1) PRINCIP VÝROBY SUROVÉHO ŽELEZA (ZÁKLADNÍ SUROVINY, VYSOKÁ PEC)

1) PRINCIP VÝROBY SUROVÉHO ŽELEZA (ZÁKLADNÍ SUROVINY, VYSOKÁ PEC)  

 

  

   



výroba ze železných rud v hutích rudy obsahují:  magnetovec (magnetit) – Fe3O4 (55 – 56% Fe)  hematit (krevel) – FeO3 (30 – 65% Fe)  limonit (hnědel) – Fe2O3 · H2O (30 – 40% Fe)  siderit (ocelek) – FeCO3 (25 – 40% Fe) palivo je metalurgický koks (obsahuje asi 90% C) struskotvorné látky:  vápenec (CaCO3)  dolomitický vápenec - CaMg(CO3)2 do spodní části se vhání předehřátý vzduch na 1 000 – 1 300°C struska a roztavené železo se vypouštějí každé 2 hodiny v pásmu nižších teplot se železné rudy redukují CO nepřímou redukcí  3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2  Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2  FeO + CO → Fe + CO2  (CO2 se ihned redukuje uhlíkem na CO, který znova redukuje rudu) v omezené míře přímou redukcí uhlíkem (stoupá spotřeba koksu)  FeO + C = Fe + CO CO a C v koksu jsou základní redukční látky ve vysoké peci mimo nerosty obsahují rudy příměsi – hlušiny při výrobě reagují oxidy železa s CO a uhlíkem ve vysoké peci. Vysoká pec se nepřetržitě automaticky plní vrstvami koksu, železné rudy a vápence. Spalováním koksu se v dolní části vysoké pece dosahuje teploty 1 700 – 1 900°C. Struska i roztavené železo se z vysoké pece vypouštějí zvlášť, přibližně každé 2 h. Hutníci mluví o odpichu železa a strusky. Surové železo (litina) obsahuje různé přísady (C, Si, P, Mn,…), vyznačuje se velkou pevností a stálostí na vzduchu, je však křehké a není kujné. (odlévají se z něj potrubí, kotle, topná tělesa)

2) 

VÝROBA OCELI ZE SUROVÉHO ŽELEZA (VYSVĚTLIT POJMY: ZKUJŇOVÁNÍ, DESOXIDACE A ROZDĚLENÍ OCELÍ DLE ZPŮSOBU DESOXIDACE)

surové železo se dále zpracovává v kyslíkovém konvertoru. Mění se chem. sl. sur. Fe – snižuje se obsah C, Si, P, S a upravuje obsah Mn Zkujňování:  cíl procesu:  odstranit ze surového železa a ocelového odpadu nežádoucí příměsové prvky (C, Mn, Si, P, S) v takové míře, aby vyrobená ocel měla požadované mechanické a technické vlastnosti  Odstranění nežádoucích prvků ze vsázky se děje jejich oxidací.  Oxidačním činidlem je FeO (přidává se ve formě rudy do vsázky, nebo vzniká oxidací vsázky během tavení). Produkty oxidace jsou buď plynné (CO), nebo jako oxidy přecházejí do strusky a se struskou jsou odstraněny.  FeO oxiduje nežádoucí součásti vsázky:  uhlík: FeO + C → Fe + CO (CO probublává = uhlíkový var)  křemík: 2FeO + Si → 2Fe + SiO2 → do strusky  mangan: FeO + Mn → Fe + MnO → do strusky Desoxidace

   

děj, při kterém zastavujeme uhlíkový var prostřednictvím přidání prvků. které mají vyšší příbuznost k O než má Fe (Pokud nesnížíme desoxidací obsah FeO dostatečně hluboko, proběhne při poklesu teploty reakce: FeO + C → Fe + CO → uhlíkový var) uskutečňuje se přidáním FeMn (feromangan), FeSi (ferosilicium) a Al do lázně konečné složení oceli se v tavícím procesu dále upravuje přísadou legujících prvků ve formě feroslitin CO v tuhnoucí tavenině probublává v počátku tuhnutí do atmosféry. Po ztuhnutí zůstává uzavřen v oceli a tvoří bubliny. Podle toho, jak hluboko je snížen v oceli obsah FeO, rozdělujeme tvářené oceli na:  uklidněné  zcela zastavena uhlíková reakce  neuklidněné  vyrábí se bez desoxidace nebo jen s velmi omezenou desoxidací  polouklidněné  desoxidační činidlo není dostatečně silné  (vzniknou přerušením varu před ukončením reakce uhlíku s kyslíkem (mechanicky zvýšením tlaku, nebo chemicky přísadou silnějších dezoxidačních prvků, popř. oběma těmito postupy))

