Obojeni Metali i Legure - Moja Skripta

POMORSKA ŠKOLA – KOTOR

Tehnologija materijala – Obojeni metali i legure

OBOJENI METALI I LEGURE Uobičajena podjela metala je na CRNE i OBOJENE, pa prema ovoj podjeli u crne metale se ubraja gvožđ e (ponekad su u toj grupi mangan i hrom), a ostali metali su obojeni. Dakle, obojeni metali su svi metali koji u sebi ne sadrže gvož đ e (non-Ferit (non-Ferit ). ). Obojeni metali se dijele u nekoliko grupa, kao što su: -

TEŠKI OBOJENI OBOJENI METALI, gdje spadaju oni metali čija je gustina veća od 5 [kg/dm3]. Neki autori smatraju da je ta granica 3,8 [kg/dm3]. To su: Olovo (Pb), Bakar (Cu), Cink (Zn), Nikal (Ni), Kobalt (Co) i drugi;

-

LAKI OBOJENI METALI čija je gustina manja od 5 [kg/dm 3], a tu spadaju: Aluminijum (Al), Magnezijum (Mg), Berilijum (Be), Titan (Ti) i drugi;

-

PLEMENITI METALI, u koje spadaju: Zlato (Au), Srebro (Ag), Platina (Pt);

-

RIJETKI METALI, gdje se ubrajaju. Indijum (In), Galijum (Ga), Selen (Se), Telur (Te), Volfram (W) Vanadijum (V), Molibden (Mo), Cirkonijum (Zr), Renijum (Re), Uran (U) i drugi. Ova grupa metala može da se podjeli na: rasijane, teško topljive, radioaktivne itd.

Osnovne karakteristike obojenih metala u odnosu na čelik su: -

slabije mehaničke karakteristike,

- bolja otpornost na koroziju, - veća istegljivost, - veća električna i toplotna provodljivost, -

nemagnetični su,

-

niske specifične težine,

-

posjeduju antifrikciona svojstva...

S obzirom da postoji čitav niz legura obojenih metala, navedene karakteristike obojenih metala u odnosu na čelik treba uzeti uslovno, jer neke legure obojenih metala mogu imati zateznu č vrstoću kao najkvalitetniji čelici. Najvažniji obojeni metali za mašinsku tehniku su: b a k a r , c in in k , m a g n e z i ju j u m , t i t a n i l eg e g u r e : b a k r a , a lu l u m i n i ju ju m a i m a g n e z i ju ju m a .

nikal,

a l u m i n i ju ju m ,

BAKAR

Bakar se dobija iz ruda bakra od kojig su najvažnije: halkopirit (CuFeS2), halkozin (Cu2S), kovelin (CuS), kupirit (CuC). Postupak dobijanja bakra se sastoji iz sljede ćih faza: -

priprema rude (drobljenje i pre čišćavanje),

-

proizvodnja bakrenca (bakarnog kamenca),

-

proizvodnja sirovog bakra,

-

proizvodnja čistog bakra elektrolizom. 1



Svojstva bakra

Bakar spada u grupu teških obojenih metala sa gustinom od 8,94 [kg/dm 3]. Svijetlo crvenkaste je boje, a tačka topljenja mu je 1083 °C. Bakar je dobar provodnik elemtričme struje i toplote. Ukoliko sadrži neke primjese, provodljivost mu se znatno smanjuje. Veoma se dobro obrađ uje uje plastičnom deformacijom, što podrazumjeva da se može valjati u veoma tanke limove i izvla čiti u vrlo tanke žice. Dobro se spaja lemljenjem, ali relativno teško zavarivanjem zbog brze oksidacije i prenošenja toplote po dubini materijala. Otporan je na koroziju (prema vodi i vazduhu) jer se prevla či slojem karbonata (patinom) koji ga štiti. Mehanička svojstva bakra nisu dobra ali se mogu poboljšati. Tako liveni bakar ima zateznu č vrstoću 140 – 190 [N/mm2], toplovaljani 200 toplovaljani 200 – 240 [N/mm 2], a hladno valjani ili valjani ili vuč eni 480 eni 480 [N/mm2]. Tvrdoća bakra je svega 40 HB, a hladno deformisanog oko 100 HB. Loše se lije jer upija gasove, pa postaje porozan zbog šupljina unutar materijala. Neotporan je na kiseline u gasove koji sadrže sumpor. Sa organskim kiselinama stvara otrovna jedinjenja i zato se bakarni sudovi prevla če kalajem ako se sud koristi za proizvodnju hrane. Bakar je nemagnetičan i ima izraženo svojstvo legiranja sa mnogim elementima. Kao štetne primjese u bakru smatraju se: olovo, telur, sumpor, selen, bizmut, kiseonik. kiseonik. Neki elementi kao što su fosfor, nikal, gvož đ e , mangan i silicijum poboljšavaju mehanička svojstva đe, bakra, ali mu smanjuju provodljivost. P r im im j en en a b a k r a

