Fémes szerkezeti anyagok

Fémes szerkezeti anyagokFémes szerkezeti anyagok

Fémek felosztása:Fémek felosztása: periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján,periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján, sűrűségük alapján:sűrűségük alapján:

- könnyű fémek, ha - könnyű fémek, ha ρρ<<4,5 kg/ dm4,5 kg/ dm33,,

- nehéz fémek, ha - nehéz fémek, ha ρρ > > 4,5 kg/ dm4,5 kg/ dm33.. olvadáspont alapján:olvadáspont alapján:

- alacsony olvadáspontú fémek T- alacsony olvadáspontú fémek Tolv olv <<10001000o o C,C,

- közepes olvadáspontú fémek 1000- közepes olvadáspontú fémek 1000o o C C < < TTolv olv << 2000 2000o o C,C,

- magas olvadáspontú fémek T- magas olvadáspontú fémek Tolv olv >> 2000 2000o o C.C. kémiai tulajdonságaik alapján:kémiai tulajdonságaik alapján:

- passziváló anyagok,- passziváló anyagok,

- korrózióálló anyagok.- korrózióálló anyagok.

Hogy áll ellen különböző erőhatásoknak:Hogy áll ellen különböző erőhatásoknak:

keménység, keménység, rugalmasság,rugalmasság, alakíthatóság, alakíthatóság, rugalmasság,rugalmasság, szilárdság, stb.szilárdság, stb.

Technológiai tulajdonságok:Technológiai tulajdonságok: önthetőség,önthetőség, kovácsolhatóság,kovácsolhatóság, edzhetőség,edzhetőség, hegeszthetőség, stb.hegeszthetőség, stb.

Fémek és ötvözeteikFémek és ötvözeteik

ötvözetek:ötvözetek: fémeknek fémes vagy nem-fémes anyaggal alkotott fémeknek fémes vagy nem-fémes anyaggal alkotott szilárd oldata. Lényegesen javítja, megváltoztatja az alapanyag szilárd oldata. Lényegesen javítja, megváltoztatja az alapanyag tulajdonságait, az alkotók mennyiséget %-osan adják meg.tulajdonságait, az alkotók mennyiséget %-osan adják meg.

alapanyagalapanyag lehet Fe, Al, Cu, Sn, Pb, stb. lehet Fe, Al, Cu, Sn, Pb, stb.

ötvözőfémötvözőfém lehet Cr, Ni, Mo, W, Co, Va, stb. lehet Cr, Ni, Mo, W, Co, Va, stb.

metalloidok:metalloidok: nem-fémek, de sajátságaik révén közel állnak nem-fémek, de sajátságaik révén közel állnak hozzájuk és velük ötvözeteket alkotnak. Pl.: C, P, Si, S.hozzájuk és velük ötvözeteket alkotnak. Pl.: C, P, Si, S.

Vas alapú szerkezeti anyagokVas alapú szerkezeti anyagok

A vas tömegaránya nagyobb, mint bármelyik másik ötvözőelemé.A vas tömegaránya nagyobb, mint bármelyik másik ötvözőelemé.

Színvas szilárdsága csekély – mágneses tulajdonságai jelentősek Színvas szilárdsága csekély – mágneses tulajdonságai jelentősek (pl.: vasmag)(pl.: vasmag)

ötvözet tulajdonsága széntartalomtól függ:ötvözet tulajdonsága széntartalomtól függ: 0,1-2,06 s% széntartalom0,1-2,06 s% széntartalom - acél,- acél, 2,06-4,8 s% széntartalom 2,06-4,8 s% széntartalom - öntöttvas.- öntöttvas.

vas szénoldóképessége függ a hőmérséklettől:vas szénoldóképessége függ a hőmérséklettől: dermedés hőmérsékletén 2,06 s% C oldott állapotban,dermedés hőmérsékletén 2,06 s% C oldott állapotban, további lehűlés – C oldóképesség csökken – C kiválik, a többi további lehűlés – C oldóképesség csökken – C kiválik, a többi

oldva marad.oldva marad.

vasötvözetben a C előfordulhat:vasötvözetben a C előfordulhat: oldott állapotban, oldott állapotban, kivált állapotban,kivált állapotban, vegyület formájában.vegyület formájában.

oldott C:oldott C:

növeli a vas keménységét, szilárdságát, edzhetőségét.növeli a vas keménységét, szilárdságát, edzhetőségét.

Állapotábra szerkesztése a lehűlési görbékből

Vas-szén állapotábra (ikerdiagram)

Jellegzetes szövetelemek

A szénA szén kétféle alakban fordul elő: kétféle alakban fordul elő:

Szabad grafit:Szabad grafit: szürke, lágy anyag szürke, lágy anyag

ridegséget növeli és az önthetőséget javítja,ridegséget növeli és az önthetőséget javítja,

grafit lemezkék, kristályok szabálytalanul helyezkednek el.grafit lemezkék, kristályok szabálytalanul helyezkednek el.

Vaskarbidban kötött szén:Vaskarbidban kötött szén:

a vaskarbid kristály (ezüst színű, nagyon kemény, rideg anyag).a vaskarbid kristály (ezüst színű, nagyon kemény, rideg anyag).