3)

DEFINUJTE OCEL

ocel dle ČSN EN 10020  slitina Fe a C, která obsahuje maximálně 2% C  hmotnostní podíl Fe je větší, jak kteréhokoliv jiného prvku  slitina obsahuje i jiné prvky (ocel je polykomponentní)

4)     



KRITÉRIA ROZDĚLENÍ PRVKŮ VE SLITINÁCH Fe + C

prvky doprovodné – ze surovin používaných k výrobě (přecházejí do ocelí a litin v různých fázích výroby)  prospěšné: Mn, Si, Al  škodlivé (nečistoty): P, S, H, O, N prvky přísadové (legury) – záměrně přidáváme: Cr, Mn, Ni, Si, Mo, W, V, Nb, Ti, Al, … základní kritérium rozdělení – chemické složení: nelegované legované  obsah přísadových prvků:  Mn > 1,65%  Si > 0,50%  Cr, Ni > 0,3% ,  (W,V, Al, Mo, > 0,1% (příp. 0,08%); Cu, Pb > 0,4%) nižší obsahy prvků nejsou v ocelích považovány za přísady

5)

DOPROVODNÉ PRVKY PROSPĚŠNÉ – CHARAKTERISTIKA, OBSAHY

Mn  v každé oceli  pozitivní vliv na pevnostní charakteristiky (zvyšuje mez kluzu a pevnosti)  u legovaných ocelí 2 – 12%; grafitické litiny (hl. s lupínkovým grafitem) do 1%  austenitotvorný prvek (stabilizuje austenit), karbidotvorný (má schopnost tvořit karbidy) Si  v každé oceli (do 0,5%)  křemíkové oceli (okolo 2,5%) – jádro transformátoru  feritotvorný, netvoří karbidy  zvyšuje tažnost a pevnost feritu X při vyšších obsazích snižuje houževnatost

6) P

DOPROVODNÉ PRVKY ŠKODLIVÉ – CHARAKTERISTIKA, OBSAHY

 vždy, obtížně se ho zbavuje  do cca 0,03%  zvyšuje tvrdost a pevnost X zvyšuje křehkost po TZ  umělecká litina – až 1% - schopnost odlévání složitých konstrukcí S  z rudy a koksu  v tisícinových koncentracích; u litin desetiny  váže se: FeS, MnS, (Fe, Mn)S  zhoršuje mechanické vlastnosti, zhoršuje svařitelnost N – je absorbován z atmosféry H  zdroj je vodní pára  přítomen jako: molekulární nebo methan  negativní: vodíková koroze, praskání

7)

VZNIK PŘESYCENÉHO TUHÉHO ROZTOKU A JEHO PRECIPITAČNÍ ROZPAD

Přesycený roztok vzniká:  buď rychlým ochlazením u slitin, jejichž koncentrace leží v rozmezí křivky poklesu rozpustnosti  nebo bezdifuzní přeměnou tuhého roztoku s vyšší rozpustností přísady na tuhý roztok s nižší rozpustností přísady Důvody a průběh rozpadu přesyceného tuhého roztoku:  přesycený tuhý roztok je nerovnovážný  soustavy (slitiny) mají snahu existovat v rovnovážném stavu  rozpad posouvá přesycený tuhý roztok směrem k rovnováze Precipitace (kontinuální) – proces, při němž probíhá:  difuze atomů přísadového prvku mřížkou přesyceného tuhého roztoku  hromadění atomů přísad ve vhodných místech (např. v okolí poruch mřížky)  vznik drobných částic příslušné intermediální fáze (tj. vznik precipitátů)

8)  