Bakar se primjenjuje u elektrotehnici, kao provodnik. Tako đ e je veoma primjenjiv u mašinskoj, odnosno termo-tehničkoj instalaciji – za mašinske elemente i uređ aje aje gdje se zahtjeva dobra provodljivost toplote (izmjenjiva či toplote, grijače, hladnjaci, termo-tehnička instalacija, cijevi...). Na tržištu se nalazi u obliku: limova, cijevi, profila, žice...

CINK

Cink (Zn) se dobija iz ruda cinka: SFALERIT (ZnS) i SMITSONIT (ZnCO 3). Postupak dobijanja se svodi na prečišćavanje rude, prženje (sagorijevanje sumpora) i destilacije (isparenja), odnosno elektrolize. Cink spada u grupu teških obojenih metala sa gustinom od 7,10 [kg/dm 3]. Svjetloplavičaste je boje, a tačka topljenja mu je 419 °C, °C, a isparavanja 906°C. Na normalnoj temperaturi cink je KRT i ne može se plasti čno deformisati. Na temperaturi od 100 – 150 °C dobro se kuje, valja i izvla či. Na temperaturi od 200 °C opet postaje krt i drobi se u prah. 2



Mehanička svojstva su mu loša. Otporan je na koroziju (voda i vazduh). Kiseline ga razaraju i sa njima grade cinskove soli. Sa organskim kiselinama gradi otrovna jedinjanja. Dobro podnosi meko lemljenje i lijepljenje, ali zavarivanje i tvrdo lemljenje loše. Upotrebljava se kao materijal za prevla čenje raznih čeličnih proizvoda ili predmeta od livenog gvož đ a, a, za zaštitu od korozije. Takođ e se upotrebljava za proizvodnju cinkovih legura.

NIKAL

Nikal (Ni) se dobija iz minerala (jedinjenja nikla, bakra i kobalta). Postupak dobijanja se svodi na pripremanje sirovina, prečišćavanje, mrvljenje, flotaciju, prženje, pretapanje. Nikal je teško obojeni metal sa gustinom od 7,10 [kg/dm 3]. Tačka topljenja mu je 1452 °C, otporan je na koroziju jer sa vazduhom gradi oksid (NiO). Ima magnetska svojstva. Upotrebljava se, prije svega, za legure. Tako đ e i za dijelove koji su izloženi koroziji. U elektronskoj industriji nalazi primjenu (akumulatori i baterije), a takođ e je i dobar provodnik toplote.

ALUMINIJUM

Najvažnija sirovina za dobijanje aluminijuma je boksit, a najviše se dobija iz crvenih boksita. Dobijanje aluminijuma po Bajerovom postupku se izvodi u dvije faze: 1. Izolovanje čistog, suvog aluminijum oksida, tzv. glinice, glinice , i 2. Elektrolitička redukcija glinice u metalni aluminijum. Aluminijum je srebrnastobijele boje sa gustinom 2,7 [kg/dm 3] i temperaturom topljenja 658 °C. Zatezna č vrstoća livenog aluminijuma je 90 – 100 [MPa], istezanje 30 – 40%, tvrdo ća oko 300 HB. Dobar je provodnik električne struje. Aluminijum je vrlo mek i plastičan, an, dobro se kuje i vanja u hladnom stanju. Svojstvo livkosti je nedovoljno. Zavarivanje i lemljenje je otežano usljed stvaranja oksidne skrame. Na vazduhu aluminijum se brzo zašti ćuje od korozije oksidnom skramom Al 2O3. Vrlo je otporan na dejstvo kiselina (osim sone), ali je slabo otporan na dejstvo baza. U morskoj vodi aluminijum se vrlo brzo razara. Aluminijum se najviše upotrebljava za proizvodnju legura (oko 63%), srazmjerno malo u čistom stanju: u elektrotehnici za vodove visokog napona i dr. (oko 12%), u metalurgiji (za dezoksidaciju i dr.), zaštitne premaze, ambalažu, posu đ e itd. Postrojenje za dobijanje aluminijuma u našoj zemlji nalazi se u Podgorici.

