MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Krzysztof Lenkiewicz
Rozróżnianie metali i ich stopów 714[03].L1.04
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr inż. Tadeusz A
ugowski
mgr Romuald Mazur
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Krzysztof Lenkiewicz
Konsultacja:
Zenon W. Pietkiewicz
Korekta:
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 714[03].L1.04
Rozróżnianie metali i ich stopów, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu
lakiernik.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Właściwości metali 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 10
4.1.3. Ćwiczenia 11
4.1.4. Sprawdzian postępów 13
4.2. Metody badań metali i stopów 14
4.2.1. Materiał nauczania 14
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 16
4.2.3. Ćwiczenia 17
4.2.4. Sprawdzian postępów 18
4.3. Stopy żelaza z węglem 19
4.3.1. Materiał nauczania 19
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 24
4.3.3. Ćwiczenia 24
4.3.4. Sprawdzian postępów 26
4.4. Metale nieżelazne 27
4.4.1. Materiał nauczania 27
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 30
4.4.3. Ćwiczenia 31
4.4.4. Sprawdzian postępów 32
5. Sprawdzian osiągnięć 33
6. Literatura 39
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o właściwościach metali,
metodach badań metali i ich stopów, stopach żelaza z węglem oraz o metalach nieżelaznych.
Zawiera również treści, które pomogą w wykonaniu ćwiczeń i stosowaniu wiadomości
i umiejętności w działaniu praktycznym.
Poradnik zawiera:
1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności i wiedzy,
które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji jednostki modułowej.
2. Cele kształcenia jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania umożliwia samodzielne przygotowanie do wykonania ćwiczeń
i zaliczenia sprawdzianów. Jest to  pigułka wiadomości teoretycznych niezbędnych do
opanowania treści jednostki modułowej. Rozdział zawiera także:
- pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,
- ćwiczenia, opis ich wykonania wraz z wykazem materiałów, narzędzi i sprzętu,
- sprawdzian postępów pozwalający ocenić stopień opanowania materiału.
4. Sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Pozytywny wynik sprawdzianu
potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że opanowałeś wiedzę i umiejętności
z zakresu tej jednostki modułowej.
5. Literaturę uzupełniającą.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela
lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną
czynność. Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki
modułowej.
Jednostka modułowa: Rozróżnianie metali i stopów jest podstawą do zrozumienia
następnego modułu  Techniczne podstawy lakiernictwa . Jej opanowanie pozwoli
Ci na dalszÄ… naukÄ™ w zawodzie lakiernika.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie zajęć w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
714[03].L1
Fizykochemiczne
podstawy lakiernictwa
714[03].L1.01
Przestrzeganie przepisów
bhp ochrony ppoż
i ochrony środowiska
714[03].L1.02 714[03].L1.03
Posługiwanie się Wykonywanie pomiarów
podstawowymi pojęciami laboratoryjnych
fizykochemicznymi
714[03].L1.05 714[03].L1.06
714[03].L1.04
Zapobieganie korozji Rozróżnianie materiałów
Rozróżnianie metali
metali lakierniczych
i stopów
i pomocniczych
Schemat jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,
 dobierać przybory i materiały do wykonania rysunku,
 przestrzegać przepisy bhp,
 posługiwać się podstawowymi pojęciami fizycznymi,
 wykonywać pomiary laboratoryjne,
 korzystać z różnych z
ródeł informacji.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji ćwiczeń programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 wykonać badania właściwości metali zgodnie z zasadami bhp,
 scharakteryzować podstawowe właściwości metali i stopów,
 wykonać statyczną próbę rozciągania metali,
 wykonać statyczną próbę ściskania metali,
 wykonać próbę twardości materiałów,
 wykonać próbę udarności materiałów,
 wykonać próbę zginania metali,
 wykonać próbę zmęczeniową metali,
 rozpoznać podstawowe oznaczenia: stal, staliwo, żeliwo, metale niezależne i ich stopy,
 określić zastosowanie metali i ich stopów,
 wyjaśnić istotę obróbki cieplnej,
 dokonać klasyfikacji metod obróbki cieplnej,
 posłużyć się PN oraz katalogami wyrobów metalowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Właściwości metali
4.1.1. Materiał nauczania
Właściwości metali i ich stopów
Metale sÄ… to pierwiastki chemiczne, majÄ…ce wiÄ…zanie metalowe i charakteryzujÄ…ce siÄ™
tzw. tzw. wspólną  chmurą elektronową. Dzięki niej metale są bardzo dobrymi
przewodnikami prądu i ciepła. Metale charakteryzują się nieprzepuszczalnością światła
i połyskiem metalicznym. Tłumaczy się to ciasnym upakowaniem atomów w sieci
krystalicznej. Z tego faktu wynika również szereg innych właściwości metali takich jak duża
wytrzymałość, plastyczność i twardość.
Metale sÄ… aktywne chemicznie i Å‚Ä…czÄ… siÄ™ z niemetalami takimi jak tlen, siarka, chlor oraz
reagują z kwasami. Dlatego nie występują w przyrodzie w stanie wolnym tylko w związkach
chemicznych zwanych rudami metali. Wyjątek stanowią metale szlachetne: złoto, srebro itp.,
które w przyrodzie występują w stanie pierwiastków. Aby otrzymać do celów przemysłowych
czyste metale należy rudę poddać operacjom chemicznym i cieplnym w procesach
hutniczych. W rezultacie otrzymujemy tzw. surówki metali. Są one zanieczyszczone, aby je
oczyścić stosujemy różne procesy fizyczno - chemiczne. Bardzo cennym materiałem
hutniczym jest złom metali, którego przeróbka jest tańsza niż przeróbka rudy i przyczynia się
do zmniejszenia negatywnych skutków ekologicznych.
Metale w stanie chemicznie czystym z uwagi na ich słabe właściwości mechaniczne są
rzadko stosowane. Znacznie wartościowsze są stopy metali, otrzymywane w wyniku stopienia
ze sobą metali i niemetali. Przykładem stopu jest stal, która jest stopem żelaza z węglem
obrobionym plastycznie i dzięki dodatkowi około 0,8% węgla oraz około 2% chromu i niklu
jest czterokrotnie mocniejsza niż czyste żelazo. Z takiej stali wykonujemy sprężyny oraz
części maszyn narażone na duże obciążenia. Kolejnym przykładem stopu jest stal nierdzewna,
która otrzymywana jest z żelaza, 0,2% węgla i 13% chromu i dzięki temu jest odporna na
korozję (w przeciwieństwie do żelaza). Niestety jest ona stosunkowo droga. Stosuje się ją do
wyrobu np. sprzętu do przemysłu spożywczego, narzędzi pomiarowych i chirurgicznych.
