygrzaniu w tej temperaturze i następnie chłodzeniu.
Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych i poprawienie właściwości
mechanicznych hartowanego przedmiotu, zwłaszcza uzyskanie dużej wytrzymałości i
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
sprężystości oraz możliwie największej udarności. Uwzględniając zjawiska zachodzące w stali
podczas nagrzewania wyróżnia siÄ™ odpuszczanie: niskie (do 200ºC), Å›rednie (200 500ºC) i
wysokie (powyżej 500ºC).
Ulepszanie cieplne stali polega na połączeniu zabiegów hartowania i odpuszczania
wysokiego. Celem ulepszania cieplnego jest otrzymanie najkorzystniejszych właściwości
mechanicznych z jednoczesną możliwością obróbki skrawaniem materiału.
Wyżarzanie stali polega na nagrzaniu metalu do żądanej temperatury (rys. 5), wygrzanie w
tej temperaturze i następnie studzeniu (powolne chłodzenie).
Rys. 5. Rodzaje i zakresy temperatur wyżarzania stali na tle wykresy Fe C [opracowanie własne]
W wyniku wyżarzania polepsza się skrawalność stali, plastyczność i jednorodność składu
chemicznego. Ponadto wyżarzanie odprężajÄ…ce (temperatura poniżej 650ºC) powoduje
zmniejszenie naprężeń wewnętrznych w odlewach i odkuwkach.
Obróbka cieplno  chemiczna ma na celu wzbogacenie powierzchni stali w węgiel lub azot
na skutek chemicznego działania ośrodka, w którym nagrzewany jest przedmiot. W wyniku
tego procesu uzyskuje się twardą powierzchnię oraz miękki i elastyczny rdzeń przedmiotu.
W procesie obróbki cieplno  chemicznej zachodzą zjawiska adsorpcji i dyfuzji.
Rozróżnia się następujące rodzaje obróbki cieplno chemicznej: nawęglanie, azotowanie
i węgloazotowanie (cyjanowanie). W nawęglaniu wykorzystuje się proszki nawęglające (węgiel
drzewny dębowy, bukowy lub brzozowy) oraz środki przyspieszające proces (węglan baru,
wÄ™glan sodu). W temperaturze 900 950°C zachodzi przenikanie atomów wÄ™gla
do powierzchniowych warstw przedmiotu wykonanego ze stali niskowęglowej.
W nawęglaniu gazowym karboryzatorem (ośrodkiem nawęglającym) jest gaz świetlny, gaz
ziemny lub inne gazy powstałe przy rozkładzie produktów naftowych. W azotowaniu
wykorzystujemy gazowy amoniak, który w temperaturze 500ºC ulega rozkÅ‚adowi na azot
i wodór. Azot ulega adsorpcji w warstwach powierzchni przedmiotu i tworzy twarde azotki
żelaza.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Wegloazotowanie (cyjanowanie) stali polega na nasyceniu powierzchni przedmiotów
jednoczeÅ›nie wÄ™glem i azotem przez wygrzewanie ich w temperaturze 510 590ºC w oÅ›rodku
wydzielającym węgiel i azot, np. mieszanina amoniaku i gazu nawęglającego.
Materiały oraz produkty metalurgii proszków
Metalurgia proszków jest dziedziną, która obejmuje wytwarzanie materiałów składających
się z metali lub mieszaniny metali z niemetalami. Proces wytwarzania materiałów jest
realizowany w następujących operacjach (rys. 6)
- mielenie składników na proszek,
- przygotowanie proszków,
- formowanie proszków (nadanie kształtów),
- spiekanie w temperaturze niższej od temperatury topnienia głównego składnika,
- obróbka wykończająca.
Rys. 6. Uproszczony schemat produkcji masowej z proszków żelaza i stali: wytwarzanie
proszków, b) przygotowanie proszków, c) formowanie wstępne i spiekanie, d) obróbka
wykończająca [1, s. 621]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Do wytworzenia produktów metodą metalurgii proszków wykorzystuje się żelazo, stale
niestopowe i stale stopowe. Produktami metalurgii są zapadki, części amortyzatorów, gniazda
zaworów, łożyska, elementy maszyn do szycia i maszyn biurowych oraz koła zębate. Ponadto
do wytworzenia części maszyn wykorzystuje się miedz
i jej stopy stosujÄ…c mieszaninÄ™
proszków Cu Sn, Cu Zn lub Cu Pb, wykonując z nich części maszyn, okucia budowlane
i produkty medalierskie. Duże zastosowanie znalazła metalurgia proszków w produkcji
materiałów narzędziowych, takich jak: węgliki spiekane, stale szybkotnące, cermetale i spieki
ceramiczne. Metalurgia proszków umożliwia wykonanie:
- łożysk litych,
- łożysk porowatych (samosmarowych),
- filtrów spiekanych.
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz rudy żelaza i jaki jest ich proces przeróbki?
2. Jakie są rodzaje stopów żelaza z węglem?
3. Jakie sÄ… rodzaje stali?
4. Jakie jest zastosowanie stali?
5. Na czym polega proces obróbki cieplnej?
6. Jakie sÄ… zabiegi hartowania?
7. Na czym polega proces obróbki cieplno chemicznej?
8. Jakie są produkty metalurgii proszków?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przedstaw operacje procesu wytwarzania stali.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić zawartość węgla w surówce i stali,
2) na podstawie procesów utleniania wyjaśnić przyczynę wypalania węgla w surówce,
3) narysować schemat konwertora L D i oznaczyć na nim materiały wsadowe i produkty
procesu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- arkusz rysunkowy.
Ćwiczenie 2
Na podstawie oznaczeń wybranych stopów stali: St0S, 15H, 40H, 45G2, 38HMJ, określ
jej gatunek, skład chemiczny i zastosowanie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
5) odszukać w poradniku ucznia lub katalogu wymienione gatunki stopów,
6) określić gatunki stali,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
7) określić skład chemiczny stopów i określić właściwości mechaniczne i technologiczne,
8) wskazać zastosowanie wymienionych gatunków stali.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- katalogi dotyczące stali, staliwa i żeliwa,
- arkusz rysunkowy,
- materiały i przybory rysunkowe.
Ćwiczenie 3
Korzystając z wykres Fe Fe3C, dobierz temperatury hartowania dla następujących stali
węglowych:
- podeutektoidalnej o zawartości: 0,4% C; 0,6% C,
- eutektoidalnej,
- nadeutektoidalnej o zawartości: 1,1% C; 1,4% C.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zdefiniować stal podeutektoidalną, euteeutektoidalną i nadeutektoidalną,
2) określić do jakiej temperatury należy nagrzewać stal w celu zahartowania,
3) wykorzystać wykres Fe Fe3C i odczytać temperaturę hartowania stali o wymienionych
składach chemicznych,
4) zapisać wartości temperatur.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- wykres Fe Fe3C,
- arkusze rysunkowe.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wymienić rudy żelaza? ðð ðð
2) zdefiniować surówkÄ™ żelaza, stal, staliwo i żeliwo? ðð ðð
3) sklasyfikować stal uwzglÄ™dniajÄ…c kryteria podziaÅ‚u? ðð ðð
4) sklasyfikować staliwa i żeliwa? ðð ðð
5) okreÅ›lić zastosowanie stali, staliwa i żeliwa? ðð ðð
6) wyznaczyć temperaturÄ™ nagrzewania stali w celu jej zahartowania? ðð ðð
7) okreÅ›lić sposób chÅ‚odzenia stali podczas hartowania i wyżarzania? ðð ðð
8) okreÅ›lić rodzaje i zastosowanie wyżarzania stali? ðð ðð
9) wymienić rodzaje i zastosowanie obróbki cieplno chemicznej? ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.3. Metale nieżelazne i ich zastosowanie
4.3.1. Materiał nauczania
Większość metali nieżelaznych występuje w skorupie ziemskiej w postaci rud. Metale
nieżelazne dzieli się na dwie grupy:
- metale lekkie (gęstość mniejsza niż 4,6 g/cm3) np. potas, magnez,
- metale ciężkie (gęstość większa 4,6 g/cm3) np. miedz
, ołów.
W tabeli 3 przedstawiono właściwości fizyczne, mechaniczne i technologiczne
dla ważniejszych metali nieżelaznych.
Tabela 3. Właściwości metali nieżelaznych i przykłady ich zastosowania [opracowanie własne].
Właściwości
Miedz
Aluminium Cynk Cyna Magnez
metali
Barwa różowozłocista srebrnobiała srebrzysta srebrzystobiała srebrzystobiała
Symbol chemiczny Cu Al Zn Sn Mg
Temperatura topnienia
1083 569 419 232 650
[ºC]
Gęstość [g/cm3] 8,96 2,70 7,13 7,30 1,74
Wytrzymałość na
210 240 70 110 30 60 25 40 130 150
rozciÄ…ganie Rm[MPa]
Twardość Brinella HB 40 50 15 25 32 40 5 25
Składnik stopów Składnik stopówBlachy, taśmy. SkładnikSkładnik stopowyStopy aluminium
miedzi, przewody aluminiowych. mosiądzów wielu stopówi magnezu.
elektryczne,.rury, Przewody i stopów cynku.przemysłowych. Przemysł
Przykłady zastosowania
blachy. części elektryczne. FolieCynkowanie. WytwarzanieCynowanie blach.chemiczny.
aparatury chemicznej, i opakowania. Farbafarb. Wypełniacz do gum,Emalie. A
ożyska.Przemysł lotniczy
powłoki miedziane. srebrna. tworzyw sztucznych. Spoiwa i lutowia. i precyzyjny.