Temperszén:Temperszén: amorf szerkezetű amorf szerkezetű

1000 C körüli tartós izzítás esetén vaskarbid bomlásból 1000 C körüli tartós izzítás esetén vaskarbid bomlásból keletkezik határozatlan alakban fordul elő. A temperszenet keletkezik határozatlan alakban fordul elő. A temperszenet tartalmazó vasfajták szívósak.tartalmazó vasfajták szívósak.

HőkezelésekHőkezelések

A fémek jellemzőinek (mechanikai-, technológiai A fémek jellemzőinek (mechanikai-, technológiai tulajdonságainak) megváltoztatása lehetséges:tulajdonságainak) megváltoztatása lehetséges:

- ötvözéssel,- ötvözéssel,

- hőkezeléssel.- hőkezeléssel.

A hőkezelések szakaszai:A hőkezelések szakaszai: felhevítés (anyagtól, eljárástól függő hőmérsékletre),felhevítés (anyagtól, eljárástól függő hőmérsékletre), hőntartás (meghatározott ideig),hőntartás (meghatározott ideig), lehűtés (szobahőmérsékletre anyagtól, eljárástól függő hűtési lehűtés (szobahőmérsékletre anyagtól, eljárástól függő hűtési

sebesség)sebesség)

Hőkezelési eljárások csoportosítása:Hőkezelési eljárások csoportosítása: lágyító hőkezeléseklágyító hőkezelések

- keménység csökkentés - keménység csökkentés - feszültség csökkentés,- feszültség csökkentés,- ridegség csökkentés - ridegség csökkentés - lágyítás,- lágyítás,- alakíthatóság növelése - alakíthatóság növelése - normalizálás.- normalizálás.

keményítő hőkezelésekkeményítő hőkezelések- keménység növelése - keménység növelése - edzés,- edzés,- kopásállóság növelése - kopásállóság növelése - felületi edzés,- felületi edzés,- nyúlás csökkentése,- nyúlás csökkentése,- alakíthatóság csökkentése.- alakíthatóság csökkentése.

szívósságnövelő hőkezelésekszívósságnövelő hőkezelések- szakítószilárdság növelése - nemesítés,- szakítószilárdság növelése - nemesítés,- nyúlás csak kicsit csökken.- nyúlás csak kicsit csökken.

különleges hőkezelésekkülönleges hőkezelések különleges tulajdonság elérése – pl.: különleges tulajdonság elérése – pl.: alitálás.alitálás.

Lágyító hőkezelések:

•Feszültségcsökkentő hőkezelések:

500-600 C, 1-2 óra, kemencében hűtés

•Lágyítás:

680-780 C,4-8 óra, kemencében, sósfürdőben, 600 C alatti áramlás mentes levegőn történő hűtés

•Normalizálás:

830-900 C (GSE vonal fölé), 20-40 perc, kemencében vagy áramlásmentes levegőn

Keményítő hőkezelések:

•edzés + megeresztés:

800-1000 C (kemencében vagy lépcsőzetesen), teljes keresztmetszetre, gyors hűtés (vízben)

Saját meleggel, 160-250 C hőmérsékletű olajban főzik

Szívósságot növelő hőkezelés:Szívósságot növelő hőkezelés:Nemesítés:Nemesítés: kétszer hevítik: kétszer hevítik:1.1. A munkadarab anyagára jellemző edzési hőmérsékletre, A munkadarab anyagára jellemző edzési hőmérsékletre,

teljes áthevülésig, gyors hűtés (vízben vagy olajban),teljes áthevülésig, gyors hűtés (vízben vagy olajban),2.2. 450-650 C megeresztési hőmérsékletre, teljes áthevülésig, 450-650 C megeresztési hőmérsékletre, teljes áthevülésig,

lassú hűtés (kemencében).lassú hűtés (kemencében).

Különleges hőkezelések:Különleges hőkezelések:Pl.: Pl.: Alitálás: Alitálás: 850-1100 C-ra hevítik alumínium (alumínium-oxid vagy 850-1100 C-ra hevítik alumínium (alumínium-oxid vagy

alumínium-klorid) porral együtt dobozban, 8-12 óra,alumínium-klorid) porral együtt dobozban, 8-12 óra,0,1-1 mm Al-val telített réteg alakul ki, hőálló, rideg (900-1000 0,1-1 mm Al-val telített réteg alakul ki, hőálló, rideg (900-1000

C-on izzítással csökkenthető).C-on izzítással csökkenthető).

KéregedzésekKéregedzések

1. 1. lángedzéslángedzésvilágítógáz – levegő – oxigén vagy acetilén – oxigén világítógáz – levegő – oxigén vagy acetilén – oxigén szúrólánggal hevítik a felületetszúrólánggal hevítik a felületetrétegvastagság 1,5 – 2mm – fokozatos átmenetrétegvastagság 1,5 – 2mm – fokozatos átmenetolcsó, de bonyolult darabokra nem alkalmazható.olcsó, de bonyolult darabokra nem alkalmazható.

2. 2. indukciós edzésindukciós edzésnagyfrekvenciás áram – skin hatás alapján,nagyfrekvenciás áram – skin hatás alapján,a kéregvastagság az alkalmazott frekvencia függvénye,a kéregvastagság az alkalmazott frekvencia függvénye,2 – 3mm2 – 3mm 2,5 – 10kHz2,5 – 10kHz0,2 – 2mm0,2 – 2mm 400 – 500kHz400 – 500kHzhűtés: hűtőfolyadékba mártás v. permetezés.hűtés: hűtőfolyadékba mártás v. permetezés.