Przykładem stopu jest żeliwo, czyli stop żelaza z węglem od 2% do 6%. Stop ten bardzo
dobrze można odlewać. Pozwala uzyskiwać skomplikowane kształty np. korpusy silników
i obrabiarek.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Właściwości fizyczne metali
Gęstość jest to stosunek masy ciała do objętości, oblicza się ją ze wzoru:
m
g = [kg / dm3 ]
V
w którym:
g - gęstość,
m - masa materiału, kg ,
V - objętość materiału dm3 .
kg
Gęstość metali w :
dm3
 stal 7,7,
 glin 2,7,
 miedz
8,9,
 ołów 11,4,
 złoto 19,3,
Temperatura topnienia jest to temperatura, przy której metal zmienia stan skupienia ze
stałego w ciekły przy ciśnieniu atmosferycznym. Dla typowych metali wynosi ona w
stopniach Celsjusza (oC):
 stal 1500,
 glin 660,
 miedz
1083,
 ołów 327,
 złoto 1063,
 cyna 232.
Przewodność cieplna jest to energia cieplna przez przewodnik o długości 1m o
przekroju 1m2 w ciągu 1 godziny przy różnicy temperatur 1oC.
Rys. 1. Przewodnictwo cieplne
Najlepszym przewodnikiem cieplnym srebro, a następnie miedz
, złoto i glin. Najgorzej
przewodzą ciepło: kadm, bizmut, ołów i nikiel.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
 Przewodność elektryczna jest to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego.
Najlepszym przewodnikiem prądu jest srebro, a następnie miedz
, złoto i glin.
Właściwości magnetyczne polegają na zdolności magnesowania się. Najlepsze
właściwości magnetyczne mają neodym, samar, żelazo, nikiel i kobalt. Z metali tych
produkuje się magnesy trwałe.
Rozszerzalność cieplna metali przejawia się w zwiększaniu wymiarów pod wpływem
wzrostu temperatury i kurczenia się  podczas chłodzenia. Największą rozszerzalność cieplną
wykazujÄ… kadm i glin, a najmniejszÄ…: wolfram, chrom i stal.
temperatury:
Rys. 2. Luz tłoka w cylindrze, w różnych temperaturach (t2 > t1 ).
Właściwości chemiczne metali dotyczą odporności metali na korozję i działanie innych
czynników chemicznych. Dużą odpornością na korozję odznaczają się metale: szlachetna
platyna, złoto, srebro oraz nikiel i chrom.
Właściwości mechaniczne metali
Wytrzymałość jest to stosunek największego obciążenia do pola powierzchni przekroju
poprzecznego badanego metalu. Miarą wytrzymałości materiału są naprężenia, które
obliczamy ze wzoru:
F N
îÅ‚ Å‚Å‚
k =
2
ïÅ‚mm śł
s
ðÅ‚ ûÅ‚
w którym:
N
îÅ‚ Å‚Å‚
k - naprężenie
2
ïÅ‚mm śł
ðÅ‚ ûÅ‚
F - siła zewnętrzna [N]
s - pole przekroju [mm2 ] .
Rys. 3. Wytrzymałość żelaza i glinu na rozrywanie
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
 Twardość jest to odporność metalu na odkształcenia trwałe. Wskutek wciskania w metal
wgłębnika można określać jego trwałość.
Rys. 4. Twardość metali
Udarność jest to odporność metali na zginanie udarowe. Sprawdza się ją za pomocą
młota Charpego. Miarą udarności jest stosunek pracy zużytej na złamanie próbki do pola
przekroju próbki.
Właściwości technologiczne metali (lejność)
Lejność jest to zdolność ciekłego metalu do wypełnienia formy odlewniczej. Wyraża się
ją długością odcinka na jaką dopłynął zalewany metal w formie.
Plastyczność określa zdolność do odkształceń trwałych metalu bez naruszania jego
spójności. Plastyczność blach do tłoczenia określa się metodą Erichsena, która polega na
pomiarze głębokości wniknięcia tłoczka do momentu pękania blachy.
Skrawalność określa podatność metalu na obróbkę skrawaniem. Charakteryzuje ona
opór skrawania, jakość powierzchni po skrawaniu oraz charakter wiórów.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest gęstość?
2. Podaj wzór na obliczanie gęstości?
3. W jakich jednostkach wyrażamy gęstość?
4. Ile wynosi gęstość typowych metali?
5. Co to jest temperatura topnienia?
6. Jaka jest temperatura topnienia typowych metali?
7. W jakich jednostkach mierzy siÄ™ temperaturÄ™ topnienia?
8. Co to jest przewodność cieplna?
9. Jakie metale dobrze przewodzą ciepło?
10. Jakie metale dobrze przewodzÄ… prÄ…d elektryczny?
11. Z jakich materiałów produkuje się magnesy trwałe?
12. Jakie metale sÄ… odporne na korozjÄ™?
13. Co to jest rozszerzalność cieplna?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
14. Jakie metale mają największą rozszerzalność cieplną?
15. Jakie metale mają najmniejszą rozszerzalność cieplną?
16. Jaki wpływ na szczelność maszyn ma rozszerzalność cieplna?
17. Co to jest wytrzymałość materiałów?
18. W jakich jednostkach podajemy wytrzymałość materiałów?
19. Co jest miarą wewnętrznego oporu materiału na obciążenia?
20. Co to jest twardość?
21. Co to jest udarność?
22. Co jest miarą udarności materiału?
23. Co to jest lejność?
24. W jaki sposób badana jest lejność?
25. Co to jest plastyczność?
26. Jak badamy tłoczność blach?
27. Co jest miarą tłoczności blach?
28. Co określa skrawalność metalu?
29. Kiedy występuje ściskanie materiału?
30. Kiedy występuje rozciąganie materiału?
31. Jakie są przykłady ściskania i rozciągania materiału w przedmiotach codziennego
użytku?