Miedz
i jej stopy
Miedz
otrzymujemy w procesach piro i elektrometalurgii rud. Podstawowymi rudami
miedzi sÄ…: chalkopiryt, kupryt, malachit i azuryt.
Rys. 7. Proces otrzymywania miedzi [opracowanie własne]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Rys. 8. Elektroliza miedzi: 1  drewno, 2 wyłożenie z ołowiu, 3  izolatory, 4  szlam anodowy,
5 elektrolit, 6  anoda, 7  katoda [opracowanie własne]
Proces otrzymywania miedzi przedstawiono na rys. 7, a na rys. 8 jej rafinacjÄ™
elektrolitycznÄ…. Miedz
jest odporna na korozjÄ™, dobrze przewodzi prÄ…d elektryczny i jest
dobrym przewodnikiem ciepła. Z ogólnej ilości wyprodukowanej miedzi około 50%
przeznacza się na potrzeby przemysłu elektrotechnicznego. Znajduje także zastosowanie do
budowy aparatury chemicznej, w przemyśle spożywczym, maszynowym i wielu innych
dziedzinach. Gatunki miedzi przedstawiono w tablicy 4. Znaczna ilość miedzi ma zastosowanie
do produkcji jej stopów, tj. brązów, mosiądzów, miedzioniklów i stopów oporowych.
Tabela 4. Gatunki miedzi [4, s. 514]
Rodzaj miedzi Gatunek Główne zastosowanie
znak cecha
Katody
półwyroby i wyroby z miedzi beztlenowej,
Cu 99,99 K MOKS
Katodowa wyroby do emaliowania półwyroby i wyroby
Cu 99,95 K MOK
z miedzi i stopów miedzi
Miedz
przetopiona
Beztlenowa Beztlenowa Cu 99,99 B M00B
Cu 99,97 B M0I B elektronika, radiotechnika, elektrotechnika
Beztlenowa
Cu 99,95 B M0B
półwyroby i wyroby dla elektrotechniki
Katodowa przetopiona Cu 99,9 E M1E
i innych celów
Cu 99,9 R M1R
Odtleniona Odtleniona Cu 99,7 R M2R półwyroby i wyroby do ogólnych celów, gatunki
Odtleniona Rafinowana ogniowo Cu 99,5R M3R M1R, M2R i M3R szczególnie na elementy spa-
Rafinowana ogniowo Cu 99,7 G M2G wane
Cu 99,5 G M3G
Odtleniona Cu99 M4 odlewy kształtowe z miedzi i stopów miedzi
Brązami nazywamy stopy miedzi, które zawierają wiele składników takich jak: cyna,
aluminium, krzem, mangan, ołów lub beryl. Są to brązy wieloskładnikowe, które
przedstawiono w tablicy 5.
Tabela 5. BrÄ…zy [opracowanie na podstawie 4]
Brązy Znak Cecha Właściwości technologiczne Zastosowanie
części przewodzące prąd,
CuSn2 B2 dobra skrawalność, dobra spawalność druty do spawania,
śruby.
Cynowe
bardzo dobre właściwości sprężyny, membrany,
Cusn815 B8 wytrzymałościowe i sprężyste, przydatny przyrządy pomiarowo 
do lutowania. kontrolne
Aluminiow odporny na korozję, dobra plastyczność, monety, części dla
CuA15 BA5
e żaroodporny, przemysłu chemicznego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
dobre właściwości mechaniczne, śruby, wały, części do
odporny na korozje, dobre właściwości urządzeń
CaAl10Fe4Ni4 BA1044
w podwyższonych temperaturach, dobra hydraulicznych, gniazda
plastyczność zaworów, koła zębate.
dobre właściwości wytrzymałościowe
sprężyny, membrany,
i przeciwkorozyjne, dobre właściwości
części narażone na
Berylowe CuBe2Ni(Co) BB2 sprężyste, duża odporność na ścieranie,
ścieranie, narzędzia
dobra obrabialność, nie iskrzy w
nieiskrzÄ…ce.
eksploatacji, dobra plastyczność.
dobre właściwości wytrzymałościowe, konstrukcje spawane,
duża odporność na korozje, dobra części maszyn narażone
Krzemowe CuSi3Mn1 BK31
spawalność, żaroodporny, dobra na ścieranie, części
plastyczność. maszyn
wysoka oporność elektryczna, dobra na rezystory
Manganowe CuMn12Ni3 BM123 plastyczność, mała siła o najwyższej jakości do
termoelektryczna. urządzeń precyzyjnych
łożyska i części tnące
maszyn pracujÄ…cych przy
Cynkowo 
CuSn10Pb10 B1010 dobra lejność, odporny na ścieranie. dużych naciskach
ołowiane
i szybkościach,
na odlewy
Mosiądze to stopy miedzi z cynkiem (dwuskładnikowe) i wieloskładnikowe, zawierające
ołów, cynę, aluminium, mangan, nikiel, żelazo i krzem (mosiądze specjalne). Niektóre z nich
do obróbki plastycznej i odlewnicze przedstawiono w tablicy 6.
Tabela 6. MosiÄ…dze [opracowanie na podstawie 4]
Mosiądze Znak Cecha Właściwości technologiczne Zastosowanie
Podatny do kucia, dobra Rurki kapilarne
Dwuskładnikow
CuZn5 M95 plastyczność (ciągnienie), i chłodnicowe, części do
e
odporny na korozjÄ™. elektroniki.
Bardzo przydatny do obróbki Części wykonywane poprzez
Ołowiane CuZn34Pb3 MO64 plastycznej na zimno, bardzo skrawanie dla przemysłu
dobra skrawalność. precyzyjnego.
Dobra lejność, odporny na Na odlewy, części maszyn,
Manganowo
CuZn40Mn3Fe MM55 ścieranie, dostatecznie odporny pojazdów, okrętów
 żelazowe
na korozję. i silników, śruby i nakrętki.
Armatura i osprzęt oraz
Dobra skrawalność i lejność,
części stosowane
Krzemowe CuZn16Si4 MK80 spawalny, odporny na korozjÄ™
w przemyśle maszynowym,
wody morskiej.
chemicznym, okrętowym.
Wysokoniklow Bardzo dobre właściwości Narzędzia lekarskie,
e (nowe srebro CuNi18Zn27 MZN18 sprężyste, spawalność odpowiedzialne elementy
 18% niklu) i lutowność, dobra plastyczność. sprężyste dla elektroniki.
Stopy oporowe są to stopy miedzi a także stopy niklu lub stopy żelaza. Wyróżniają się
dużą opornością właściwą, żaroodpornością i żarowytrzymałością. Stopy stosuje się do
wyrobu różnego typu rezystorów a także na wyroby grzejne. W tablicy 7 przedstawiono
przykłady stopów oporowych. Powszechnie znanymi stopami są: konstantan, nikielina
i manganin.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Tabela 7. Stopy oporowe miedzi [opracowanie na podstawie 4]
Maksymalna
Rezystywność
Nazwa i znak temperatura Zastosowanie
m
robocza °C
Konstantan Na rezystory termoogniwa, przewody
0,50 500
(CuNi40Mn1) kompensacyjne.
Manganin
0,45 300 Na rezystory do precyzyjnych aparatów.
(CuMn12N13)
Na elementy grzejne do pracy w niższych
Nikielina (CuNi19) 0,40 400
temperaturach.
Aluminium i jego stopy
Aluminium jest najbardziej rozpowszechnionym metalem w przyrodzie i występuje
w postaci glinokrzemianów. Podstawową rudą, z której otrzymujemy aluminium są boksyty.
Produkcja aluminium z boksytów realizowana jest w dwóch etapach:
- przeróbka boksytów na tlenek aluminium Al2O3,
- elektroliza tlenku aluminium.
Norma PN EN 573 3÷4:2005 oraz PN EN 573 1:2006 wyróżnia 17 gatunków
aluminium. Aluminium stosuje siÄ™ na przewody elektryczne, do produkcji aparatury
chemicznej, na wyroby dla elektrotechniki i elektroniki. Stopy aluminium dzielÄ… siÄ™ na stopy
odlewnicze zwane siluminami i stopy do przeróbki plastycznej, zwane duralami.
Siluminy sÄ… to stopy zawierajÄ…ce 4,0÷13,5% krzemu z dodatkiem sodu powodujÄ…cego
rozdrobnienie kryształów. Proces rozdrobnienia podwyższa właściwości wytrzymałościowe
i plastyczne stopów. Stopy te mają dobre właściwości w podwyższonych temperaturach
i znajdują zastosowanie w produkcji odlewów tłoków silników spalinowych, np. AK20
(AlSi13Mg1CuNi). Z kolei stop aluminium z magnezem AG10 (AlMg10) jest stosowany
na odlewy o wysokiej odporności na korozję.