3. 3. betétedzésbetétedzés cementáláscementálás –kéreg C tartalmának növelése (0,2%-nál kisebb –kéreg C tartalmának növelése (0,2%-nál kisebb

C tartalmú acélok is!)C tartalmú acélok is!) edzés,edzés, megeresztés.megeresztés.

alkalmazott közeg szerint lehet:alkalmazott közeg szerint lehet:

- szilárd közegben: C tartalmú anyagban dobozzal együtt - szilárd közegben: C tartalmú anyagban dobozzal együtt hevítik 850-950 hevítik 850-950 ooC-ra C-ra →0,1mm/óra,→0,1mm/óra,

- folyékony közegben (cianidálás): nátriumcianid, folyékony közegben (cianidálás): nátriumcianid, nátriumkarbonát, nátriumklorid ömledéke, 830-870 nátriumkarbonát, nátriumklorid ömledéke, 830-870 ooC 0,3-C 0,3-0,4mm/1-2óra,0,4mm/1-2óra,

- gáznemű közegben: szénmonoxid, metán, propán, bután gáznemű közegben: szénmonoxid, metán, propán, bután gáz, 850-950 gáz, 850-950 ooC.C.

• nitridálásnitridálás (nitrálás) (nitrálás)

termokémiai kezelés, amelynek során bizonyos termokémiai kezelés, amelynek során bizonyos elemeket pl.: nitrogént, bórt, vanádiumot elemeket pl.: nitrogént, bórt, vanádiumot diffundáltatnak be, a nitrálásnak különös jelentősége diffundáltatnak be, a nitrálásnak különös jelentősége van,van,a munkadarab felületébe nitrogén diffundál, nitrideket a munkadarab felületébe nitrogén diffundál, nitrideket képez képez → nő a felületi réteg keménysége→ nő a felületi réteg keménységealacsony hőmérsékletű hőkezelés,alacsony hőmérsékletű hőkezelés,acélban nitridképző elemek szükségesek (pl.: Al, Cr, acélban nitridképző elemek szükségesek (pl.: Al, Cr, Mn, stb.),Mn, stb.),500-550 500-550 ooC nitrálódoboz (ammónia gáz – ezen a C nitrálódoboz (ammónia gáz – ezen a hőmérsékleten bomlik); 1-2 óra alatt kemény, hőmérsékleten bomlik); 1-2 óra alatt kemény, kopásálló réteg alakul ki.kopásálló réteg alakul ki.

Acélok Acélok (vas-szén ötvözet, 2,06s%-nál kisebb széntartalom – (vas-szén ötvözet, 2,06s%-nál kisebb széntartalom – kovácsolható)kovácsolható)

Az acélok tulajdonságai ötvözőelemekkel befolyásolhatók.Az acélok tulajdonságai ötvözőelemekkel befolyásolhatók.

Az ötvözőelemek a vassal általában szilárdoldatot alkotnak:Az ötvözőelemek a vassal általában szilárdoldatot alkotnak: ferritben jól oldódnak: ferritben jól oldódnak:

Cr, Al, Ti , Ta, Si, Mo, V, WCr, Al, Ti , Ta, Si, Mo, V, W austenitben jól oldódnak: austenitben jól oldódnak:

Ni, C, Co, Mn, NNi, C, Co, Mn, N

Vas-alapú szerkezeti anyagok (acélok) szabványos jelölése:Vas-alapú szerkezeti anyagok (acélok) szabványos jelölése:

ötvözetlen acél (szénacél)ötvözetlen acél (szénacél) – kisebb mennyiségben – kisebb mennyiségben tartalmazhatnak egyéb elemekettartalmazhatnak egyéb elemeket- megnevezés szakítószilárdság szerint - megnevezés szakítószilárdság szerint (kp/mm(kp/mm22~~10 10 N/mmN/mm22))

jele: A +szakítószilárdságjele: A +szakítószilárdság pl.: A 37pl.: A 37- megnevezés széntartalom szerint (hőkezelhetők)- megnevezés széntartalom szerint (hőkezelhetők)

jele: C +100xCtart.s%-banjele: C +100xCtart.s%-ban pl.: C 45pl.: C 45 gyengén ötvözött acélgyengén ötvözött acél – ötvözőelem tartalom – ötvözőelem tartalom << 5s% 5s%

jele: 100xCtart.s% + ötvözőelem x szorzójele: 100xCtart.s% + ötvözőelem x szorzópl.: 13CrMo44 (0,13%C, 1%Cr, 0,4%Mo)pl.: 13CrMo44 (0,13%C, 1%Cr, 0,4%Mo)

erősen ötvözött acélokerősen ötvözött acélok - - ötvözőelem tartalom ötvözőelem tartalom >> 5s% 5s%jele: X +100xCtart.s% + ötv.tart.%jele: X +100xCtart.s% + ötv.tart.%pl.: X10CrNi188 (0,1%C, 18%Cr, 8%Ni)pl.: X10CrNi188 (0,1%C, 18%Cr, 8%Ni)

ÖntöttvasÖntöttvasA 2,06s%-nál több szenet tartalmazó ötvözet az öntöttvas, A 2,06s%-nál több szenet tartalmazó ötvözet az öntöttvas,

utókezelés nélkül utókezelés nélkül nem kovácsolhatónem kovácsolható..