32. Kiedy występuje zginanie elementów?
33. Od czego zależy wytrzymałość na zginanie?
34. Kiedy występuje wyboczenie elementów?
35. Co to są naprężenia tnące?
36. Jakie są przypadki zginania, wyboczenia i ścinania w przedmiotach codziennego użytku?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Określ gęstość stali i glinu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, ćwiczenie:
1) zmierz długość krawędzi kostki stalowej w [mm],
2) zapisz wyniki pomiarów:
długość & & & & & & & .
szerokość & & & & & & ..
wysokość & & & & & & ..
3) oblicz objętość kostki,
4) zważ kostkę na wadze,
5) oblicz gęstość stali,
6) dokonaj pomiaru długości krawędzi kostki z glinu,
7) zapisz wyniki:
długość & & & & & & & .
szerokość & & & & & & ..
wysokość & & & & & & ..
8) oblicz objętość kostki glinowej,
9) zważ kostkę na wadze,
10) oblicz gęstość kostki glinowej,
11) porównaj uzyskane wyniki i podać wnioski.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Wyposażenie stanowiska pracy:
kostka stalowa,
kostka glinowa,
liniał warsztatowy,
waga.
Ćwiczenie 2
Zbadaj właściwości magnetyczne metali, sprawdz
z jaką siłą jest przyciągany.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) magnes trały przytknij do próbki żelaznej, sprawdz
z jaką siłą jest przyciągany,
2) magnes trwały przyłóż do próbki miedzianej, sprawdz
z jaką siłą jest przyciągany,
3) magnes trwały przyłóż do próbki glinowej, sprawdz
z jaką siłą jest przyciągany,
4) magnes trwały przyłóż do stali nierdzewnej, sprawdz
z jaką siłą jest przyciągany,
5) sformułuj wnioski i wskaż jakie znaczenie mają własności magnetyczne metalu przy
mocowaniu w uchwytach magnetycznych?
Wyposażenie stanowiska pracy:
próbki metali,
magnes trwały,
rysunek stołu magnetycznego szlifierki.
Ćwiczenie 3
Sprawdz
, w jaki sposób będzie uginał się liniał stalowy o przekroju prostokątnym,
do którego przyłożysz obciążenie w środku długości w dwóch różnych jego położeniach:
a) dłuższym bokiem prostokąta,
b) krótszym bokiem prostokąta.
Przy którym położeniu belka wykazuje większe ugięcie?
Przy którym ułożeniu belka wskazuje większą wytrzymałość?
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) liniał ułóż dłuższym bokiem na dwóch podporach a potem krótszym bokiem,
2) w obu przypadkach przyłóż do środka liniału obciążnik,
3) obserwuj zachowanie liniału i staraj się zmierzyć wielkość ugięcia,
4) sformułuj wnioski i udziel odpowiedzi na pytania w poleceniu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
liniał stalowy o długości około 0,5 m o przekroju prostokąta,
obciążnik o wadze 10N,
linijka
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zorganizować stanowisko do ćwiczeń?
ðð ðð
2) obliczyć gęstość materiału?
ðð ðð
3) obliczyć naprężenia w materiale?
ðð ðð
4) zdefiniować przewodność cieplna?
ðð ðð
5) określić cechy technologiczne metalu?
ðð ðð
6) rozpoznać podstawowe metale?
ðð ðð
7) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
4.2. Metody badania metali i stopów
4.2.1. Materiał nauczania
Badania organoleptyczne
Badania organoleptyczne polegają na wykorzystaniu zmysłów: wzroku, słuchu, smaku,
dotyku. W lakiernictwie stosuje się głównie badanie za pomocą wzroku.
Rozpoznanie na podstawie barwy metalu, przykład:
Lakiernik otrzymał zadanie  renowację podwozia samochodu Audi A8. Podwozie tego
samochodu wykonane jest z kilku stopów metali glinu i żelaza. Aby praca była dobrze
wykonana musi on dobrać technologię oczyszczania i nakładania powłok. W tym celu musi
zidentyfikować stopy wchodzące w skład podwozia samochodowego. Stopy glinu mają barwę
zbliżoną do białej natomiast stopy żelaza oraz cynku mają szarą charakterystyczną barwę.
Lakiernik może wykorzystać też swoją wiedzę o magnetycznych właściwościach metali.
Elementy stalowe przyciÄ…gajÄ… magnes natomiast aluminiowe nie przyciÄ…gajÄ….
Lakiernik przeprowadza weryfikację łożysk ślizgowych sprężarki. Aby prawidłowo
dobrać części zamienne musi rozpoznać materiał łożyskowy, ponieważ niektórzy producenci
stosują łożyska na bazie miedzi inni natomiast na bazie cyny i ołowiu. Do prawidłowej
weryfikacji wystarcza rozpoznanie barwy. Stopy miedzi są żółto - czerwone natomiast stopy
łożyskowe cyny i ołowiu  barwy iskier.
Rozpoznanie na podstawie barwy iskier.
Stale rozpoznajemy na podstawie iskier przy szlifowaniu. W stalach węglowych barwa
iskier jest żółta. W iskrach tych na skutek kontaktu z tlenem i temperaturą spala się węgiel.
Im więcej węgla tym iskry są bardziej intensywne. Stale stopowe rozpoznajemy też po barwie
iskier. Iskry pomarańczowe świadczą o dużej ilości chromu a iskry różowe świadczą o dużej
zawartości manganu. Bardzo skąpe iskrzenie świadczy o tym, że jest to stal nierdzewna lub
kwasoodporna.
Pomiary twardości
Metoda Brinella
Twardość jest miarą odporności materiału na odkształcenia trwałe powstające wskutek
wciskania weń wgłębnika. W metodzie Brinella twardość mierzymy za pomocą kulki
hartowanej ze stali, którą wgniatamy w materiał z określoną w normach siłą. Następnie
mierzy się pole powierzchni czaszy powstałej w materiale.
F
HB = Å" 0,102
s
HB - twardość Brinella
F - siła nacisku [N]
s - pole powierzchni [mm2 ].