Durale są to stopy wieloskładnikowe składające się z aluminium, miedzi, magnezu,
manganu i krzemu. Posiadają dobre właściwości wytrzymałościowe i z tych względów znalazły
zastosowanie w konstrukcjach lotniczych, w przemyśle samochodowym oraz w budownictwie,
np. PAG (AlCu4Mg1). Oprócz duraluminium wśród stopów do obróbki plastycznej można
jeszcze wyodrębnić kilka grup:
- stopy z magnezem i manganem, np. PA1 (AlMn1), odporne na korozjÄ™, stosowane
w urządzeniach produkcyjnych i raportowych przemysłu spożywczego i chemicznego,
- stopy z manganem, magnezem i krzemen, np. PA38 (AlMgSi), majÄ…ce zastosowanie
do wytwarzania anodowych powłok ochronno  dekoracyjnych,
- stopy wieloskładnikowe elementy i konstrukcje wysoko obciążone, np. PA47
(AlZn5Mg1), mające zastosowanie w spawanych konstrukcjach wysoko obciążonych,
w przemyśle okrętowym, w produkcji sprzętu sportowego.
Cynk i jego stopy
Cynk jest odporny na wpływy atmosferyczne, działanie wody i dlatego powłoki cynkowe
znalazły zastosowanie w ochronie stali przed korozją (cynkowanie na gorąco i galwanicznie).
Ochronna powłoka ma charakter anodowy i w przypadku jej uszkodzenia cynk rozpuszcza się,
chroniąc w ten sposób powierzchnię stalową. Jest plastyczny i można z niego wykonywać
blachy, pręty, druty i folie. Posiada dobrą lejność. Stopy cynku zawierają aluminium, miedz

i mangan. Można je odlewać (zawierają powyżej 5,4% Al) i obrabiać plastycznie. Powszechnie
znanym jest stop pod nazwą znal, który ma zastosowanie do obróbki plastycznej i na odlewy.
Znale można spawać, hartować i skrawać. Duże znaczenie w budowie maszyn mają stopy
łożyskowe, np. Z105 (ZnAl10Cu5), które zawierają aluminium (9,0 11%) i miedz
(4,5 5,8%).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Cyna i jej stopy
Cynę otrzymujemy z kasyterytu (SnO2) przez redukcję węglem. Występuje w odmianach
alotropowych: alfa, beta i gamma. Cyna biaÅ‚a (²), na skutek przybywania dÅ‚uższy czas
w niskich temperaturach (13,2°C) przechodzi w cynÄ™ szarÄ… (Ä…) i rozpada siÄ™ na proszek
(zaraza cynowa). Ze względów na bardzo dobrą plastyczność można z niej wykonywać folie
o grubości 0,01 mm. Stosuje się ją do cynowania blach przeznaczonych do produkcji puszek
konserwowych. Cyna nie jest toksyczna w kontakcie z produktami spożywczymi. Stosuje się ją
w elektronice, jako stopy lutownicze (tablica 8). Ponadto, wyróżnia się stopy łożyskowe,
w których oprócz cyny znajduje się ołów (tablica 9).
Tabela 8. Przykłady stopów lutowniczych do lutowania miękkiego [opracowanie na podstawie 4].
Skład chemiczny Temperatura Podstawowe
Gatunek
% (reszta do 100% Pb) topnienia metale Główne zastosowanie
znak cecha S n Pb Cu, Ag dolna górna
lutowane
Ag = miedz
, mosiądz, lutowanie doprowadników prądu w z
ródłach
PbAgl, 5Snl,5 LC1S1 1,3 1,7  304 310
= 1,3 1,7 nikiel światła
lutowanie opakowań do produktów
PbSn2 LC2 1,5 2,5   320 325 stal
spożywczych
lutowanie i wyrównywanie wgłębień nadwozi
PbS6Sn4 LC4A6 3 4 5 6  244 270 stal
samochodowych
lutowanie elementów pracujących
miedz
, mosiÄ…dz,
PbSn10 LC10 9 10   263 299 w podwyższonych temperaturach; lutowanie
stał
żarówek
lutowanie wyrobów z blachy ; lutowanie
PbSn20Sbl LC20A1 19 20 0,8 1,2  185 270 miedz
, stal, ołów
przewodów ołowianych i blachy ocynowanej
lutowanie blach stalowych, ocynowanych,
miedz
, mosiÄ…dz,
PbSn30 LC30 29 30   183 260 ocynkowanych oraz cynku; pobielanie i
stal, cynk
lutowanie kąpielowe; lutowanie chłodnic
lutowanie połączeń pracujących
w podwyższonych temperaturach; lutowanie
PbSn30Sb2 LC30A2 29 30 1,4 1,8  185 250 miedz
, stal
uzwojeń silników elektrycznych; lutowanie
urządzeń chłodniczych
pobielanie i lutowanie aparatury
miedz
, mosiÄ…dz,
PbSn40 LC40 39 40   183 238 elektrotechnicznej oraz chłodnic i innych
stal
części maszyn
lutowanie opakowań do produktów spożyw-
miedz
, mosiądz, czych, lutowanie wymienników ciepła i
PbSn40Sb LC40A 39 40 0,2 0,5  183 235
stal ocynkowanych elementów agregatów
chłodniczych
lutowanie połączeń pracujących
PbSn40Sb2 LC40A2 39 40 1,8 2,4 _ 185 231 miedz
, stal w podwyższonych temperaturach, lutowanie
uzwojeń silników elektrycznych
miedz
, mosiądz, pobielanie i lutowanie w przemyśle
SnPb50 LC50 49 50   183 216
stal elektrotechnicznym
lutowanie opakowań do produktów
miedz
, mosiÄ…dz,
SnPb50Sb LC50A 49 50 0,2 0,5 __ 183 215 spożywczych, lutowanie w przemyśle
stal
elektrotechnicznym
lutowanie elementów z pokryciami Sn, Sn
miedz
, mosiÄ…dz,
SnPb40 LC60 59 61 183 190 Pb, Zn i Ag; lutowanie precyzyjnych
stal
elementów w budowie maszyn
lutowanie połączeń elektrycznych przy użyciu
LC60M Cu = miedz
, mosiÄ…dz,
SnPb38Cu2 59 61 183 190 lutownic z grotami miedzianymi; lutowanie
2 1,6 2,0 stal
ścieżek miedzianych na obwodach scalonych
lutowanie lutownicami połączeń
Ag =  miedz
, mosiÄ…dz,
SnPb36Ag4 LC60S4 59 61  178 180 elektrycznych na powłokach Ag, naniesionych
3,6  4,0 stal
na podłoża niemetaliczne
cynowanie końcówek elementów
62,5 miedz
, mosiądz, elektronicznych i płytek obwodów
SnPb37 LC63 183 183
63,5 stal drukowanych ; lutowanie precyzyjnych
elementów w budowie maszyn
62,5 Ag = rniedz
, mosiądz, lutowanie kąpielowe elementów z pokryciami
SnPb36Agl,5 LC63S1  178 178
63,5 = 1,3 1,5 stal Ag, w szczególności ceramiki elektronicznej
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
lutowanie opakowań do produktów
62,5 miedz
, mosiÄ…dz,
SnPb37Sb LC63A 0,2 0,5  183 183 spożywczych; lutowanie drobnych części
63,5 stal
maszyn
lutowanie i pobielanie wewnętrznych części
miedz
, mosiÄ…dz,
SnPblO LC90 89 91   183 220 opakowań oraz sprzętu do produktów
stal
spożywczych; lutowanie aparatury medycznej
lutowanie uzwojeń maszyn elektrycznych oraz
Pb max
SnPbS LC95A5 94 96 reszta 234 240 miedz
, stal innvch urządzeń pracujących w temp. do ok.
0,07
100° C
Tabela 9. Stopy łożyskowe [2, s. 135].
