Porównanie własności podstawowych grup materiałów

Metale i ich stopy

Właściwości fizyczne:

Gęstość to masa jednego metra sześciennego wyrażana w kg/m3 lub t/m3

żelazo 7,65; aluminium 2,7

Temperatura topnienia to temperatura, w której dane ciało stałe zamienia się w ciecz.

rtęć topnieje w temperaturze — 39°C, cyna w -+-232CC, alu­minium w 660°C, a miedź + 1083°C. Najwyższą temperaturę topnienia spośród metali ma wolfram—+3370°C. Tempera­tura topnienia chemicznie czystego żelaza wynosi 1535°C, a temperatura topnienia stali niskowęglowej wynosi ok. 1480°C.

Ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg da­nego ciała o jeden stopień (1 K) Jednostki: J/(kg*K) lub kJ/(kg-K)

Rozpuszczanie się gazów w metalach Metale w stanie ciekłym pochłaniają gazy, które rozpuszczają się w stopionym metalu, a następnie podczas jego stygnięcia znowu się wydzielają. Niektóre metale i stopy, jak np. żelazo, stal, odlewy żeliwne i sta­liwne oraz miedź, rozpuszczają obficie wodór i tlenek węgla. Wynikiem rozpuszczania się gazów w metalu jest tworzenie się pęcherzów i porów, np. w spoinach podczas spawania, ponieważ gazy rozpuszczone w cieczy metalicznej nie zawsze zdążą wydzielić się ze spoiny.

Parowanie metali Każdy metal ma określoną temperatur w której zaczyna parować. Na przykład żelazo czyste topnieje w temperaturze 1535°C, a paruje najintensywniej w temperaturze wrzenia 3000°C; dla aluminium temperatury te wynoszą odpowiednio — 660°C i 2057°C

Przewodność cieplna Jedną z charakterystycznych cech metali jest ich zdolność do przewodzenia ciepła. Własność ta ma ważne znaczenie w spawaniu, ponieważ metale o dużym współczynniku przewodzenia cieplnego wymagają dostarczenia większe ilości ciepła i zazwyczaj są trudniej spawalne. Współczynnik ten wyraża się w watach lub kilowatach na metr i kelwin kW/(m-K).

Przewodność elektryczna to zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Wszystkie metale przewodzą na ogół dobrze prąd elektryczny, przy czym najlepszą przewodność wykazują: srebro, miedź i aluminium.

Rozszerzalność temperaturowa to własność metalu polegająca na powiększaniu jego objętości pod wpływem ciepła. Przy oziębianiu zachodzi zjawisko odwrotne — metale kurczą się. Metal o dużym współczynniku rozszerzalności wykazują również duży skurcz, co przy spawaniu prowadzi do powstawania w złączać dużych naprężeń i odkształceń spawalniczych. Współczynnik rozszerzalności liniowej lub objętościowej wyraża się w jednostkach jeden na kelwin (l/K) lub jeden na stopień Celsjusza (1/°C).

Właściwości mechaniczne:

Wytrzymałość na rozciąganie to odporność materiału na dzia­łanie sił zewnętrznych rozciągających. Wy­trzymałość metali na rozciąganie oznacza się symbolem R_m (MPa

Wytrzymałość na ściskanie, dla jej oznaczenia używa się symbolu R_c (MPa).

Plastyczność metalu to zdolność do zmiany jego kształtu pod wpływem siły zewnętrznej oraz do zachowania nowego kształtu po ustaniu działania siły odkształcającej.

Wydłużenie to zdolność ciała do wydłużenia się pod wpływem działania na nie siły rozciągającej. Wydłużenie określa się jako procentowe zwiększenie długości pomiarowej próbki poddanej rozciąganiu w stosunku do jej długości pierwotnej.

Ciągliwość to zdolność materiału do dużych odkształceń trwa­łych pod działaniem sił. Materiały ciągliwe nadają się do głębokiego tłoczenia, walcowania, kucia itp.