STÁRNUTÍ FERITU V POLYMORFNÍCH OCELÍCH

polymorfní ocel – ferit ve smíšené struktuře, např. ferit+ terciální cementit, ferit+ terciální cementit+perlit po rychlém ochlazení ferit přesycen C a N (vliv křivky poklesu rozpustnosti C v αFe) – přesycení tím větší, čím větší je obsah C a N a čím vyšší je rychlost ochlazování – atomy C a N umístěny náhodně  není výrazná Re proces stárnutí přesyceného feritu:  už za pokojové teploty – atomy C a N k poruchám (dislokacím) – Cottrellovy atmosféry  výrazná Re  při vyšší teplotě a delší době - další hromadění atomů C a N – nehomogenní tuhý roztok – vznik přechodných koherentních precipitátů Fe2,4C a Fe16N2  růst Rm, Re, HB; pokles A, Z 

 

při dalším zvýšení teploty a doby - ztráta koherence, vznik stabilních precipitátů Fe3C, Fe4N  opačná tendence změny vlastností stárnutí feritu = nepříznivý jev, zvláště u ocelí do 0,2% C stárnutí po zakalení; deformační stárnutí

9)  

ROZPAD FERITU A AUSTENITU V NEPOLYMORFNÍCH OCELÍCH

nepolymorfní oceli  vysokolegované oceli (např. Cr, Ni)  struktura je tvořena buď jen feritem, nebo jen austenitem, z nichž precipitují karbidy a nitridy negativní dopad:  tvorba karbidů a nitridů v matrici → zvýšení křehkosti



odčerpání legur z matrice → snížení zvláštních vlastností, např. korozivzdornosti  mezikrystalová koroze  pozitivní dopad:  vytvrditelné austenitické oceli – Ni, Cr; W, Mo, V, Ti, B, Al – rozpouštěcí žíhání a stárnutí → výrazné zpevnění  důvodem přesycení feritu je zde větší rozpustnost C a N v austenitu než ve feritu přeměna bez difuze – všechen C a N, který byl rozpuštěn v austenitu, zůstane uzavřen ve feritu

10)

KINETIKA AUSTENITIZACE, AUSTENITIZAČNÍ DIAGRAMY

Homogenizace austenitu – proces závislý na teplotě a na čase; také na výchozí struktuře:  austenitizační diagram  izotermický  za dané teploty doba začátku austenitizace (ve struktuře se objeví 0,5% A)  doba ukončení austenitizačního procesu (99,5% A) 



dokončení austenitizace až při homogenním A

anizotermický

 austenit + zbytky perlitického cementitu (oblast mezi 1. a 2. křivkou)  chemicky nehomogenní austenit – místní rozdíly v obsahu uhlíku a ostatních prvků homogenní austenit – po difuzních přesunech atomů přísad, určující je difuzivita substitučních prvků

11)    

bezdifuzní přeměna nízká teplota přeměny (mezi teplotami Ms a Mf) = velké přechlazení pod Ac1 kritická rychlost ochlazování A(c) → T M(c) + zbA(c) fcc tetragonální fcc 

  

MARTENZITICKÁ PŘEMĚNA

mřížka martenzitu: prostorově středěná tetragonální; tetragonalita způsobená přesycujícím uhlíkem – jeho atomy v jedné ze tří oktaedrických intersticiálních poloh mřížky alfa Fe

nedojde ke změně chem. složení, změna mřížky (hromadné přeskupení atomů Fe a přísad) martenzit = nerovnovážný přesycený tuhý roztok uhlíku v αFe tvrdost a teplotní pásmo Ms a Mf závisí na obsahu C

12)     

transformační diagram rozpadu přechlazeného austenitu – izotermický rozpad austenitu (při konst. teplotě) křivky začátku (s-start) a konce (f-finish) perlitické a bainitické přeměny = C křivky vlevo od křivek začátku přeměny (s) je austenit, vpravo od křivek konce přeměny (f) jsou produkty příslušné přeměny, mezi křivkami (s) a (f) přeměna postupně probíhá martenzitická přeměna pod teplotou Ms vliv přísad na diagramy IRA:  přísady (kromě Al a Co) posouvají křivky (s) a (f) doprava  karbidotvorné prvky mění tvar křivek – oddělují od sebe perlitickou a bainitickou přeměnu

13)          