Cecha
Znak Przykład zastosowania Dane orientacyjne warunków pracy
stopu
1 2 3 4
Wylewanie odśrodkowe taśm bimetalowych na panewki
łożysk ślizgowych pracujących przy obciążeniach Obciążenia statyczne i dynamiczne, nacisk do 10
SnSb8Cu3 A
89 dynamicznych i statycznych, lecz o dużym natężeniu MPa, prędkość obwodowa powyżej 5 m/s, iloczyn
i o średnich prędkościach obwodowych czopa ponad 17 nacisku i prędkości poniżej 50 MPa " m/s
m/s
Wylewanie panewek łożysk ślizgowych pracujących przy
SnSb11Cu6 A
83 obciążeniach dynamicznych i statycznych, lecz i dużym
natężeniu pracy i o średnich prędkościach obwodowych
Wylewanie panewek łożysk ślizgowych pracujących przy
Obciążenia statyczne i dynamiczne, nacisk do 10
obciążeniach dynamicznych i statycznych, przy dużym
SnSb11Cu6Te A
83Te MPa, prędkość obwodowa powyżej 3 m/s, iloczyn
natężeniu oraz dużych i średnich prędkościach
nacisku i prÄ™dkoÅ›ci w granicach 15÷50 MPa " m/s
obwodowych
Wylewanie panewek łożysk turbin parowych oraz
Obciążenia statyczne i dynamiczne, nacisk do 19
wysokoobciążonych przekładni zębatych pracujących
SnSb12Cu6Cd A
80S MPa, iloczyn nacisku i prędkości do 380 MPa " m/s;
przy obciążeniach dynamicznych i statycznych i dużych
prędkość obwodowa do 20 m/s
prędkościach obrotowych
Obciążenie statyczne, nacisk do 10 MPa, prędkość
Panewki łożysk pracujących przy średnim natężeniu
PbSn16Sb16Cu2 A
16 obwodowa powyżej 1,5 m/s, iloczyn nacisku
pracy i średnich lub dużych prędkościach obwodowych
i prędkości 15 MPa " m/s
Panewki łożysk pracujących przy średnich obciążeniach
Obciążenie statyczne, nacisk do 10 MPa, prędkość
uderzeniowych lub panewki łożysk pracujących przy
PbSn10Sbl4Cu2As A
10As obwodowa powyżej 1,5 m/s, iloczyn nacisku
obciążeniach statycznych przy średnim natężeniu i
i prędkości poniżej 30 MPa " m/s
średnich prędkościach obwodowych
Wylewanie taśm bimetalowych na panewki łożysk
samochodowych pracujących przy obciążeniach Obciążenie uderzeniowe jak w silnikach
PbSn6Sb6 A
6
uderzeniowych o dużym natężeniu pracy tylko do gaz
nikowych samochodowych
grubości, warstwy stopu poniżej 0,5 mm
Magnez i jego stopy
Jest metalem lekkim (1,74 g/cm3) o niskich właściwościach mechanicznych i dużej
aktywności chemicznej. Magnez przede wszystkim ma zastosowanie do wyrobu stopów, jako
składnik stopowy. Stop magnezu z aluminium i cynkiem naszywa się elektronem. Odlewnicze
stopy magnezu są stosowane w przemyśle lotniczym, np. MgA16Zn3Mn (Ga3). Ponadto
wykorzystuje się do produkcji części silników i aparatów fotograficznych. Stopy do obróbki
plastycznej, np. MgMn2 są stosowane na mało obciążone części samochodowych i tam gdzie
zależy nam na zmniejszeniu masy urządzeń. Stopy magnezu można obrabiać cieplnie stosując
zabiegi:
- wyżarzania zmiękczające,
- wyżarzania ujednoradniające,
- przesycanie i starzenie (po procesie odlewania).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
Ciekłe kryształy i diody elektroluminescencyjne
Ciekłe kryształy są to ciecze anizotropowe (anizotropia  zmienność właściwości
fizycznych ciała, uzależniona od kierunku badania), których właściwościami można sterować
np. polem elektrycznym. Wyróżniają się właściwościami zbliżonymi do cieczy, znaczną
lepkością, a jednocześnie posiadają strukturalne właściwości ciał stałych. Substancje
ciekłokrystaliczne mają zastosowanie przede wszystkim w produkcji wyświetlaczy i ekranów
telewizyjnych LCD.
Dioda elektroluminescencyjna jest elementem półprzewodnikowym przetwarzającym
energię elektryczną na energię promieniowania świetlnego. Diody te, nazywane są diodami
LED (ang. Light Emitting Diode), majÄ… zastosowanie w przesyle informacji drogÄ…
światłowodową na niewielkie odległości, w zdalnym sterowaniu sprzętem gospodarstwa
domowego, np. telewizorem a także do transmisji danych z komputera do komputera.
W zależności od materiału półprzewodnikowego, uzyskuje się barwę promieniowania
niebieską, żółtą, zieloną, pomarańczową i czerwoną.
Metale szlachetne
W budowie urządzeń precyzyjnych mają zastosowanie metale szlachetne, do których
zalicza się między innymi złoto, srebro i platynę. Są to metale, które mają wspólną cechę: obok
niewielkiej ilości w skorupie ziemskiej odznaczają się szczególną odpornością korozyjną na
czynniki zewnętrzne. Właściwości i zastosowanie metali przedstawiono w tablicy 10.
Tabela 10. Właściwości i zastosowanie złota, srebra i platyny [opracowanie na podstawie 4].
Metale szlachetne ZÅ‚oto (Au) Srebro (Ag) Platyna (Pt)
Barwa żółta biała z połyskiem srebrzysta
Temperatura
1063 960,8 1775
topnienia °C
Gęstość g/cm3 19,32 10,49 21,4
Twardość HB 18,5 25 3,5
bardzo ciÄ…gliwe
Właściwości bardzo ciągliwe i kowalne;
i kowalne; z 1g  drut ciÄ…gliwa i spawalna
technologiczne z 1g  drut o długości 1,8 km
o długości 2,5 km
5 legalnych prób
w Polsce (stężenie
złota w stopie w 0 ):
1 próba  960 (złoto
4 legalne stopy srebra (stężenie
23 karatowe),
srebra w stopie w 0 ): ze stopu platyny i irydu
2 próba  750 (złoto
1 próba  916, (10%) wykonano
Wzorce, próby 18 karatowe),
2 próba  875, międzynarodowe wzorce
3 próba  583 (złoto
3 próba  800, metra i kilograma.
14 karatowe),
4 próba  750.
4 próba  500 (złoto
12 karatowe),
5 próba  375 (złoto
9 karatowe).
na przewody elektryczne, przemysł chemiczny,
do bicia monet,
do bicia monet, do srebrzenia elementy grzejne do pieców
przemysł jubilerski,
naczyń i sztućców, laboratoryjnych,
elektronika,
na wyroby jubilerskie, katalizatory, jubilerstwo,
Zastosowanie dentystyka,
do produkcji papierów dentystyka,
medycyna,
fotograficznych, medycyna,
pozłacanie,
na spoiwa do lutowania na styki elektryczne,
platerowanie.
twardego. termoogniwa, termopary.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
OdpowiadajÄ…c na pytania, sprawdz
, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega elektrometalurgia miedzi?
2. Jakie są właściwości fizyczne, mechaniczne i technologiczne miedzi?
3. Jakie znasz stopy miedzi?
4. Na jakie części maszyn stosujemy miedz
i jej stopy?
5. Jakie jest zastosowanie stopów oporowych miedzi?
6. Jakimi właściwościami charakteryzuje się aluminium?
7. Jakie znasz stopy aluminium?
8. Jakie sÄ… charakterystyczne cechy cynku i cyny?
9. Jakie znasz stopy lutownicze?
10. Jakie znasz metale szlachetne?
11. Jakie jest zastosowanie metali szlachetnych?
12. Jakie jest zastosowanie ciekłych kryształów w technice?
13. Jakie jest zastosowanie diod elektroluminescencyjnych LED?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Rozpoznaj próbki metali nieżelaznych wskazane przez nauczyciela, uwzględniając
następujące właściwości: barwę, gęstość, twardość.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznawać próbki metali na podstawie barwy,
2) określić masę próbek o tej samej objętości,
3) identyfikować metale,
4) sporządzić sprawozdanie uwzględniające: nazwę metalu, właściwości, skład chemiczny
i zastosowanie.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zbiór norm dotyczących metali nieżelaznych,
- zestaw próbek metali nieżelaznych,
- waga laboratoryjna,
- twardościomierz,
- materiały i przybory rysunkowe.
Ćwiczenie 2
Na podstawie znaków określ gatunki miedzi (stopów miedzi), właściwości i ich
zastosowanie. Oznaczenia: Cu99, 99K, Cu99,9 R, Cu99, 9E, CuSn2, CuMn12Ni3,
CuZn34Pb3.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić na podstawie znaków gatunek metalu,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
2) określić skład chemiczny i charakterystyczne cechy,
3) przedstawić zastosowanie metali,
4) sporządzić sprawozdanie uwzględniające rodzaj, właściwości i zastosowanie metalu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zbiór norm dotyczących metali nieżelaznych,
- stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,
- arkusz papieru,
- przybory rysunkowe.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować podstawowe wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci metali nieżelaznych? ðð ðð
2) wymienić rudy metali nieżelaznych? ðð ðð
3) rozróżnić metale nieżelazne? ðð ðð
4) okreÅ›lić zastosowanie miedzi? ðð ðð
5) okreÅ›lić zastosowanie stopów miedzi? ðð ðð
6) zdefiniować wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci i zastosowanie aluminium i jego stopów? ðð ðð
7) zdefiniować wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci i zastosowanie cyny, cynku i magnezu? ðð ðð
8) okreÅ›lić zastosowanie techniczne metali szlachetnych? ðð ðð
9) dobrać metale nieżelazne na elementy konstrukcyjne urządzeń
precyzyjnych? ðð ðð
10) posÅ‚użyć siÄ™ normami w okreÅ›laniu wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci metali nieżelaznych? ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.4. Właściwości użytkowe tworzyw sztucznych i materiałów
kompozytowych
4.4.1. Materiał nauczania
Tworzywa sztuczne są produktami chemicznej przeróbki węgla, ropy naftowej i gazu
ziemnego lub polimerów naturalnych z dodatkiem barwników lub pigmentów, napełniaczy
i innych substancji. Polimery pochodzenia naturalnego występują w przyrodzie. Są to przede
wszystkim: skrobia, celuloza, białka a także kauczuk. Polimery otrzymane sztucznie określamy
nazwÄ…  tworzywa sztuczne. Surowcami do produkcji tworzyw sztucznych sÄ…:
- etylen, który wykorzystuje się do otrzymania np.: polichlorku winylu, polistyrenu itd.,
- propylen, który jest stosowany do produkcji polipropylenu,
- syren, wykorzystywany do otrzymania kauczuków syntetycznych,
- chlorek winylu, wykorzystywany do otrzymywania polichlorku winylu.