Felhasználási területük szerint:Felhasználási területük szerint:

Lemezgrafitos öv.:Lemezgrafitos öv.:

rideg, rosszul alakítható, kis szakítószilárdság,rideg, rosszul alakítható, kis szakítószilárdság,

jó rezgéscsillapító, jó csúszási tulajdonságok, nagy jó rezgéscsillapító, jó csúszási tulajdonságok, nagy nyomószilárdság (3-4-szer nagyobb mint a húzószil.)nyomószilárdság (3-4-szer nagyobb mint a húzószil.)

alkalmazás: motorblokk, hajtóműház, stb.alkalmazás: motorblokk, hajtóműház, stb.

Gömbgrafitos:Gömbgrafitos:

hidegen korlátozottan alakítható,hidegen korlátozottan alakítható,

szilárdsága az acéléhoz hasonló, szívóssága jó, melegen szilárdsága az acéléhoz hasonló, szívóssága jó, melegen alakítható,alakítható,

alkalmazás: hajtórúd, fogaskerék, dugattyú, fékbetét, stb.alkalmazás: hajtórúd, fogaskerék, dugattyú, fékbetét, stb.

Temperöntvény:Temperöntvény: temperálással szívóssá tett öntöttvas temperálással szívóssá tett öntöttvashőkezelés: 980-1060 hőkezelés: 980-1060 ooC C → acéléhoz hasonló tulajdonságok → acéléhoz hasonló tulajdonságok (szívós, kovácsolható, forgácsolható),(szívós, kovácsolható, forgácsolható),összetétel, temperálás módja alapján (törésfelület):összetétel, temperálás módja alapján (törésfelület):- fehér temperöntvény: kulcsok, csavarok, szorítók, - fehér temperöntvény: kulcsok, csavarok, szorítók, futóműalkatrészek,futóműalkatrészek,- fekete temperöntvény: hajtóműházak, fékdobok, - fekete temperöntvény: hajtóműházak, fékdobok, forgattyústengelyek.forgattyústengelyek.

Kéregöntvény:Kéregöntvény:felületi réteg fehér – kemény, magja szürke – szívós,felületi réteg fehér – kemény, magja szürke – szívós,mangánbeötvözéssel és hirtelen hűtéssel (nagy igénybevételű mangánbeötvözéssel és hirtelen hűtéssel (nagy igénybevételű felület, mag-szívósság)felület, mag-szívósság)alkalmazás: kotrókanalak, kőzettörőlapok, vezetősínek.alkalmazás: kotrókanalak, kőzettörőlapok, vezetősínek.

Nem-vasalapú szerkezeti anyagokNem-vasalapú szerkezeti anyagok

sűrűségük alapján:sűrűségük alapján: könnyű fémek: könnyű fémek: ρρ<<4,5 4,5

kg/dmkg/dm33

pl.: Al, Mg, Be, Ti,pl.: Al, Mg, Be, Ti, nehézfémek: nehézfémek: ρρ>>4,5 kg/dm4,5 kg/dm33

pl.: Cu, Ni, Zn, Pb, Sn,pl.: Cu, Ni, Zn, Pb, Sn, nemes fémek nemes fémek

pl.: Au, Ag, Pt.pl.: Au, Ag, Pt.

KönnyűfémekKönnyűfémek

AlumíniumAlumínium (Al) (Al) ρρ=2,7kg/dm=2,7kg/dm33, T, Tolvolv=660=660ooC, C,

σσBB=9-12kp/mm=9-12kp/mm22 öntve, öntve, σσBB=15-23kp/mm=15-23kp/mm22 hengerelve hengerelve

előállítása: a Föld 7%-a alumínium vegyületelőállítása: a Föld 7%-a alumínium vegyület

1. bauxit → timföld (kémiai eljárás)1. bauxit → timföld (kémiai eljárás)

savas vagy lúgos eljárás: vízben oldható vegyületté alakítják savas vagy lúgos eljárás: vízben oldható vegyületté alakítják az alumíniumoxidot (bauxit + sav vagy lúg), a Bauer-féle az alumíniumoxidot (bauxit + sav vagy lúg), a Bauer-féle eljárás – 90%-a a világ timföldgyártásának.eljárás – 90%-a a világ timföldgyártásának.

2. olvadékelektrolízis2. olvadékelektrolízis

megolvasztott timföldből – egyenáram, megolvasztott timföldből – egyenáram,

negatív sarok – fém Al válik ki (+ion),negatív sarok – fém Al válik ki (+ion),

pozitív sarkon – oxigén (CO v. COpozitív sarkon – oxigén (CO v. CO22),),

(4t bauxit → 2t timföld → 1t 99,5-99,9% Al (4t bauxit → 2t timföld → 1t 99,5-99,9% Al