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Rys. 5. Twardościomierz Brinella, mikroskop i lupa do pomiaru odcisku [6]
Metoda Rockwella
Metoda ta polega na dwustopniowym wciskaniu w materiał kulki stalowej (skala B) lub
stożka diamentowego (skala C) i pomiarze (po odciążeniu) trwałego przyrostu e głębokości
odcisku. Twardość obliczamy ze wzoru:
HRB =130 - e
HRC = 100 - e
Rys. 6. Twardościomierz Rockwella [6]
1  wieszak, 2  obciążnik, 3  wgłębnik,
4  próbka, 5  stolik przedmiotowy, 6  śruba,
7  korbka, 8  kółko podnoszenia, 9  czujnik,
10  zwalniacz, 11 - dz
wignia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Statyczna próba rozciągania
Próba ta polega na rozciąganiu próbki materiału na maszynie wytrzymałościowej
i obserwowaniu przyrostu długości w zależności od siły rozrywającej. Próba ta ma bardzo
duże znaczenie dla obliczeń wytrzymałościowych oraz dla badania materiału w hutach,
odlewniach i walcowniach. Wytrzymałość na rozciąganie Rm [Pa] obliczamy ze wzoru:
Fm
Rm = [Pa]
So
Fm - siłą w [N ]
So - pole przekroju próbki [m2 ]
Próba udarności
Próba ta polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadłowego próbki z karbem.
Udarność KC jest to stosunek pracy K użytej na załamanie próbki do pola przekroju So
w miejscu karbu.
K J
îÅ‚ Å‚Å‚
KC =
So ïÅ‚m2 śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Rys. 7. Schemat młota Charpy ego [6]
1  próbka, 2  wahadło,
3  podziałka kątowa, 4  wskazówka
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polegajÄ… badania organoleptyczne?
2. Jakie cechy bierzemy pod uwagÄ™ przy rozpoznawaniu metali?
3. Na czym polega metoda iskrowa?
4. Jak przeprowadzamy próbę Mohsa?
5. Na czym polega próba Brinella?
6. Jakie znasz skale twardości Rockwella?
7. W jakich jednostkach wyrażamy wytrzymałość materiału?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
8. Jakie znaczenie dla użytkowników ma próba rozciągania?
9. Na czym polega próba udarności?
10. W jakich jednostkach wyrażamy udarność?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zbadaj 4 próbki metali za pomocą metod organoleptycznych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy,
2) obejrzeć próbki i zanotować ich barwę,
3) przeprowadzić próbę iskrową stosując okulary ochronne,
4) wykonać próbę z magnesem,
5) przeprowadzić próbę twardości metodą Mohsa,
6) określić materiał próbki,
7) zaprezentować efekty pracy,
8) podać inne metody identyfikacji materiału.
Wyposażenie stanowiska pracy:
zeszyt przedmiotowy,
szlifierka,
okulary ochronne,
magnes trwały,
literatura,
4 próbki metali.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz
pomiar twardości metodą Brinella i Rockwella.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia,
2) przygotować próbki,
3) zapoznać się z instrukcją obsługi twardościomierzy,
4) zapoznać się ze stanowiskowymi przepisami bhp,
5) wykonać pomiar twardości metodą Brinella,
6) obliczyć twardość Brinella według wzoru,
7) wykonać próbę metodą Rockwella,
8) obliczyć twardość Rockwella,
9) porównać dwie skale twardości,
10) zaprezentować efekty pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
zeszyt przedmiotowy,
literatura techniczna,
próbka stalowa,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
 twardościomierz Brinella,
twardościomierz Rockwella,
lupa do pomiaru odcisku Brinella.
Ćwiczenie 3
Wykonaj próbę rozciągania dwóch próbek: stalowej i mosiężnej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją bhp na stanowisku,
3) zapoznać się z instrukcją obsługi zrywarki,
4) zamontować próbkę w szczękach maszyny,
5) dokonać próby i notować wskazania,
6) wykonać próbę na drugiej próbce,
7) zapisać wyniki,
8) wykonać wykresy rozciągania,
9) obliczyć wytrzymałość na rozerwanie próbek,
10) porównać wyniki dla próbki stalowej i mosiężnej,
11) zaprezentować efekty pracy i swoje wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
zeszyt do ćwiczeń i ołówek,
literatura techniczna,
instrukcja bhp i obsługi zrywarki,
dwie próbki: stalowa i mosiężna,
maszyna wytrzymałościowa.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczenia?
ðð ðð
2) stosować metody organoleptyczne badania metali?
ðð ðð
3) wykonać próbę twardości Brinella?
ðð ðð
4) wykonać próbę twardości Rockwella?
ðð ðð
5) wykonać próbę rozrywania?
ðð ðð
6) omówić próbę udarności?
ðð ðð
7) interpretować wyniki badań metali?
ðð ðð
8) wykorzystać zdobyte wiadomości i umiejętności w praktycznym działaniu?
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
4.3. Stopy żelaza z węglem
4.3.1. Materiał nauczania
Stopy żelaza z węglem
Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%, przerobiony plastycznie
(kuty, walcowany). Stal jest stopem najczęściej stosowanym w przemyśle z uwagi na liczne
jej zalety:
 dużą wytrzymałość,
 niskÄ… cenÄ…,
 Å‚atwe spawanie i zgrzewanie,
 podatność na obróbkę cieplną i cieplno-chemiczną,
 dużą twardość,
 bardzo dużą udarność,
 właściwości ferromagnetyczne,
 ogólną dostępność,
 dobrą właściwość plastyczną,
 odporność na wysoką temperaturę,
 tanią obróbkę skrawaniem.
Wady stali to:
 podatność na korozję,
 duży ciężar właściwy,
 mała przewodność cieplna,
 bardzo mała lejność,
 mała zdolność do tłumienia drgań,
 duży opór elektryczny.
Rys. 8. Schemat klasyfikacyjny stali [3]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Stale węglowe
Stale węglowe są to stale, w których zawartość składników stopowych nie przekracza 1%
(nie dotyczy to żelaza i węgla). Stale te dostarczone są w postaci kutych lub walcowanych
na gorąco prętów, kształtowników blach grubych. Stale te dzielą się na następujące grupy:
Stale wÄ™glowe konstrukcyjne zwykÅ‚ej jakoÅ›ci (ich znak skÅ‚ada siÄ™ z liter St i liczby: 0÷7);
Liczby określają numer stali im wyższy tym stal mocniejsza. Przykłady i zastosowanie stali:
St 0 - mało obciążone części maszyn, dz
wignie, nity.
St 3, St 2, St 4 - konstrukcje budowlane, kotły, części maszyn mało obciążone śruby,
nakrętki.
St 5, St 6 - wały i osie mniej obciążone.
St 7 - resory maszyn rolniczych.
St 25 - stale przeznaczone na konstrukcje spawane.