Ponadto, istotnymi surowcami do wytwarzania tworzyw sztucznych sÄ… acetylen, fenol,
mocznik i glikole. W praktyce tworzywa sztuczne są przeważnie zbudowane z żywic,
wypełniaczy, utwardzaczy i barwników. Tworzywa sztuczne można przetwarzać stosując
obróbkę wstępną, zasadniczą (przetwarzanie) i wykończającą. Powszechnie stosowane metody
to: kształtowanie i przetwarzanie, prasowanie i wtryskiwanie. W wyniku procesu
wulkanizowania kauczuku otrzymujemy gumÄ™. Na rys. 9 przedstawiono klasyfikacjÄ™
polimerowych materiałów użytkowych i funkcjonalnych.
Rys. 9. Klasyfikacja polimerów jako materiałów użytkowych i funkcjonalnych oraz ich zastosowanie [5, s. 5]
W stosunku do polimerów można stosować:
- obróbkę skrawaniem,
- okrawanie,
- metalizacjÄ™,
- zadrukowanie,
- kondycjonowanie (zmiana właściwości),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
- flokowanie  technologia elektrostatycznego nanoszenia strzyży tekstylnej na różne
materiały, np. wykonywanie nadruków na koszulkach; strzyża tekstylna to włókno
z tworzywa sztucznego pocięte na odcinki długości od 0,3 do 0,5 mm. Strzyża tekstylna
nazywana jest flokiem,
- wygrzewanie.
Tworzywa sztuczne są użytkową postacią materiału wykonywanego na podstawie
związku wielkocząsteczkowego, który ma decydujący wpływ na właściwości.
Z przetwórstwem tworzyw sztucznych jest związany podział związków wielkocząsteczkowych
na:
- termoplastyczne, które miękną podczas ogrzewania i twardnieją po ostygnięciu, np.
polietylen i polichlorek winylu (PVC),
- termoutwardzalne, które miękną w bardzo wysokich temperaturach a twardnieją
w podwyższonej temperaturze. Jest to proces nieodwracalny, np. fenoplasty.
W tablicy 11 przedstawiono nazwy i skróty homopolimerów (polimery utworzone
z łańcuchów, w których występują jeden rodzaj merów) i polimerów naturalnych.
Tabela 11. Skróty nazw homopolimerów i polimerów naturalnych [5, s.8]
CA octan celulozy PHA akrylan fenylu
CAB octanomaślan celulozy PI poliamid
CAP octanopropionian celulozy PIB poliizubutylen
CF żywica krezolowo formaldehydowa PIR poliizocyjanuran
CMC karboksymetyloceluloza PMI polimetakryloimid
CN azotan celulozy PMMA poli(metakrylan metylu)
CP propionian celulozy PMP poli 4 metylo 1  penten
CSF żywica kazeinowo formaldehydowa PMS poli a metylostyren
CTA trioctan celulozy PO poliolefina
EC etyloceluloza POB poli p hydroksybenzoesan
EP żywica epoksydowa POM polioksymetylen, poliacetal,
MC metyloceluloza poliformaldehyd
MF żywica i tłoczywo melaminowo PP polipropylen
 formaldehydowe PPA poliftalamid
PA poliamid PPE.PPO poli(eter fenylenu), polifenyleno eter
PAE poliaryloeter, polieter arylowy PPOX poli(tlenek propylenu)
poliaryloeteroketon, polietero keton
PAEK polioksypropylen
arylowy
PAI poliamidoimid PPS poli(siarczek fenylenu)
PAN poliakrylonitryl PPSU poli(sulfon fenylenu)
PAR poliarylany PS polistyren
PB poli 1 buten PSU polisulfon
PBA poli(akrylan butylu) PTFE politetrafluoroetylen
PBI polibenzimidazol PUR poliuretan
PBMI polibismaleimid PVAC polifoctan winylu)
PBT poli(tereftalan butylenu) PVAL poli(alkohol winylowy)
PC poliwęglan PVB poliwinylobutyral
PCT polifcykloheksanodimetylenotereftalan PVC poli(chlorek winylu)
PCTFE polichlorotrifluoroetylen PYC C chlorowany polichlorek winylu),
PDAP poli(ftalan diallilu) o zwiększonej zawartości chloru
PE polietylen PVDC polichlorek winylidenu)
PE C chlorowany polietylen PVDF poli(fluorek winylidenu)
PEEK polieteroeteroketon PVF poliffluorek winylu)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
PEEKK polieteroeteroketonoketon PVFM poliwinyloformal
PEI polieteroimid PVK poliwinylokarbazol
P
K polieteroketon PVP poliwinylopirolidon
PEKEKK polieteroketonoeteroketonoketon SI silikon
PEKK polieteroketonoketon SP poliester nasycony
PEOX poli(tlenek etylenu), polioksyetylen UF żywica mocznikowo formaldehydowa
PES poliaryloetorosulfon UP poliester nienasycony
PET poli(tereftalan etylenu) VF celuloza hydratyzowana, fibra
PF żywica fenolowo formaldehydowa,
tłoczywo fenolowe
Przemysł tworzyw sztucznych powinien działać proekologicznie uwzględniając
następujące zagadnienia:
- recykling odpadów, polegający na wykorzystaniu tych samych materiałów w kolejnych
dobrach materialnych i użytkowych w sposób ekonomiczny, to jest poprzez minimalizację
nakładów na ich przetwarzanie,
- zorientowany dobór tworzyw tak aby ograniczyć ilość stosowanych odmian tworzyw
i konstruowanie wyrobów uwzględniając recykling materiałowy.
Metody zagospodarowania odpadów tworzyw sztucznych przedstawiono w tablicy 12.
Tabela 12. Metody zagospodarowania odpadów tworzyw sztucznych [5, s.54].
Ponowne wielokrotne wykorzystanie produktów do tych samych
recykling produktów
wykorzystanie zastosowań lub do innych celów
powtórne wykorzystanie przetworzonych odpadów jako
materiału stanowiącego pełnowartościowy surowiec do
recykling
dalszego przetwórstwa
materiałowy
recykling chemiczny  przekształcenie materiału (piroliza,
solwaliza i in.)
spalanie odpadów, pozostałości itp., z odzyskiem zawartej
odzysk energii
w nich energii
Składowanie końcowe kompostowanie odpadów ulegających biodegradacji
składowanie
składowanie odpadów nie ulegających degradacji
W celu rozpoznania struktury i składu chemicznego tworzyw stosuje się następujące
badania: spektroskopię, analizę termiczną i dylatometrię (zmiana długości lub objętości próbek
w funkcji temperatury).
Tabela 13. Próba ogniowa [opracowanie własne]
Nazwa
Zapłon Charakterystyka płomieniowa Właściwości produktu
tworzywa
rozpuszczalne
lekko niebieski z żółtym brzegiem,
Poliamidy łatwy w rozcieńczonym kwasie
kapie, powstajÄ… ciÄ…gnÄ…ce siÄ™ nitki
solnym
zapach zbliżony do fenolu,
gaśnie po wyjęciu
Poliwęglan świecący, kopcący rozpuszczalny w chlorku
z płomienia
metylu
zapach fenolu,
trudny, niektóre palą w przypadku tworzyw palących się
Fenoplasty rozpuszczalny w stężonym
się w płomieniu płomień kopcący
Å‚ugu i alkoholu
dolna część płomienia żółta,
Polietylen Å‚atwy zapach parafiny
wierzchołek niebieski, topi się przy
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
płomieniu, spływa kroplami
Polistyren łatwy bladożółty, kopcący słodkawy, kwiatowy zapach
Poli
trudny, gaśnie po zapach chlorowodoru, białe
(chlorekwinylu żółty, na brzegach zielonkawy
wyjęciu z płomienia dymy,
)
trudny, płonie po
Poliamidy lekko niebieski zapach palonego białka
wyjęciu z płomienia
Do identyfikacji rodzaju tworzyw sztucznych stosuje siÄ™ metodÄ™ widmowÄ… i inne proste
metody laboratoryjne, np. zachowanie tworzyw podczas ogrzewania lub bezpośrednio
w ogniu. Metoda ogniowa identyfikacji tworzyw jest wykorzystywana ze względu
na recykling i polega na analizie charakterystycznych cech płomienia i właściwości zapachu
(tablica 13).
Tworzywa sztuczne znalazły szerokie zastosowanie we wszystkich dziedzinach techniki.
Charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, dobrą odpornością chemiczną
i atmosferyczną. Dobre właściwości technologiczne tworzyw powodują, że stosujemy je do
produkcji różnych części maszyn i innych elementów (tablica 14).
Tabela 14. Przykłady zastosowania tworzyw sztucznych [opracowanie własne]
Nazwa tworzywa Zastosowanie
do produkcji folii do opakowań, worków, butelek, kanistrów, folii ogrodniczych, kół
Polietylen zębatych, gniazd łożysk, izolacji kabli telekomunikacyjnych, desek surfingowych,
implantów i protez.
do wyrobu rur, naczyń odpornych na działania kwasów, wykładzin podkładowych,
Polichlorek winylu
folii, zabawek.