+ 16000-18000kWh)+ 16000-18000kWh)

tulajdonságai:tulajdonságai:

erősen elektropozitív erősen elektropozitív →→ könnyen oxidálódik, de Al könnyen oxidálódik, de Al22OO33 jól jól

tapad, véd (oxidációtól, szénsavtól, sósavtól, stb.)tapad, véd (oxidációtól, szénsavtól, sósavtól, stb.) hőt, villamos áramot jól vezeti (ha tiszta)hőt, villamos áramot jól vezeti (ha tiszta) technológiai tulajdonságaitechnológiai tulajdonságai

jól kovácsolható, hengerelhető (melegen-lágy marad, hidegen-kemény-jól kovácsolható, hengerelhető (melegen-lágy marad, hidegen-kemény-500500ooC-on kiizzítva visszanyeri), dróttá húzható,C-on kiizzítva visszanyeri), dróttá húzható,

rugalmassága kicsi – maradó alakváltozás – ötvözik,rugalmassága kicsi – maradó alakváltozás – ötvözik, sűrűn folyós, erősen zsugorodik – öntés: minél gyorsabban hűl, annál sűrűn folyós, erősen zsugorodik – öntés: minél gyorsabban hűl, annál

tömörebb fémformákba, kokillákba öntik → finomabb szemcse; lassan tömörebb fémformákba, kokillákba öntik → finomabb szemcse; lassan hűl → durva kristályok,hűl → durva kristályok,

kovácsolt, hengerelt – a hengerlés irányába rostos szerkezetű, selymes kovácsolt, hengerelt – a hengerlés irányába rostos szerkezetű, selymes fényű.fényű.

ötvözetei:ötvözetei: önthető (Al-Si, Al-Cu, Al-Cu-Ni, Al-Mg)önthető (Al-Si, Al-Cu, Al-Cu-Ni, Al-Mg) alakíthatóalakítható

nemesíthető (Al-Cu-Mg, Al-Mg-Zn, Al-Cu-Ni-Al-nemesíthető (Al-Cu-Mg, Al-Mg-Zn, Al-Cu-Ni-Al-Mg-Si),Mg-Si),

nem nemesíthető (Al-Mg, Al-Mg-Mn, Al-Mn)nem nemesíthető (Al-Mg, Al-Mg-Mn, Al-Mn)

alkalmazások:alkalmazások:gépkocsi-, repülőgépipar, építőipar (nyílászárók), gépkocsi-, repülőgépipar, építőipar (nyílászárók), műszeripar, háztartás, vegyipar, élelmiszeripar műszeripar, háztartás, vegyipar, élelmiszeripar (korrózió-álló), nyújtható – fóliák, elektronika – (korrózió-álló), nyújtható – fóliák, elektronika – kondenzátor fegyverzet, serleg, műszerház – kondenzátor fegyverzet, serleg, műszerház – lágyalumínium, mélyhúzható.lágyalumínium, mélyhúzható.

MagnéziumMagnézium (Mg) (Mg) TTolvolv=650=650ooC, C,

ρρ=1,74kg/dm=1,74kg/dm33, legkisebb a szilárd fémek között;, legkisebb a szilárd fémek között;

könnyen forgácsolható,könnyen forgácsolható, vékony védőréteg, de kell a korrózióvédelem!vékony védőréteg, de kell a korrózióvédelem!

ötvözőelemei: Al, Zn, Mn, újabban: Si, Zr, Thötvözőelemei: Al, Zn, Mn, újabban: Si, Zr, Th növelik szilárdságát,növelik szilárdságát, csökkentik bemetszési érzékenységét,csökkentik bemetszési érzékenységét, növelik korrózióállóságát.növelik korrózióállóságát.

Az Al-ötvözethez képest:Az Al-ötvözethez képest:

előnyük:előnyük: fajsúlyuk lényegesen kisebb,fajsúlyuk lényegesen kisebb, dinamikus igénybevételeknek jobban ellenáll (nagy maradó dinamikus igénybevételeknek jobban ellenáll (nagy maradó

igénybevétel után törik),igénybevétel után törik), kitűnően forgácsolható – de könnyen gyullad!kitűnően forgácsolható – de könnyen gyullad!

hátrányuk:hátrányuk: korrózióállóságuk gyenge,korrózióállóságuk gyenge, rosszabbak az öntészeti tulajdonságaik, a vezetőképességük, rosszabbak az öntészeti tulajdonságaik, a vezetőképességük,

hővezetőségük,hővezetőségük, olvadt állapotban gyúlékony.olvadt állapotban gyúlékony.

felhasználási területük: felhasználási területük: repülőgépipar (ajtók, pilótafülke), repülőgépipar (ajtók, pilótafülke), gépkocsigyártás, műszer-készülékgyártás, fényképezőgép házak, gépkocsigyártás, műszer-készülékgyártás, fényképezőgép házak, távcsőfoglalatok, stb.távcsőfoglalatok, stb.

Titán(Ti)Titán(Ti) ρρ=4,51kg/dm=4,51kg/dm33

A Földkéregben előforduló negyedik leggyakoribb fém!A Földkéregben előforduló negyedik leggyakoribb fém!

tulajdonságai:tulajdonságai: vegytiszta titán szilárdsága az acéléhoz hasonló,vegytiszta titán szilárdsága az acéléhoz hasonló, nagy oxigénaffinitás – oxidréteg – korrózióálló, nagy oxigénaffinitás – oxidréteg – korrózióálló, védőgázban, vákuumban jól hegeszthető,védőgázban, vákuumban jól hegeszthető, jól alakítható,jól alakítható, lengő – melegszilárdsága nagy.lengő – melegszilárdsága nagy.

alkalmazás: alkalmazás: repülőgép- és rakétatechnika, kémiai berendezések repülőgép- és rakétatechnika, kémiai berendezések (hőcserélők, elektródok), hajóépítés (tengervíz-álló alkatrészek), orvosi (hőcserélők, elektródok), hajóépítés (tengervíz-álló alkatrészek), orvosi technika (biokompatibilis implantációk).technika (biokompatibilis implantációk).