Sprężystość to zdolność metalu do odzyskiwania pierwotnego kształtu z chwilą, gdy przestaje na niego działać siła wywołu­jąca odkształcenie.

Twardość to odporność materiału na odkształcenia trwałe, występujące pod wpływem sił skupionych działających na małą powierzchnię. Na ogół im twardszy jest metal, tym większą wykazuje odporność na ścieranie. Naj­częściej do badania twardości metali miękkich jest sto­sowany sposób Brinella (HB). Do badania twardych metali jest stosowany sposób Rockwella (HRC) lub Vickersa (HV)

Udarność to odporność metalu na uderzenia Udarność określa się w megadżulach na metr kwadratowy (MJ/m^a) lub w kilodżulach na metr kwadratowy (kJ/m⁸).

Własności chemiczne:

Do własności chemicznych zalicza się:

• odporność metalu na korozje atmosferyczna czyli na działanie składników chemicznych powietrza

• odporność na działanie wysokiej temperatury

• odporność na działanie czynników chemiczny

Ujemną własnością metali w procesach spawalniczych jest skłonność do szybkiego utleniania się, zwłaszcza gdy znajdują się w stanie nagrzania

• utlenianie jest procesem chemicznym, polegającym na łączeniu się tlenu z niektórymi metalami. W wyniku tego procesu tworzy się tlenek (np. utleniające się żelazo - tlenek żelaza)Proces utleniania zależy od warunków, w jakich metal się znajduje. Na wolnym powietrzu proces ten odbywa się znaczniej wolniej, niż w podwyższonej temperaturze. Tlenek jest zazwyczaj bardzo twardy i dlatego przy pracach spawalniczych utlenienia jest procesem szkodliwym

Ceramika

PORCELANA

Właściwości:

- szklisty przełom i powierzchnia;
- bardzo wysoka twardość;
- duża odporność na wysokie temperatury;
- duża kwasoodporność;
- nieprzepuszczalność dla gazów i cieczy;
- złe przewodnictwo elektryczne

- bierność chemiczna

- kruchość

- forma cienkościenna - przeświecalność

- barwa biała (zdobiona wzorami)

PORCELIT

Własności

- szklista powierzchnia

- przełom zwarty

- barwa biała lub jasnokremowa

- duża twardość

- kruchość

- formy tylko grubościenne

- nieprzepuszczalność dla gazów i cieczy;
- złe przewodnictwo elektryczne

- bierność chemiczna

KAMIONKA

Właściwości:

- kwasoodporność;
- szklista powierzchnia

- przełom zwarty (biały-cienkościenna, szary-grubościenna)

- nieprzepuszczalność dla gazów i cieczy;
- złe przewodnictwo elektryczne

- bierność chemiczna

- barwiona jednolicie(kolorowo)

FAJANS

Właściwości:

- powierzchnia szkliwa z tendencja do pękania

- porowaty przełom;
- nieprzezroczystość;
- duża nasiąkliwość;
- mała wytrzymałość

- bardzo duża kruchość.

Polimery

właściwości fizyczne

- gęstość

- temperatura płynięcia polimeru,

- chłonność wody

właściwości mechaniczne

- wytrzymałość na rozciąganie,

- moduł sprężystości przy rozciąganiu,

- wydłużenie przy zerwaniu,

- wytrzymałość na zginanie,

- wytrzymałość na ściskanie,

- udarność,

- twardość,

- ścieralność

właściwości cieplne

- temperatura według Vicata,

- temperatura ugięcia pod obciążeniem,

- wytrzymałość cieplna według Martena

właściwości elektryczne

- oporność właściwa skrośna

- oporność właściwa powierzchniowa,

- wytrzymałość dielektryczna,

- staranność dielektryczna

właściwości optyczne

- przepuszczalność światła,

- współczynnik załamania światła

właściwości chemiczne

- odporność na działanie substancji chemicznych

- odporność na starzenie

---