Polimetakrylan do wyrobu szkła organicznego, obudów, uchwytów, przeszklenia w samolotach,
metylu bariery dz
więkoszczelne, osłony maszyn.
Syntetyczny kauczuk do produkcji opon samochodowych, farb lateksowych, elastycznych tkanin oraz lin.
Fenoplasty (bakelity) do produkcji laminatów (płyty, hełmy, osłony), klejów, lakierów.
Aminoplasty do produkcji klejów do drewna, naczyń, uchwytów.
do produkcji syntetycznego włókna, folii elektroizolacyjnej, laminatów (poliestry
Poliestry
nienasycone).
Poliwęglany do produkcji korpusów, obudów, folii, elementów elektrotechnicznych i maszynowych
do produkcji wyrobów odlewanych w przemyśle elektrotechnicznym, kleje do
Epoksydy
laminatów.
Poliamidy do produkcji włókien szklanych, przedmiotów gospodarstwa domowego.
Materiały kompozytowe
Kompozyty to monolityczne materiały uzyskiwane w procesach łączenia różnych
składników o różnych właściwościach. Podział materiałów kompozytowych wynika
z materiałów osnowy i cech geometrycznych elementów wzmacniających. Elementy
wzmacniające najczęściej w postaci cienkich włókien przenoszą obciążenia, a materiał osnowy
służy głównie do utrzymywania wzmocnień we właściwym położeniu. Schemat procesu
technologicznego kompozytów aluminiowo  borowych przedstawiono na rys 10.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Rys 10. Schemat procesu technologicznego wytwarzanie materiałów kompozytowych
aluminiowo  borowych [1, s. 800]
Technologie otrzymywania kompozytów sprowadzają się do następujących metod:
- odlewanie ciśnieniowe matrycowe,
- infiltracje ciekłych metali,
- metalurgia proszków,
- dyfuzyjne zgrzewanie pakietów płyt,
- ciśnieniowa konsolidacja w autoklawie,
- prasowanie,
- odlewanie z gęstwy, suszenie, spiekanie.
Rodzaje materiałów kompozytowych przedstawiono na rys. 11.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Rys. 11. Ogólna klasyfikacja materiałów kompozytowych [1, s. 789]
Przykłady zastosowań oraz proces wytwarzania kompozytów przedstawiono w tablicy 15.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Tab.15. Charakterystyka materiałów kompozytowych o osnowie metalowej wzmacnianych przez włókna ciągle
[1, s. 798, 799]
Materiał włókna
Materiał osnowy Proces wytwarzania Przykłady zastosowania
wzmacniajÄ…cego
rurowe rozporki środkowej części kadłuba
promów kosmicznych, zimny dyssypator
(rozpraszacz) ciepła w obudowach
mikrochipów elektronicznych
wielowarstwowych płyt, materiał
ekranujÄ…cy promieniowanie neutronowe
(np. w składowiskach wypalonego paliwa
jÄ…drowego lub pojemnikach do transportu
prasowanie na gorąco układu włókien między foliami takiego paliwa), łopatki wentylatorów
Bor aluminium
metalowymi w silnikach turboodrzutowych, poszycie
skrzydeł samolotów, elementy podwozia
samolotów, ramy rowerów, kije golfowe; ze
względu na degradację włókien borowych
powyżej 480°C niemożliwe sÄ… zastosowania
wysokotemperaturowe, oraz wytwarzanie z
wykorzystaniem odlewania lub
wysokotemperaturowego prasowania
niskociśnieniowego
odlewanie metodą traconego wosku, niskociśnieniowe elementy konstrukcyjne skrzydeł samolotów
kształtowanie na gorąco, formowanie nadplastyczne ze o długości nawet 3 m, elementy
aluminium (zwykle) zgrzewaniem dyfuzyjnym (rys. 5.105), izostatyczne przenośnych mostów, cylindry małych
AlMg1SiCu prasowanie na gorąco HIP, wytwarzanie surowych zbiorników ciśnieniowych, stabilizatory
taśrn (green tape) przez nawijanie włókien na folie brzechwowe szybkobieżnych pocisków,
pokrywające wirujący bęben i wstępne ich łączenie z obudowy pocisków rakietowych
tytan (zwykle folią przy użyciu żywicy polimerowej, usuwanej
wały napędowe, korpusy silników, rury o
SiC TIAl6Y4, następnie w procesie wolatylizacji (parowania) lub
długości do 1,5 m, łopatki wirników
(²)TiV15Sn3 przez napylanie plazmowe i nastÄ™pne ciÅ›nieniowe
wentylatorów
Cr3Al3) zgrzewanie dyfuzyjne kilku takich wyciętych taśm
ułożonych na sobie w temperaturze zbliżonej do
magnez elementy silników samochodowych
temperatury topnienia i ciśnieniowej konsolidacji
w autoklawie w próżniowym metalowym pojemniku, a
miedz
, także stopy wysokotemperaturowe zastosowania
także w zamkniętych formach dla nadania
Cu Sn w pociskach, śruby napędowe statków
wymaganych kształtów końcowych
aluminium, elementy o bardzo dużej wytrzymałości
próżniowe zgrzewanie dyfuzyjne surowych taśm
tytan, i sztywności np. maszt teleskopu
metalowych (aluminiowych) ze wzdłużnie ułożonymi
magnez kosmicznego Hubble'a, rury cienkościenne
Grafit włóknami, zgrzewanie dyfuzyjne przez walcowanie
(MgAl9Znl SiMn), o małych i dużych średnicach (do 2 m),
Rapi Press, prasowanie ciągłe, proces bezpośredniej
miedz
, elementy o złożonych kształtach
infiltracji metalu, odlewanie
srebro wytwarzane technologiÄ… near net shape
aluminium, magnez odlewanie tłoki silników spalinowych (Toyota)
Al2O3
infiltracja ciekłego metalu, odlewanie metodą wosku
traconego, wykonywanie Å‚opatek turbin przez
zastosowanie prasowania na gorąco pojemników
z cienkimi i ułożonymi blisko siebie rurkami w wiązki
zawierajÄ…cymi druty wzmacniajÄ…ce lub metoda
ciągłych pasm osnowy metalowej ze ściśle nawiniętymi
włóknami wzmacniającymi następnie układanych w
pojemnikach wyciskanych do osiągnięcia pełnej
nadstopy (FRS 
konsolidacji, odlewanie z gęstwy osnowy turbosprężarki silników lotniczych
Wolfram (w
fibrereinforced
sproszkowanej jako mieszaniny składników i rakietowych, lotnicze turbiny gazowe,
tym
superalloys) na
metalowych i polimeru rozpuszczalnego w wodzie łopatki turbin, zbiorniki ciśnieniowe, koła
W ThO2, osnowie Ni, Fe lub
zalewanej i zagęszczonej wokół włókien zamachowe, belki obciążone jednoosiowo
Co
W Hf C,
wolframowych i następne suszenie, spiekanie
W Re)
i dogęszczanie izostatyczne, wytwarzanie płyt
monolitycznych z użyciem lepiszcza polimerowego lub
przez łukowe napylanie ciekłym metalem osnowy
włókien wolframowych ułożonych na bębnie o dużej
średnicy, wstępne zgrzewanie dyfuzyjne płyt i następne
prasowanie na gorÄ…co wielowarstwowych Å‚opatek
turbin w zarowytrzymałych matrycach
wyłożenia kriogenicznie chłodzonych
miedz
infiltracja ciekłego metalu, odlewanie ciśnieniowe
komór ciągu silników rakietowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co nazywany polimerami i jaki jest ich podział?
2. Jak brzmi definicja tworzywa sztucznego?
3. Jakie surowce wykorzystuje siÄ™ do produkcji tworzyw sztucznych?
4. Jaki jest podział tworzyw sztucznych?
5. Jakimi metodami można obrabiać tworzywa sztuczne?
6. Jakie jest zastosowanie tworzyw sztucznych?
7. Na czym polega recykling odpadów tworzyw sztucznych?
8. Jak można rozpoznać tworzywa sztuczne?
9. Jaka jest struktura materiałów kompozytowych?
10. Jakie materiały stosuje się do produkcji materiałów kompozytowych?
11. Jaka jest technologia materiałów kompozytowych?
12. Jakie jest zastosowania materiałów kompozytowych?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na podstawie norm dobierz klej i wykonaj połączenie rur wykonanych z polichlorku
winylu i metalu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odszukać w katalogu odpowiedni klej do połączenia rur,
2) dobrać klej do połączenia,
3) zapoznać się z przepisami bezpieczeństwa w posługiwaniu się klejem podczas montażu,
4) oczyścić i odtłuścić powierzchnie przedmiotów,
5) wykonać połączenie rur.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- katalogi dotyczące klejów,
- stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,
- rury z polichlorku winylu i rury metalowe,
- kleje,
- środki odtłuszczające.