NehézfémekNehézfémek

Réz (Cu)Réz (Cu) ρρ=8,92 kg/m=8,92 kg/m33

Tulajdonságai: Tulajdonságai:

- jól alakítható,- jól alakítható,

- kiváló villamos- és hővezető,- kiváló villamos- és hővezető,

- jó korrózióálló,- jó korrózióálló,

- jól hegeszthető, forrasztható,- jól hegeszthető, forrasztható,

- hevítés hatására – hidrogén betegség.- hevítés hatására – hidrogén betegség.

Ötvözetei:Ötvözetei:

Sárgaréz:Sárgaréz: Cu-Zn ötvözet Cu-Zn ötvözet

ZnZn<<30s% hidegen jól alakítható, rosszul forgácsolható,30s% hidegen jól alakítható, rosszul forgácsolható,

Zn≈46-50s% melegen jól alakítható, jól forgácsolható.Zn≈46-50s% melegen jól alakítható, jól forgácsolható.

különleges sárgarezek: különleges sárgarezek:

- Ni v. Al szilárdság, keménység, szemcsefinomság javítására,- Ni v. Al szilárdság, keménység, szemcsefinomság javítására,

- Mn, Sn melegszilárdság, tengervízállóság javítására.- Mn, Sn melegszilárdság, tengervízállóság javítására.

Új ezüst (alpakka):Új ezüst (alpakka): Cu-Zn-Ni Cu-Zn-Ni

jó rugalmas tulajdonságok, korróziós tulajdonságokjó rugalmas tulajdonságok, korróziós tulajdonságok

alkalmazás: membránanyag (szilfonmembránok is!)alkalmazás: membránanyag (szilfonmembránok is!)

Bronzok:Bronzok: 60 %-nál több rezet tartalmazó ötvözetek60 %-nál több rezet tartalmazó ötvözetek

ón-, alumínium-, ólom-, nikkel-, mangán-, berilliumbronzok,ón-, alumínium-, ólom-, nikkel-, mangán-, berilliumbronzok,

korrózióállóság és rugalmas tulajdonságok javulnak.korrózióállóság és rugalmas tulajdonságok javulnak.

Alkalmazás:Alkalmazás:

- elektrotechnika (kábelek, huzalok, ellenállások, villanymotorok - elektrotechnika (kábelek, huzalok, ellenállások, villanymotorok kommutátor lemezei, pontheg. elektródák),kommutátor lemezei, pontheg. elektródák),

- sárgaréz (esztergált alkatrészek, Zn mélyhúzott alkatrészek),- sárgaréz (esztergált alkatrészek, Zn mélyhúzott alkatrészek),

- új ezüst: híradástechnika – relérugók, membránok,- új ezüst: híradástechnika – relérugók, membránok,

- bronz: tribotechnika (csúszócsapágyak, csigakerekek, kavitációs - bronz: tribotechnika (csúszócsapágyak, csigakerekek, kavitációs és eróziós igénybevételű alkatrészek).és eróziós igénybevételű alkatrészek).

Nikkel (Ni)Nikkel (Ni) ρρ=8,85 kg/m=8,85 kg/m33

Tulajdonságai:Tulajdonságai:- jól alakítható,- jól alakítható,- jó szívósságú,- jó szívósságú,- korrózióálló,- korrózióálló,- 360 C Curie pontig ferromágneses,- 360 C Curie pontig ferromágneses,- kén bediffundálásával szemben érzékeny - kén bediffundálásával szemben érzékeny (hidegalakítás során hajlamos a felszakadásra, (hidegalakítás során hajlamos a felszakadásra, melegalakításkor, hegesztéskor a melegszakadásra, melegalakításkor, hegesztéskor a melegszakadásra, ún. kristályhatár ridegség)ún. kristályhatár ridegség)

Ötvözetei:Ötvözetei:

Ni-CuNi-Cu minden arányban ötvözhető minden arányban ötvözhető alakítható: öntéssel, forgácsolással, forgácsmentes alakítással, alakítható: öntéssel, forgácsolással, forgácsmentes alakítással, forrasztható, hegeszthető,forrasztható, hegeszthető,30% Cu tartalmú ötvözetei korrózióállóak,30% Cu tartalmú ötvözetei korrózióállóak,

Ni-CrNi-Cr max. 20% Cr tartalom növekszik a max. 20% Cr tartalom növekszik apasszíválódási képesség, revementesség, melegszilárdság.passzíválódási képesség, revementesség, melegszilárdság.

Ni-FeNi-Fe 29-75s% Ni tartalom 29-75s% Ni tartalom mágnesesen lágy, nagy permeabilitás,mágnesesen lágy, nagy permeabilitás,

Fe-Ni-CoFe-Ni-Co mágnesesen kemény, nagy mágnesezhetőség. mágnesesen kemény, nagy mágnesezhetőség.