Stale węglowe konstrukcyjne wyższej jakości, podlegają badaniom składu chemicznego
(zawartość fosforu i siarki nie może przekroczyć 0,04%). Znak tych stali składa się z
dwucyfrowej liczby określającej średnią zawartość węgla w setnych procenta np. stal 55
zawiera 0,55% węgla; stale te mogą być poddawane obróbce cieplnej. Wykonuje się z nich
średnio obciążone części maszyn np. St:
40 - wały, osie, sworznie
65 - sprężyny, narzędzia ślusarskie
08 - blachy na karoserie samochodów
15 - łańcuchy.
Stale stopowe konstrukcyjne
Znak tej stali składa się z liczby określającej zawartość węgla w setnej procenta oraz litery
określającej dodatki stopowe i liczby określającej ilość składnika stopowego. Np. 30H2N2
oznacza stal zawierającą 0,3% węgla, 2% chromu i 2% niklu. Przykłady i jej zastosowania:
40H - wały korbowe, koła zębate, piasty
30HG5 - części spawane z blach i rur, śruby
35HG5 - sworznie, kadłuby, kratownice.
Stale stopowe konstrukcyjne do nawęglania
Stale te mają małą zawartość węgla do (0,3%) co zapewnia dużą ciągliwość i odporność
na uderzenia. W wyniku nawęglania zewnętrzna ich warstwa jest o grubości do 0,5 mm i jest
odporna na ścieranie. Przykłady stali i zastosowanie:
15H - koła zębate, wałki rozrządu
18H6T - silnie obciążone koła zębate, śruby i krzywki
15H6M - sworznie tłokowe i ślimaki.
Stale narzędziowe węglowe
65G - małe sprężyny, podkładki sprężyste
45S - sprężyny wagonowe, rolnicze, kultywatory
50H6 - sprężyny do zawieszeń samochodów
50HF - sprężyny zaworowe, drążki skrętne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
 Stale narzędziowe węglowe
Znak tej stali składa się z litery N, liczby oznaczającej zawartość węgla w dziesiątej procenta
i litery E dla stali płytko hartującej się lub litery Z dla stali zgrzewalnej, przykłady:
N7E - młoty, wykrojniki, narzędzia do drewna
N8 - przebijaki, matryce
N9E - duże rozwiertaki, wiertła, frezy
N12 - pilniki, skrobaki, narzędzia do metali.
Stale narzędziowe stopowe
Znak tych stali składa się z litery:
W - do pracy na gorÄ…co,
N - do pracy na zimno,
S - stal szybko tnÄ…ca;
dalsze litery oznaczają składniki stopowe:
W  wolfram, V  wanad, C  chrom, M  mangan, L  molibden, K  kobalt,
Z -krzem, chrom, wolfram, P  chrom, nikiel, wanad
Przykłady stali narzędziowych:
NV - matryce, noże do wyrobu gwoz
dzi
NCV1 - piły do drewna
NC5 - brzytwy, skalpele
NC6 - gwintowniki, sprawdziany
NW1 - narzędzia do drewna
WC5 - formy do metali
WW2 - matryce do tworzyw sztucznych
SW18 - noże tokarskie i strugarskie
SW7M - wiertła i gwintowniki
SW12C - frezy i rozwiertaki
SKC - noże oprawkowe
SK5V - narzędzia do uzębień i automatów.
Staliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%. Znak staliwa
węglowego składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych procenta i litery L np.
15L, 55L. Staliwa stopowe oznaczamy podobnie jak stale stopowe dodajÄ…c literkÄ™ L
na poczÄ…tku np. L35H6.
Staliwo stosujemy na podstawy, korpusy, pokrywy, kowadła, pojazdy pancerne.
Żeliwo jest to odlewany stop żelaza z węglem o zawartości od 2,5% do 4,5% węgla.
Żeliwa charakteryzują się:
 niskÄ… cenÄ…,
 dobrą lejnością,
 dobrą obrabialnością przez skrawanie,
 zdolnością do tłumienia drgań,
 stabilnością wymiarową,
 dużą odpornością na ścieranie.
Wady żeliwa:
 duży ciężar,
 kruchość,
 niejednorodna budowa.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Z tego względu, żeliwo stosujemy na podstawy, korpusy, skomplikowane części maszyn
(średnio obciążone). Przykłady żeliwa szarego:
Zl 150 - tulejki, łożyska ślizgowe,
Zl 300 - korpusy obrabiarek.
liczba 150,300 oznacza wytrzymałość na rozrywanie odpowiednio 150 i 300 MN/m2.
Żeliwa sferoidalne otrzymujemy w wyniku procesu hutniczego. Żeliwa te stosowane są
na silniej obciążone części maszyn np.
Zs 450 02 - wały korbowe, rury
Zs 600 02 - pierścienie tłokowe, korbowody
w symbolu tego żeliwa 02 oznacza wydłużenie.
Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna
Obróbka cieplna  są to celowe zabiegi cieplne, w wyniku których zmienia się
własności mechaniczne, fizyczne lub chemiczne stopów metali w stanie stałym. Warunkiem
przeprowadzenia obróbki cieplnej jest zmienna rozpuszczalność składników w stanie stałym.
Hartowanie polega na nagrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, zależnej
od rodzaju materiału, wygrzaniu jej w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu. Celem
hartowania jest uzyskanie struktury materiału o większej twardości i odporności na ścieranie
oraz lepszych właściwościach magnetycznych.
Zwiększanie twardości stali jest spowodowane utworzeniem struktury martenzytu,
w którym krystality stali przybierają kształt igieł. W przypadku ogrzewania stali następuje
stopniowe rozpuszczanie węgla w żelazie zwanej austenitem. Występuje to powyżej
temperatury przemiany żelaza w żelazo (patrz rys). Gdy stal ochłodzimy wolno
wówczas węgiel powoli wróci na swoje miejsce w żelazie , natomiast przy gwałtownym
ochładzaniu atomy węgla zostaną uwięzione w sieci krystalicznej żelaza i powstanie
roztwór przesycony, w którym występują naprężenia wewnętrzne powodujące twardość i
kruchość stali. Szybkość chłodzenia stali zależy od ilości węgla i innych dodatków
stopowych. Dlatego stale chłodzimy sprężonym powietrzem, olejem lub wodą.