Ćwiczenie 2
Dokonaj identyfikacji próbek tworzyw sztucznych wykorzystując ich zachowanie podczas
ogrzewania, bezpośrednio w ogniu i pod działaniem rozpuszczalników. Porównaj otrzymane
wyniki i określ rodzaj tworzywa sztucznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować przepisy bezpieczeństwa pracy i przepisy przeciwpożarowr,
2) przeanalizować metody identyfikacji tworzyw sztucznych,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
3) zbadać za pomocą otwartego płomienia (stosować słaby płomień) próbkę tworzywa,
4) zarejestrować następujące elementy próby: czy tworzywo się pali, czy pali się po wyjęciu
z płomienia, czy pali się w płomieniu, ale gaśnie po wyjęciu z płomienia, zapach i wygląd
popiołu,
5) zapisać wszystkie fakty wynikające z obserwacji przeprowadzonych prób,
6) zbadać zachowanie się tworzywa w rozpuszczalnikach organicznych i w wodzie,
(pęcznienie, żelowanie, rozpuszczanie).
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zbiór próbek tworzyw sztucznych,
- pomoce laboratoryjne: próbówka szklana, papier lakmusowy, palnik Bunsena, zapałki,
- okap z wyciÄ…giem spalin,
- rozpuszczalniki organiczne: benzyna, benzen, eter etylowy, aceton i woda.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozróżnić tworzywa sztuczne? ðð ðð
2) wymienić zalety i wady tworzyw sztucznych? ðð ðð
3) okreÅ›lić zastosowanie tworzyw sztucznych? ðð ðð
4) scharakteryzować budowÄ™ materiałów kompozytowych? ðð ðð
5) scharakteryzować technologiÄ™ otrzymywania kompozytów? ðð ðð
6) okreÅ›lić zastosowania kompozytów? ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
4.5. Procesy korozyjne. Przeciwdziałanie niekorzystnym
zjawiskom
4.5.1. Materiał nauczania
KorozjÄ… nazywa siÄ™ procesy niszczenia metali przez chemiczne lub elektrochemiczne
reakcje zachodzące z otaczającym środowiskiem. W zależności od mechanizmu procesu
rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje korozji:
- korozjÄ™ chemicznÄ…,
- korozjÄ™ elektrochemicznÄ….
Korozja chemiczna wynika z chemicznej kinetyki reakcji wielofazowych i polega na
niszczącym działaniu cieczy lub gazów niebędących elektrolitami. Wówczas na powierzchni
metalu powstają związki, na ogół tlenki, siarczki, węgliki lub azotki.
Korozja elektrochemiczna wynika z kinetyki elektrochemicznej i obejmuje procesy
niszczenia metali, które związane są z przepływem prądu elektrycznego na styku metal
elektrolit. Zależnie od warunków, w jakich odbywa się korozja rozróżniamy:
- korozję atmosferyczną, która zachodzi w wilgotnym powietrzu. Większość konstrukcji
metalowych jest narażona na tą korozję, są bowiem użytkowane w warunkach
atmosferycznych,
- korozje ziemne (korozje w glebie), która wynika z agresywnego działania składników
gleby,
- elektrokorozja, wywołana przypływem prądu z zewnętrznego z
ródła.
W zależności od rodzaju zniszczenia metalu przez procesy korozyjne rozróżnia się korozje
równomierną, wżerową, międzykrystaliczną i naprężeniową (rys. 12).
Rys. 12. Rodzaj zniszczenia metalu: a) korozja równomierna,
b) wżerowa, c) międzykrystaliczna, d) naprężeniowa
[opracowanie na podstawie 6]
Czynniki mające wpływ na korozję:
- skład chemiczny metalu,
- struktura metalu,
- stan powierzchni,
- naprężenia wynikające z odkształcenia metalu,
- temperatura środowiska działającego na metal,
- ciśnienie i skład chemiczny środowiska.
Zapobieganie korozji  powłoki antykorozyjne
Pod pojęciem powłok antykorozyjnych mieszczą się zarówno powłoki ochronno 
dekoracyjne, jak i ochrona czasowa wyrobów metalowych. Ochrona czasowa obejmuje zespół
czynności zabezpieczenia wyrobów przed korozją na okres ich wytwarzania, składowania
i transportu. Proces technologiczny ochrony czasowej realizuje siÄ™ w trzech zabiegach:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
- czyszczenie powierzchni wyrobu,
- zastosowanie środków konserwacyjnych metodą inhibitorową,
- opakowanie chronionego wyrobu.
Zabieg czyszczenia powinien być staranny i dostosowany do rodzaju metalu a środki
czyszczące nie powinny działać szkodliwie na wyrób.
Środki konserwacyjne, np. wazelina techniczna, oprócz podstawowego składnika, jakim
jest olej mineralny, zawierają także uszlachetniające dodatki oraz zagęszczacze. Inhibitory
korozji są substancjami, które powodują spowolnienie lub zatrzymanie korozji. Działanie
ochronne inhibitorów nie jest uniwersalne  działają pozytywnie na jeden rodzaj metalu. Dla
korozji w środowisku alkalicznym jako inhibitory korozji stosowane są sole cyny, arsenu, niklu
i magnezu, zaś w środowisku kwaśnym: krochmal, klej lub białko. Funkcja ochronna
opakowania odnosi się zarówno do wyrobu jak i do powłok ochronnych wyrobu. Rola
opakowania sprowadza siÄ™ do:
- zabezpieczenie wyrobu przed bezpośrednim oddziaływaniem klimatycznym, chemicznym i
mechaniczny środowiska,
- systemu ochrony antykorozyjnej w metodzie zastosowanie lotnego inhibitora,
- zabezpieczenia przed tworzeniem się ładunków elektrostatycznych.
Powłoki ochronno  dekoracyjne stanowią ochronę przed korozją metali. Rozróżnia się
powłoki nakładane i wytwarzane. Z kolei powłoki nakładane i wytwarzane dzielą się
na metalowe i niemetalowe.
Powłoki nakładane wytwarzane na powierzchni metalu utrzymują się dzięki sile adhezji.
Powłoki nakładane niemetalowe (powłoki organiczne) takie jak: farby, lakiery, smoły
i tworzywa sztuczne są najpowszechniej używanym środkiem ochrony przed korozją
atmosferyczną i w środowiskach wodnych.
Powłoki nakładane metalowe wytwarzane są galwanicznie (elektrolitycznie), przez
zanurzenie w ciekłym metalu (cynie, ołowiu, cynku, aluminium), natryski (naniesienie
roztopionego i rozpylonego metalu w strumieniu powietrza) i platerowanie (polega
na nawalcowaniu na gorąco, najczęściej na blachę miedzianą lub srebrną, blachy złotej i dalsze
walcowanie do żądanej długości).
Powłoki wytwarzane, np. powłoki chromianowe, powstają w wyniku procesów
chemicznych na granicy warstw, tworzÄ…c zwiÄ…zki chemiczne lub roztwory i noszÄ… nazwÄ™
powłok chemicznych konwersyjnych.
Powłoki wytwarzane niemetalowe, np. fosforanowanie stali, wytwarzane są metodami
chemicznymi lub elektrochemicznymi. Powłoki fosforanowe na stali są porowatą warstwą
fosforanów przylegającą do podłoża. Powłoki fosforanowe nie dają skutecznej ochrony przed
korozją, są stosowane jako podkład dla farb.
Oksydowanie (czernienie) polega na wytworzeniu np. metodą elektrolityczną powłoki
złożonej z tlenków metali podłoża.
Powłoki ochronne bada się pod względem: jakości powierzchni (wygląd zewnętrzny),
szczelności, grubości, przyczepności, ścieralności i twardości powłoki, np. metodą rysy.
Metoda rysy polega na pomiarze szerokości rysy, wykonanej pod obciążeniem 50 daN.
Przez właściwy dobór materiałów i prawidłową konstrukcję elementów można je chronić
przed korozjÄ…. Ten efekt uzyskuje siÄ™ przez:
- wprowadzenie do składu chemicznego stopu pierwiastka zwiększającego odporność
na korozjÄ™, np. wprowadzenie 12÷14 % chromu do stali uodparnia jÄ… na korozjÄ™
atmosferycznÄ…,
- eliminowanie zanieczyszczeń występujących w strukturze metali i stopów,
- wprowadzenie do konstrukcji części wykonanych z tworzyw sztucznych,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
- zabezpieczenie farbami połączeń spawanych, śrub, nitów, lutów, zgrzein, które łatwo
ulegają wpływom atmosferycznym powodując powstawanie ognisk korozyjnych,
- właściwe projektowanie konstrukcji, np. nie tworząc zagłębień, w których gromadzą się
zanieczyszczenia, powodujące intensywny rozwój korozji.
Podczas prac związanych z ochroną czasową wyrobów metalowych i technologią powłok
ochronnych pojawia się zagrożenie dla zdrowia i ryzyko wypadku podczas pracy. W celu
uniknięcia negatywnych zdarzeń, należy przestrzegać zasad bezpiecznej pracy i zwrócić uwagę
na:
- szkodliwe działanie podwyższonej temperatury,
- szkodliwe działanie rozpuszczalników organicznych i możliwość wybuchu mieszaniny par
rozpuszczalnika z powietrzem,
- niekorzystny wpływ zanieczyszczenia powietrza podczas czyszczenia powierzchni
przedmiotu,
- stosowanie odzieży ochronnej i sprzętu ochrony osobistej, jak okulary, rękawiczki, osłony,
maski itp.,
- zapewnienie dostępu do apteczki, w której znajduje się podstawowe materiały
opatrunkowe,
- zapewnienie dostępu do gaśnic w przypadku pożaru,
- prawidłową obsługę sprzętu i urządzeń mechanicznych,
- stosowanie podstawowych zasad udzielania pierwszej pomocy w razie skaleczenia,
oparzeń bądz
porażenia prądem elektrycznym.