Alkalmazás:Alkalmazás:

Ni-alapúNi-alapú: nagy hőállóság – belsőégésű motorok : nagy hőállóság – belsőégésű motorok szelepei, repülőgépek turbinalapátjai, vegyi üzemek szelepei, repülőgépek turbinalapátjai, vegyi üzemek berendezései, atomreaktorok,berendezései, atomreaktorok,

Ni-Fe:Ni-Fe: elektrotechnika – termoelemek, precíziós elektrotechnika – termoelemek, precíziós ellenállások.ellenállások.

Cink (Zn)Cink (Zn) ρρ=7,14 kg/dm=7,14 kg/dm3 3 MÉRGEZŐ!!!MÉRGEZŐ!!!Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- jó önthető, jók az öntési tulajdonságai,- jó önthető, jók az öntési tulajdonságai,

- anizotróp alakítási tulajdonságok, - anizotróp alakítási tulajdonságok,

- kitűnő légköri korrózióállóság.- kitűnő légköri korrózióállóság.

Ötvözetei:Ötvözetei:

- finomhorgany (99,9-99,5% Zn) – jól önthető,- finomhorgany (99,9-99,5% Zn) – jól önthető,

- 3,5-6% Al, 1,6% Cu – szilárdsága nő,- 3,5-6% Al, 1,6% Cu – szilárdsága nő,

- 0,05% Mg – megakadályozza a kristályközi korróziót.- 0,05% Mg – megakadályozza a kristályközi korróziót.

Alkalmazás:Alkalmazás:

- acél tüzi-horganyozása,- acél tüzi-horganyozása,

- általános gépgyártás,- általános gépgyártás,

- építőipar – ereszcsatorna, csatornák.- építőipar – ereszcsatorna, csatornák.

Ón (Sn)Ón (Sn) ρρ=7,28 kg/dm=7,28 kg/dm33

Tulajdonságai:Tulajdonságai:- gyenge savakkal, lúgokkal szemben ellenáll,- gyenge savakkal, lúgokkal szemben ellenáll,- alacsony újrakristályosodási hőmérséklet (13,2 C alatt - alacsony újrakristályosodási hőmérséklet (13,2 C alatt gyémántrácsú, 161 C-ig tetragonális, magasabb hőmérsékleten gyémántrácsú, 161 C-ig tetragonális, magasabb hőmérsékleten rombos szerkezetű), rombos szerkezetű), – – hidegalakításnál nincs felkeményedés,hidegalakításnál nincs felkeményedés,– – nagy szakadási nyúlás.nagy szakadási nyúlás.

Ötvözetei:Ötvözetei:- 80% Sn, 12% Sb, 7% Cu, 1% Pb – csapágyfémek,- 80% Sn, 12% Sb, 7% Cu, 1% Pb – csapágyfémek,- Sn-Pb forraszanyag.- Sn-Pb forraszanyag.

Alkalmazás: Alkalmazás: - ónötvözetek –tribotechnika,- ónötvözetek –tribotechnika,- szereléstechnológia – forrasztás,- szereléstechnológia – forrasztás,- használati tárgyak korrózióvédelme.- használati tárgyak korrózióvédelme.- SnO - üvegfelületre felvíve - folyadékkristályos kijelzők.- SnO - üvegfelületre felvíve - folyadékkristályos kijelzők.

Ólom (Pb):Ólom (Pb): ρρ=11,34 kg/dm=11,34 kg/dm33 MÉRGEZŐ!!!MÉRGEZŐ!!!Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- jól alakítható,- jól alakítható,

- jól önthető,- jól önthető,

- jól hegeszthető, forrasztható,- jól hegeszthető, forrasztható,

- kénsavval szemben állékony – ólomszulfát nem oldható! - - kénsavval szemben állékony – ólomszulfát nem oldható! - nagy tömegszám - sugár védelem (nagy tömegszám - sugár védelem (γγ-sugárzás)!-sugárzás)!

Ötvözetei:Ötvözetei:

Sb, Sn, As – növelik a szilárdságot és a korrózióállóságot.Sb, Sn, As – növelik a szilárdságot és a korrózióállóságot.

Alkalmazás:Alkalmazás:

- gépkocsiipar (akkumulátor elektródák),- gépkocsiipar (akkumulátor elektródák),

- elektrotechnika – ólom kábelköpenyek,- elektrotechnika – ólom kábelköpenyek,

- vegyipar – tiszta állapotban.- vegyipar – tiszta állapotban.

NemesfémekNemesfémek

Arany (Au):Arany (Au): ρρ=19,3 kg/dm=19,3 kg/dm33

Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- lágy, rendkívül nyújtható, aranyfüst (0,0001mm),- lágy, rendkívül nyújtható, aranyfüst (0,0001mm),

- vegytiszta arany nem oxidálódik,- vegytiszta arany nem oxidálódik,

- harmadik legjobb villamosvezető (ezüst és réz után),- harmadik legjobb villamosvezető (ezüst és réz után),

- savaknak és lúgoknak ellenáll (királyvíz – sósav, salétromsav - savaknak és lúgoknak ellenáll (királyvíz – sósav, salétromsav keveréke – oldja!),keveréke – oldja!),

Ötvözetei:Ötvözetei:

szilárdsága növelhető Cu és Ag ötvöző-anyaggal.szilárdsága növelhető Cu és Ag ötvöző-anyaggal.