Rys. 9. Wykres temperatur hartowania i odpuszczania stali węglowych [4]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
 Hartowanie dzielimy na:
 hartowanie zwykłe polegające na nagrzaniu stali do temperatury nieco wyższej
od temperatury przemiany, wygrzaniu i szybkim chłodzeniu do temperatury pokojowej.
W ten sposób hartujemy przedmioty o prostych kształtach odpornych na pękanie;
 hartowanie stopniowe polegające na nagrzaniu, wygrzaniu stali a następnie ochłodzeniu
w nagrzanej kąpieli solnej o temperaturze wyższej od przemiany martenzytycznej w celu
wyrównania temperatury a następnie chłodzeniu w powietrzu o temperaturze około 20oC.
Hartowanie to stosujemy do skomplikowanych przedmiotów;
 hartowanie z przemianą izotermiczną jest podobne do hartowanie stopniowego z tym, że
stosujemy chłodzenie stali do końca w nagrzanej kąpieli solnej. Hartowanie to stosujemy
do drobnych przedmiotów stalowych;
 hartowanie powierzchniowe polegajÄ… na szybkim ogrzaniu powierzchni stali
i natychmiastowym jej chłodzeniu, celem tej obróbki jest osiągnięcie twardej
powierzchni przy zachowaniu ciągliwego rdzenia z miękkiej stali, obrabia się
tak kowadła, wały karbowe oraz elementy maszyn rolniczych.
Odpuszczanie polega na nagrzaniu zahartowanej stali do temperatury poniżej 723oC,
wygrzaniu i wolnym chłodzeniu. Głównym celem tej operacji jest zmniejszenie kruchości
stali.
Odpuszczanie dzielimy na:
 niskie od 150oC do 250oC stosuje się je do narzędzi i sprawdzianów,
 średnie od 250oC do 500oC stosuje się je do matryc i sprężyn,
 wysokie od 500oC do 650oC stosuje się je do silnie obciążonych elementów takich jak
wały, korbowody i narzędzia ze stali szybkotnącej.
Połączenie hartowania z odpuszczaniem wysokim lub średnim nazywamy ulepszaniem
cieplnym.
Wyżarzanie jest to operacja polegająca na nagrzaniu stali, wygrzaniu i powolnym
studzeniu do temperatury pokojowej. Celem tej operacji jest: zmiękczanie, ujednorodnienie,
rekrystalizacja i odprężenie stali.
Rys. 10. Zakres temperatur wyżarzania stali niestopowych [4]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
 Obróbka cieplno-chemiczna polega na nasyceniu zewnętrznych warstw stali
pierwiastkami tworzącymi bardzo twarde związki chemiczne takimi jak węgiel, azot, bor.
W celu osiągnięcia bardzo twardej powierzchni, przy zachowaniu miękkiego odpornego
na uderzenia rdzenia.
Obróbka ta dzieli się na:
 nawęglanie  polega na nasyceniu stali niskowęglowej atomami węgla na głębokość do 2
mm następnie zahartowaniu i odpuszczaniu niskim; nawęglanie odbywa się w wysokiej
temperaturze około 900oC w ośrodkach stałych, ciekłych lub gazowych.
 azotowanie  polega na nasycaniu zewnętrznej warstwy stali azotem w wyniku czego
powstaje bardzo twarda powierzchnia,
 cyjanowanie jest połączeniem nawęglania i azotowania, i stosuje się je do kół zębatych,
krzywek oraz wałów narażonych na duże obciążenia.
W ten sposób obrabiamy koła zębate, wielowypusty, wały rozrządu, sworznie tłokowe,
cylindry i narzędzia pomiarowe.
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co nazywamy stalÄ…?
2. Jakie zalety ma stal?
3. Jakie wady ma stal?
4. Jak dzielimy stale?
5. W jaki sposób oznaczamy stale?
6. Na czym polega obróbka cieplna?
7. Co to jest hartowanie?
8. Jakie znasz metody odpuszczania?
9. Co to jest obróbka cieplno-chemiczna?
10. Jakie są rodzaje obróbki cieplno-chemicznej?
11. Gdzie stosujemy żeliwo?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobierz stale na: nóż tokarski, młotek, zawias bramki.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy
2) wynotować wymagania stawiane badanym przedmiotom,
3) znalez
ć w literaturze cechy poszczególnych stali,
4) dobrać stal na nóż tokarski, podać jej symbol i skład,
5) dobrać stal na młotek, podać jej znak i skład,
6) dobrać stal na zawias bramki, podać jej znak i skład,
7) zanotować w zeszycie znaki stali,
8) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić dobór stali,
9) zaproponować alternatywne materiały na te przedmioty.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
Wyposażenie stanowiska pracy:
trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias,
zeszyt do ćwiczeń i długopis,
literatura techniczna.
Ćwiczenie 2
Dobierz metody obróbki cieplnej dla przedmiotów z ćwiczenia 1.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wymogami technicznymi dla tych przedmiotów,
3) dobrać temperatury hartowania,
4) dobrać sprzęt do nagrzewania i chłodzenia,
5) dobrać temperatury odpuszczania,
6) zapisać w zeszycie wyniki prac,
7) zaprezentować efekty pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
trzy przedmioty: nóż tokarski, młotek, zawias,
zeszyt do ćwiczeń i długopis,
wykres żelazo-węgiel
wykaz sprzętu do obróbki cieplnej w warsztacie,
literatura techniczna.
Ćwiczenie 3
Dobierz technologię obróbki cieplno-chemicznej dla koła zębatego szlifierki kątowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z warunkami pracy koła zębatego,
3) zidentyfikować materiał koła zębatego,
4) zapoznać się z dokumentacją szlifierki,
5) dobrać rodzaj obróbki cieplno-chemicznej,
6) dobrać sprzęt i materiały do obróbki,
7) dobrać temperatury obróbki,
8) dobrać sposób chłodzenia obróbki,
9) narysować wykres obróbki,
10) zaprezentować efekty pracy i uzasadnić swoją koncepcję.
Wyposażenie stanowiska pracy:
koło zębate szlifierki,
dokumentacja techniczno-ruchowa szlifierki,
zeszyt do ćwiczeń i długopis,
normy,
literatura techniczna,
wykres żelazo-węgiel.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia?
ðð ðð
2) określić główne cechy stali?
ðð ðð
3) zinterpretować znak stali?
ðð ðð
4) dobrać stal do określonego przedmiotu?