MAGNEZIJUM

Magnezijum se dobija iz ruda karnalit (MgCl), magnezit (MgCo3), dolomit (CaCo3 x MgCo3), kai i iz morske vode. vode.

3



Magnezijum je najlakši tehnički metal sa gustinom 1,74 [kg/dm 3], tačkom topljenja 650 °C, zateznom č vrstoćom 120 – 220 [MPa]. Na vazduhu je nepostojan usljed oksidacije, stvaraju ći oksidnu skramu koja je porozna i ne prestavlja zaštitu magnezijuma od dalje oksidacije. Magnezijum je prema djelovanju baza dosta otporan, ali ga zato kiseline i soli lako razaraju uz razvijanje vodonika. Gori pri povišenoj temperaturi (pali se na oko 700 °C) osloba đ aju ajući veliku količinu toplote. Tehnički čist magnezijum ne upotrebljava se kao konstrukcioni materijal jer su mu mehanička svojstva vrlo mala, dok obra đ en en deformacijom ima nešto bolja mehanička svojstva. Znatnu primjenu magnezijum ima u vaduhoplovstvu, metalurgiji (vatrostalni materijali...), za izradu legura i dr.

LEGURE BAKRA I ALUMINIJUMA

Legure bakra

Najpoznatije legure bakra se m e ssii n g i b r o n z a . je legura bakra (najmanje 50% Cu) i cinka (od 40 – 50% Zn). Nabolja mehanička svojstva ima mesing pri sadržaju cinka oko 40%. Povećanje sadržaja cinka preko 50% nema nikakvog korisnog dejstva jer č vrstoća i plastičnost naglo opadaju.

M e s i n g (CuZn)

Mesing je zlatnožute do crvenkaste boje zavisno od sadržaja bakra. Prema vrsti i načinu obrade mesinge dijelimo na mesing za gnječenje i mesing za livenje. Kovne vrste mesinga se odlikuju ve ćom č vrstoćom, tvrdoćom i otpornošću prema hemijskim uticajima. Upotrebljava se za: armature, mašinske dijelove, lim, žicu, trake, za ležajeve, elemente otporne na morsku vodu itd. je legura bakra sa kalajem (5 – 20% Sn) i drugim metalima. Prema vrsti metala koji ulazi u ovu leguru razlikuju se: kalajne, aluminijeve, olovne, silicijumove i manganske bronze.

Bronza

Bronze se odlikuju znatnom č vrstoćom, otpornošću prema koroziji, dobrom livkošću i znatnom tvrdoćom. Upotrebljavaju se za livenje armatura, ležišnih posteljica, cijevi, žice itd.

Legure aluminijuma

Legure aluminijuma obuhvataju vrste sa najmanje 87% aluminijuma i dodatkom lakih i teških metala. Odlikuju se malom masom, znatnom č vrstoćom i tvrdoćom, a pojedine vrste znatnom otpornoš ću prema koroziji. Najpoznatije su: duraluminijum, silumin i hidronalijum. je najpoznatija kovna legura aluminijuma iz grupe Al-Cu-Mg. Osim ovih elemenata, duraluminijum sadrži još i slicijum i gvožđ e ( 0,2 – 0,6%). Ne može se zavarivati. zavarivati . Od korozije se štiti prevlačenjem tankim slojem aluminijuma. Upotrebljava se za izradu mašinskih dijelova, dijelove vagoneta, podgradnih stubaca, jako napregnutih konstrukcija i zakivke. D u r a l u m i n i ju ju m

4



je karakteristična livna legura aluminijuma iz grupe Al-Si sa 5 – 13% silicijuma. Silumin ima odlično svojstvo livkosti. On je najotpornija aluminijumova legura na koroziju. Nedostatak im je što su porozni. Dobro se zavaruju. Upotrebljavaju se u avio i auto industriji. S i lu lu m i n

Legure magnezijuma

Legure magnezijuma sadrže najmanje 89% magnezijuma i imaju dodatak aluminijuma, cinka, mangana i drugih elemenata. Najpoznatija legura se naziva e l e k t r o n . Elektroni se ne mogu upotrebiti u konstrukcione svrhe zbog svoje male č vrstoće. Veliki nedostatak elektrona je mala otpornost na koroziju. Dobro se obra đ uju uju rezanjem. Koriste se, npr. za livenje ku ćišta ručnih rotacionih bušilica.

5

Obojeni Metali i Legure - Moja Skripta

Recommend Documents