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie reakcje chemiczne powodujÄ… korozjÄ™ metali?
2. Jakie sÄ… przypadki korozji metali?
3. Jaki jest mechanizm korozji międzykrystalicznej?
4. Jaka jest kinetyka korozji elektrochemicznej?
5. Na czym polega i jaki jest cel ochrony czasowej metali przed rozwojem korozji?
6. Jakie sÄ… metody ochrony czasowej metali?
7. Na czym polega działania ochronne inhibitorów korozji?
8. Jakie są metody nakładania powłok ochronnych?
9. Na czym polega oksydowanie metali?
10. Jak można chronić przed korozją metale, stosując metodę ich doboru i zasady konstrukcji?
11. Jakich zasad bezpiecznej pracy należy przestrzegać w realizacji procesów ochrony metali
przed korozjÄ…?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na podstawie skorodowanych próbek metalowych rozpoznaj rodzaj korozji, jej przyczynę
i określ metodę usunięcia zniszczeń korozyjnych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) usystematyzować próbki pod względem obrazu zniszczeń korozyjnych,
2) rozpoznać rodzaj korozji,
3) określić przyczynę korozji,
4) określić metodę usunięcia korozji na poszczególnych próbkach,
5) określić sposoby zabezpieczenia próbek metalowych przed rozwojem korozji,
6) zastosować metodę zabezpieczenia metalu przed korozją.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- próbki metali i stopów z objawami zniszczeń korozyjnych,
- narzędzia i materiały przeznaczone do usunięcia korozji na próbkach (szczotka druciana,
papier ścierny),
- plansze, foliogramy obrazujące rodzaje zniszczeń korozyjnych,
- pędzel pierścieniowy, farba do gruntowania, kit szpachlowy.
Ćwiczenie 2
Porównaj i rozpoznaj powłoki ochronne nałożone na próbkach metalowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) usystematyzować próbki przeznaczone do oceny i rozpoznania,
2) określić rodzaj powłoki; stwierdzić czy jest to powłoka nakładana czy wytwarzana,
3) ocenić wzrokowo powłokę ochronną próbki i porównać ją z odpowiednim wzorcem
powłoki (rys. do ćwiczenia).
Wyposażenie stanowiska pracy:
- próbki metalowe pokryte powłokami ochronnymi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Rys. do ćwiczenia 2
Ćwiczenie 3
Na trzy oczyszczone i odtłuszczone próbki z blachy stalowej niskowęglowej o wymiarach
120x60x1 nanieś środek ochrony czasowej:
- olej ochronny,
- smar ochronny,
- kompozycjÄ™ ochronnÄ….
Zabiegi wykonaj stosując technikę nanoszenia powłoki zalecaną przez producenta
preparatu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) ponumerować płytki,
2) dobrać odpowiednie środki ochrony czasowej,
3) nanieść preparaty na próbki, stosując wskazówki producenta,
4) zaprezentować wykonaną pracę.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki i materiały: oleje, smary ochronne, kompozycje ochronne, blacha stalowa,
żyłka nylonowa (do zawieszenia płytek),
- instrukcja i informatory producenta preparatów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
4.5.4. Sprawdzenie postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) okreÅ›lić, co nazywamy korozjÄ…? ðð ðð
2) scharakteryzować kinetykę korozji chemicznej i
elektrochemicznej? ðð ðð
3) okreÅ›lić czynniki wpÅ‚ywajÄ…ce na rozwój korozji? ðð ðð
4) zastosować preparaty ochrony czasowej wyrobów? ðð ðð
5) rozpoznać powłoki ochronne zastosowane do wyrobów
metalowych? ðð ðð
6) skorzystać z katalogów i informatorów producentów środków
ochrony metali przed korozjÄ…? ðð ðð
7) przestrzegać przepisy bezpieczeństwa pracy podczas
zabezpieczania metali przed korozjÄ…? ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Zadania wymagają prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed wskazaniem
poprawnego wyniku. Tylko wskazanie odpowiedzi nawet poprawnej bez uzasadnienia, nie
będzie uznane.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
9. Na rozwiÄ…zanie testu masz 25 minut.
Powodzenia!
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Podstawowymi kryteriami zastosowania materiałów konstrukcyjnych są
a) odporność na obciążenia udarowe.
b) właściwości fizyczne.
c) właściwości mechaniczne i technologiczne.
d) barwa.
2. Skrawalność definiujemy jako
a) odporność na odkształcenie trwałe.
b) stosunek energii zużytej na usunięcie zbędnej warstwy materiału do objętości
materiału.
c) podatność materiału na obróbkę skrawaniem.
d) zdolność do odkształceń pod wpływem sił zewnętrznych.
3. Metale i ich stopy majÄ… budowÄ™
a) nieuporzÄ…dkowanÄ….
b) krystalicznÄ…, to jest uporzÄ…dkowanÄ….
c) częściowo nieuporządkowaną.
d) trudną do określenia.
4. Stal jest to stop
a) żelaza z miedzią.
b) żelaza z metalami szlachetnymi.
c) węgla i siarki.
d) żelaza z węglem i innymi pierwiastkami.
5. Stale ze względu na skład chemiczny dzielą się na
a) konstrukcyjne.
b) wyższej jakości.
c) niestopowe (węglowe) i stopowe.
d) martenowskie.
6. Zawartość procentowa węgla w stali wynosi
a) od 2,0 3,0%.
b) poniżej 0,05%.
c) od 0,05 2%.
d) 3,5%.
7. Stale stopowe konstrukcyjne majÄ… zastosowanie na
a) narzędzia skrawające.
b) łożyska toczne, sprężyny.
c) obudowy maszyn.
d) podkładki i nity.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
8. Żeliwo jako stop Fe C zawiera
a) do 1,5% C.
b) 0,5% C.
c) od 2,5% C do 3,5%.
d) powyżej 4,3% C.
9. Miedz
otrzymujemy w procesie
a) wielkopiecowym.
b) martenowskim.
c) hydrometalurgii.
d) konwertorowania i rafinacji elektrolitycznej.
10. BrÄ…zy i mosiÄ…dze to stopy
a) aluminium.
b) żelaza.
c) miedzi.
d) wolframu.
11. Oporowe stopy miedzi majÄ… zastosowanie na
a) rurki kapilarne i chłodnicze.
b) narzędzia lekarskie.
c) elementy sprężyste.
d) rezystory i elementy grzejne.
12. Aluminium ma zastosowanie do produkcji
a) magnesów.
b) łożysk.
c) na przewody elektryczne oraz elementy dla elektroniki.
d) rezystorów.
13. Tworzywa sztuczne wytwarza siÄ™ z
a) rud siarczkowych.
b) gumy.
c) etylenu, propylenu, styrenu.
d) krzemionki.
14. Recykling odpadów tworzyw sztucznych to
a) spalanie.
b) magazynowanie tworzyw.
c) zatapianie w zbiornikach wodnych.
d) ponowne wykorzystanie do produkcji.
15. W celu rozpoznania tworzyw sztucznych stosuje siÄ™
a) próby wytrzymałościowe.
b) badanie twardości tworzyw.
c) badanie zachowania siÄ™ tworzyw podczas ogrzewania.
d) badanie rentgenowskie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
16. Tworzywa wykorzystuje siÄ™ jako
a) materiały żaroodporne.
b) materiały przewodzące ciepło i prąd elektryczny.
c) materiały magnetyczne.
d) materiały do produkcji laminatów i opon samochodowych.
17. Cechą materiałów kompozytowych jest
a) wzajemna rozpuszczalność składników.
b) jednolity materiał osnowy.
c) te same właściwości mechaniczne składników.
d) jednolita struktura.
18. Korozja metali jest procesem
a) mechanicznego niszczenia metali.
b) niszczenia metali przez chemiczne lub elektrochemiczne reakcje.
c) recyklingu metali.
d) przetwarzania uszkodzonych materiałów.
19. Ochrona czasowa wyrobów polega na
a) zabezpieczeniu przed korozjÄ… wyrobu w czasie jego eksploatacji.
b) nałożeniu metalowych powłok ochronnych.
c) czasowym składowaniu wyrobów w pomieszczeniu klimatyzowanym.
d) wykonaniu czynności zabezpieczających wyroby przed korozją w czasie transportu
i magazynowaniu.
20. Oksydowanie metali polega na
a) wprowadzeniu do składu chemicznego odpowiednich pierwiastków.
b) eliminowaniu zanieczyszczeń występujących w strukturze materiału.
c) chromowaniu powierzchni przedmiotu.
d) wytworzeniu na powierzchni tlenków metali podłoża.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko..........................................................................................
Dobieranie materiałów konstrukcyjnych
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
6. LITERATURA
1. Dobrzański L.A.: Materiały metalowe inżynierskie. WNT, Warszawa 2004
2. Górecki A.: Technologia ogólna. WSiP, Warszawa 1999
3. Okoniewski S.: Technologia maszyn. WSiP, Warszawa 1999
4. Poradnik mechanika tom I. WNT, Warszawa 1988
5. Tworzywa sztuczne. Poradnik. WNT, Warszawa 2000
6. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. WSiP, Warszawa 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49