ðð ðð
5) dobrać technologię obróbki cieplnej stali?
ðð ðð
6) dobrać technologię obróbki cieplno-chemicznej?
ðð ðð
7) wyjaśnić istotę obróbki cieplnej?
ðð ðð
8) posługiwać się dokumentacją techniczną?
ðð ðð
9) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
4.4. Metale nieżelazne
4.4.1. Materiał nauczania
Miedz
i jej stopy
Miedz
jest metalem o bardzo dobrej przewodności ciepła i prądu, bardzo plastycznym,
o niskiej wytrzymałości. Dlatego miedz
stosuje się na przewody elektryczne, układy
chłodzenia oraz jako lut twardy.
Mosiądz jest stopem miedzi i cynku oraz innych dodatków stopowych, takich jak
mangan, ołów, żelazo.
Tabela 1 MosiÄ…dze na odlewy wg PN  70/H  87026
Znak Cecha Właściwości mechaniczne Sposób Orientacyjne Przykład
Rm A HB odlewania właściwości zastosowania
MN/m 2 % 5 KG/mm2 technologiczne
CuZn43 LD.147 350 6 110 LP Odporny na Różne części
Hin4 450 10 120 LP ścieranie i maszyn. A
ożyska
temp. Do 230 i aramatura
Ú C
CuZn50 MM55 450/650 18/20 100/130 LP Odporny na Śruby okrętowe.
Mn3Fe 500/550 10/25 110/150 LK ścieranie i Części
korozjÄ™ do 250 maszyn.Odlewy
Ú C duże
CuZn38 MM58 250/400 15/20 80/100 LP Dobrze Części maszyn.
Mn2 350 10 85 LK skrawalny Pojazdy, Okręty
lejność mała
CuZn38 MA58 350/600 12/8 90/120 LP Lejność i Części maszyn w
Al2 400 15 100 LK skrawalność przemyśle
dobra komunikacyjnym
CuZn39 MO59 250/400 12/20 70/100 LP Lejność i Armatura
Pb2 270 18 100 LK skrawalność hydrauliczna.
dobra Koszyki łożysk
tocznych
CuZn38 MO60 250 10 70 LP Lejność i Armatura
Pb2 skrawalność b. niskociśnieniowa
dobra
CuZn30 MA67 300 12 80 LP Lejność i Części maszyn
Al2 400 15 90 LK skrawalność szczególnie
dobra odporne na
ścieranie i
korozjÄ™
CuZn16 MK80 300/500 10/18 100/120 LP Skrawalny Armatura.
Si4 350 15 110 LK Lejność i Osprzęt. Części
skrawalność maszynowe
dobra
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
 Mosiądz ma dobre właściwości plastyczne, dobrze się obrabia skrawaniem i jest odporny
na korozję. Mosiądze oznaczamy ze pomocą znaku CuZn40Pb2 co oznacza, że w stopie jest
58% miedzi, 40% cynku, 2% ołowiu lub za pomocą cechy np. MO58 co oznacza mosiądz
ołowiowy o 58% miedzi. Mosiądze dzielimy na odlewnicze i przeznaczone do obróbki
plastycznej.
Brąz jest stopem miedzi z innymi pierwiastkami za wyjątkiem cynku. Są to przeważnie
cyna, glin, ołów, mangan i krzem. Brązy mają wiele zalet takich jak odporność na korozję,
ścieranie, dobrą obrabialność. Brązy oznaczamy znakiem np. CuSn10 co oznacza, że brąz
składa się z 90% miedzi i 10% cyny lub cechą B10.
Tabela 2
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Aluminium i jego stopy
Aluminium jest metalem srebrno-białym o dobrej przewodności prądu elektrycznego
i ciepła oraz dużej odporności na korozję niestety ma małą wytrzymałość i dlatego stanie
czystym jest stosowane tylko w elektrotechnice, do wyrobu folii i farb. Znacznie większe
znaczenie majÄ… stopy aluminium z krzemem, miedziÄ… i magnezem. Stopy aluminium dzielimy
na stopy odlewnicze i przerabiane plastycznie.
Tabela 3
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Cynk i jego stopy
Cynk jest plastycznym metalem o małej wytrzymałości i niskiej temperaturze topnienia
418oC. Stosuje się go na blachy budowlane, powłoki antykorozyjne i w przemyśle
elektrotechnicznym.
Cynk w połączeniu z aluminium, miedzią i manganem tworzy stopy o dobrej
obrabialności przez odlewanie i skrawanie, dużej stabilności wymiarowej. Dlatego z tych
stopów wykonujemy gaz
niki, korpusy, klamki, kabłąki mikrometrów oraz łożyska. Typowym
stopem cynku jest znal ZnAl4 zawierajÄ…cy 96% cynku i 4% aluminium.
Chrom
Chrom jest bardzo twardym srebrzystym metalem opornym na korozję. Znalazł
on zastosowanie w stopach takich jak stal, żeliwo i mosiądz. Stosowany jest na powłoki
dekoracyjne oraz na warstwy przeciwścierne np. pierścieni tłokowych i cylindrów.
Magnez i jego stopy
Magnez w technice jest stosowany w postaci stopów z aluminium, cynkiem i manganem.
Stopy te są bardzo lekkie, odporne na korozję, dlatego stosuje się je w budowie samolotów,
motocykli i samochodów sportowych.
Cyna i jej stopy
Cyna jest stosowana na opakowania produktów żywnościowych (puszek, konserw) oraz
w postaci stopów z ołowiem na luty miękkie i łożyska ślizgowe.
Ołów i jego stopy
Ołów tworzy stopy z cyną i antymonem. Stopy te stosuje się w produkcji akumulatorów,
w drukarstwie, do produkcji lutów miękkich oraz na łożyska ślizgowe. Stopy ołowiu mają
szerokie zastosowanie w ochronie przed promieniowaniem Rentgena w medycynie
i wojskowości.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie właściwościach ma czysta miedz
?