Alkalmazás: Alkalmazás:

- állami pénzkiadás fedezete, ékszerek, - állami pénzkiadás fedezete, ékszerek,

- kisteljesítményű érintkezők, IC-k belső bekötései.- kisteljesítményű érintkezők, IC-k belső bekötései.

Ezüst (Ag):Ezüst (Ag): ρρ=10,5 kg/dm=10,5 kg/dm33

Tulajdonságai:Tulajdonságai:- a legjobb villamos és hővezető fém, fajlagos vezetőképessége - a legjobb villamos és hővezető fém, fajlagos vezetőképessége 62,7.1062,7.1066 S/m, S/m,- erősen nyújtható, huzalhúzásra alkalmas,- erősen nyújtható, huzalhúzásra alkalmas,- jól kovácsolható,- jól kovácsolható,- réznél lágyabb, aranynál keményebb fém,- réznél lágyabb, aranynál keményebb fém,- salétromsav szobahőmérsékleten, kénsav csak magasabb - salétromsav szobahőmérsékleten, kénsav csak magasabb hőmérsékleten oldja,hőmérsékleten oldja,- kénhidrogének jelenlétében a felületén ezüstszulfid keletkezik.- kénhidrogének jelenlétében a felületén ezüstszulfid keletkezik.

Alkalmazás:Alkalmazás:- érmek anyaga, ékszerek, ötvöző-anyag,- érmek anyaga, ékszerek, ötvöző-anyag,- elektrotechnika – érintkező-anyag,- elektrotechnika – érintkező-anyag,- vegyipar – katalizátorok anyaga,- vegyipar – katalizátorok anyaga,- film- és fotóipar.- film- és fotóipar.

Platina (Pt):Platina (Pt): ρρ=21,37 kg/dm=21,37 kg/dm33

Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- villamos vezetőképessége gyenge,- villamos vezetőképessége gyenge,

- melegszilárdsága nagy,- melegszilárdsága nagy,

- csak a királyvíz oldja, vegyi ellenálló-képessége nagy,- csak a királyvíz oldja, vegyi ellenálló-képessége nagy,

- 0,0025mm-es lemezekké, - 0,0025mm-es lemezekké, ΦΦ0,015mm-es huzalokká 0,015mm-es huzalokká alakítható.alakítható.

Alkalmazás: Alkalmazás:

- kémiai folyamatok katalizátora,- kémiai folyamatok katalizátora,

- vegyipari berendezések anyaga,- vegyipari berendezések anyaga,

- elektrotechnika – korróziómentes érintkezők, ellenállás-- elektrotechnika – korróziómentes érintkezők, ellenállás-hőmérők, termoelemek,hőmérők, termoelemek,

- üvegbeágyazott huzalok (hőtágulásuk hasonló).- üvegbeágyazott huzalok (hőtágulásuk hasonló).

Szervetlen nem-fémes szerkezeti anyagokSzervetlen nem-fémes szerkezeti anyagok

Szervetlen természetes anyagokSzervetlen természetes anyagok

Kőzetek:Kőzetek: külső földkéreg kristályos vagy amorf külső földkéreg kristályos vagy amorf ásványainak keveréke.ásványainak keveréke.

Keletkezésük alapján:Keletkezésük alapján:- magmás kőzetek (gránit, andezit, bazalt),- magmás kőzetek (gránit, andezit, bazalt),- üledékes kőzetek (gipsz, mészkő, dolomit, tufa),- üledékes kőzetek (gipsz, mészkő, dolomit, tufa),- metamorf kőzetek (márvány, kvarcit).- metamorf kőzetek (márvány, kvarcit).

Gyémánt, grafitGyémánt, grafit

Gyémánt:Gyémánt:

Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- rendkívül kemény (10.000HV),- rendkívül kemény (10.000HV),

- magas olvadáspont (4100 C),- magas olvadáspont (4100 C),

- nagy fajlagos ellenállás,- nagy fajlagos ellenállás,

- kiváló kémiai ellenállóképesség.- kiváló kémiai ellenállóképesség.

Alkalmazása: Alkalmazása:

- nagyteljesítményű vágószerszámok éle,- nagyteljesítményű vágószerszámok éle,

- miniatűr csapágyak anyaga,- miniatűr csapágyak anyaga,

- üvegmegmunkálás szerszámanyaga.- üvegmegmunkálás szerszámanyaga.

Grafit kristályszerkezete

Gyémánt kristályszerkezete

Grafit:Grafit:Tulajdonságai:Tulajdonságai:

- szilárdsága, sűrűsége kisebb a gyémánténál,- szilárdsága, sűrűsége kisebb a gyémánténál,- grafitrácsok rétegei nyíró igénybevétel hatására - grafitrácsok rétegei nyíró igénybevétel hatására egymáshoz képest könnyen elcsúsznak.egymáshoz képest könnyen elcsúsznak.

Alkalmazás:Alkalmazás:- kenőanyag (magas hőmérsékleten is!),- kenőanyag (magas hőmérsékleten is!),- atomreaktorokban – fékező, lassító anyag,- atomreaktorokban – fékező, lassító anyag,- elektrotechnika – kollektorok.- elektrotechnika – kollektorok.