2. Jakie składniki stopowe wchodzą w skład mosiądzu?
3. Jak tworzymy znak mosiÄ…dzu?
4. Jak tworzymy cechÄ™ mosiÄ…dzu?
5. Czym charakteryzuje siÄ™ mosiÄ…dz?
6. Na jakie elementy stosujemy mosiÄ…dz?
7. Jak powstaje brÄ…z?
8. Jak oznaczamy brÄ…z?
9. Jakie elementy wykonujemy z brązów?
10. Jakie własności ma aluminium?
11. Gdzie jest stosowane aluminium?
12. Jakie składniki tworzą stopy aluminium?
13. Na jakie elementy stosujemy stopy aluminium?
14. Czym charakteryzuje siÄ™ cynk?
15. Na jakie elementy stosujemy cynk?
16. Jakie cechy majÄ… stopy cynku?
17. Gdzie stosujemy stopy cynku?
18. Jakie jest zastosowanie chromu?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
19. Jakie cechy majÄ… stopy magnezu?
20. Gdzie znajdujÄ… zastosowanie stopy magnezu?
21. Jakie są przykłady zastosowania cyny?
22. Na jakie elementy stosujemy stopy ołowiu?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj próbki metali
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia
2) zapoznać się z literaturą techniczną
3) rozpoznać barwę próbek
4) sprawdzić własności magnetyczne próbek
5) zapisać w zeszycie nazwy metali
6) zaprezentować efekty swojej pracy
Wyposażenie stanowiska pracy:
próbki metali,
zeszyt do ćwiczeń ,
magnes stały,
literatura techniczna.
Ćwiczenie 2
Rozpoznaj stopy metali
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia
2) zapoznać się z literaturą techniczną
3) rozpoznać barwę próbek
4) sprawdzić własności magnetyczne próbek
5) zapisać w zeszycie nazwy metali
6) zaprezentować efekty swojej pracy
Wyposażenie stanowiska pracy:
próbki stopów,
zeszyt do ćwiczeń ,
magnes stały,
literatura techniczna
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz?
Tak Nie
1) rozróżnić metale nieżelazne?
ðð ðð
2) omówić stopy metali
ðð ðð
3) przytoczyć przykłady zastosowania metali i och stopów
ðð ðð
4) rozpoznać metale i ich stopy
ðð ðð
5) dobrać metale do produkcji typowych części maszyn
ðð ðð
6) odczytać i zinterpretować znak i cechę stopu
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
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 dotyczących techniki wytwarzania, obróbki, ręcznej, mechanicznej
i spajania metali oraz montażu. Z: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 18 są to zadania
wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedz
jest prawidłowa; zadania: 12 i 14 to
zadania z luką, w zadaniach: 4, 5, 6, 16, 17, 19 i 20 należy udzielić krótkiej odpowiedzi,
zadanie 15 to zadanie rysunkowe.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi:
 w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedz
znakiem X
(w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową),
 w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedz
w wyznaczone pole,
 w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy,
 w zadaniu dotyczÄ…cym rysunku, narysuj wyznaczone pole.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego
rozwiązanie na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 15-20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
8. Na rozwiÄ…zanie testu masz 90 minut.
Powodzenia
Materiały dla ucznia:
 instrukcja,
 zestaw zadań testowych,
 karta odpowiedzi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Cechą wspólną dla metali jest:
a) duża twardość,
b) duża wytrzymałość,
c) wiÄ…zanie metaliczne,
d) wysoka temperatura topnienia.
2. Udarność wyrażamy w jednostkach:
a) [J/m2],
b) [Pa],
c) [N],
d) [Nm].
3. Pomiar twardości w skali HRC polega na wciskaniu:
a) kulki stalowej,
b) stożka diamentowego,
c) piramidki stalowej,
d) kulki z węglików spiekanych.
4. Podaj pełną nazwę stali:
a) St 2 S,
b) 35 HGS,
c) SW7M.
a) & & & & & & & & & & & .
b) & & & & & & & & & & & .
c) & & & & & & & & & & .....
5. Ulepszanie cieplne osiÄ…gamy przez:
a) hartowanie,
b) hartowanie i odpuszczanie wysokie,
c) wyżarzanie rekrystalizujące,
d) odpuszczanie niskie.
6. Cyjanowanie polega na nasycaniu stali:
a) azotem i siarkÄ…,
b) węglem i azotem,
c) węglem i borem,
d) azotem i borem.
7. Stop żelaza twardość wÄ™glem twardość zawartoÅ›ci od 2%÷6% nazywamy
& & & & & & .. i wytwarza siÄ™ z niego & & & & & & & & & .
8. MosiÄ…dz jest stopem:
a) miedzi z manganem,
b) miedzi z cynÄ…,
c) miedzi z glinem,
d) miedzi z cynkiem.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
9. Gaz
niki samochodowe wykonujemy z:
a) stali,
b) brÄ…zu,
c) znalu,
d) żeliwa.
10. Odpuszczanie średnie wykonujemy w temperaturach:
a) 150oC÷250oC,
b) 250oC÷500oC,
c) 500oC÷650oC,
d) 650oC÷800oC.
11. Do wyrobu młotków stosujemy stale & & & & & & & & & .., stale te dzielimy
na & & & & & & & & .. .
12. Podaj zalety żeliwa:
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
13. Wytrzymałość na rozrywanie wyraża się:
a) [Pa],
b) [N],
c) [J/m2],
d) [kg/m3].
14. Narysuj próbkę do badania na zrywarce.
15. Narysuj wykres żelazo-węgiel.
16. Głównym składnikiem stali hartowanej jest:
a) ferryt,
b) perlit,
c) martenzyt,
d) cementyt.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
17. Narysuj schemat młota Charpego.
18. Na podstawie wykresu podaj temperaturÄ™ hartowania stali 85.
19. Hartowanie stopniowe przeprowadzamy w następujący sposób:
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
20. Porównaj żeliwo szare i staliwo i opisz różnice.
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ...
Rozróżnianie metali i stopów.
Zakreśl poprawną odpowiedz
, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1. a b c d
2. a b c d
3. a b c d
4. a) & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
b) & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
c) & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
5. a b c d
6. a b c d
7.
8. a b c d
9. a b c d
10. a b c d
11.
12.
13. a b c d
14.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
15.
16. a b c d
17.
18.
19.
20.
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
6. LITERATURA
1. Buksiński T., Szpecht A.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa 1996
2. Dobrzyński L.A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. WNT, Warszawa
1999
3. Domke W.: Vademecum materiałoznawstwa. WNT, Warszawa 1989
4. Górecki A.: Technologia ogólna. WSiP, Warszawa 1998
5. Moc S.: Obróbka metali z materiałoznawstwem. WSiP, Warszawa 1999
6. Wit R.: Pracowania metrologiczna. WSiP, Warszawa 1990.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39