DIAGRAMY IRA

DIAGRAMY ARA

transformační diagram rozpadu přechlazeného austenitu – anizotermický rozpad austenitu (při plynule proměnné teplotě) křivky začátku a konce přeměn s podobným významem jako v diagramu IRA křivky rychlosti ochlazování – v jejich směru se sleduje průběh přeměn rychlost 1 – hrubý perlit rychlost 2 – jemný perlit rychlost 3 – jemný perlit, horní a dolní bainit rychlost 4 – horní a dolní bainit rychlost 5 – kritická rychlost martenzitické přeměny – martenzit a zbytkový austenit rychlost 6 – martemzit a zbytkový austenit vk – kritická rychlost ochlazování  nejnižší rychlost ochlazování, při které dojde k transformaci A → M bez vzniku dalších fází čím rychleji, tím vyšší pnutí

14)

I. do asi 200°C

ČTYŘI STADIA POPOUŠTĚNÍ – VLIV NA STRUKTURU A VLASTNOSTI

 rozpad tetragonálního martenzitu na kubický martenzit a přechodový ε-karbid Fe2,4C  zmenšení měrného objemu, mírné snížení tvrdosti II. (200 až 300)°C  rozpad zbytkového austenitu na strukturu bainitického typu  přeměna značí vzrůst tvrdosti, který se ve změně tvrdosti celé struktury objeví více nebo méně výrazně – podle původního množství zbytkového austenitu  relaxace vnitřního pnutí III. (nad 300°C)  přeměna (kubický martenzit+ e-karbid)  (ferit+cementit) = sorbit  změna tvaru feritu – z jehlic na polyedrická zrna (zotavování, rekrystalizace)  změna tvaru cementitu – z tyčinek na zrna, jejich růst  TZ = zušlechťování  pokles pevnostních charakteristik, růst deformačních charakteristik a houževnatosti IV. (nad 500 až 600°C)  uhlíkové oceli  rekrystalizace a hrubnutí zrn feritu, hrubnutí částic cementitu – hrubý sorbid  snižování pevnostních a růst deformačních charakteristik  nízkolegované oceli  legování cementitu dalšími prvky (Mn, Cr apod.)  legované a vysokolegované oceli  vznik speciálních karbidů s mřížkou odlišnou od cementitu zvýšení trdosti = sekundární tvrdost

15)   

POPOUŠTĚCÍ KŘEHKOST

I) nízkoteplotní popouštěcí křehkost – NTPK II) vysokoteplotní popouštěcí křehkost – VTPK III) anizotermická složka VTPK



popouštěcí křehkost – odchylka od teoretického průběhu hodnot nárazové práce KV v určitých teplotních rozmezí směrem dolů (k nižším hodnotám ). Největší odchylka v oblasti nízkých teplot okolo 300 350°C. NTPK.  Souvisí se změnami na hranicích původního austenitického zrna.  Příčinou poklesu houževnatosti jsou vyloučené částice cementitu, zejména ty které jsou vyloučeny podél hranic austenitického zrna. Tato popouštěcí křehkost způsobuje mezikrystalový rázový lom (interkrystalický) – zkřehnutí po hranicích zrn. Tato křehkost je neodstranitelná – je to proces nevratný.  Důsledek: Tomuto teplotnímu rozmezí ( 200 400°C ) se vyhýbáme. VTPK  II – izotermická, má maximum při teplotě 550°C a souvisí s výdrží na teplotě 550°C  odstraním přidáním určitých prvků, zejména Mo případně Wo  III – anizotermická – při pomalém ochlazování z vyšších popouštěcích teplot  Příčina: Fosfor segreguje na hranicích zrn, kromě toho se v oceli nachází i další nečistoty jako Sn, An, B oslabují hranici – vazebné síly na hranici austenitického zrna (vytváří samostatné fáze) tato popouštěcí křehkost je vratná a je odstranitelná

16)

ZÁKLADNÍ TYPY ŽÍHÁNÍ U OCELÍ, NORMALIZAČNÍ ŽÍHÁNÍ







s překrystalizací  homogenizační  rozpouštěcí  normalizační bez překrystalizace  naměkko  rekrystalizační  ke snížení pnutí normalizační žíhání  u podeutektoidních ocelí (u nade. bychom rozpustili CemII, což nechceme)  ohřev nad Ac3 a ochlazení na vzduchu  zjemnění austenitického zrna  zrovnoměrnění sekundární struktury  k odstranění Widmannstättenovy struktury.

17)

DEFINICE KALENÍ, ROZDĚLENÍ, KALÍCÍ PROSTŘEDÍ

   

způsob TZ, při kterém se kov ohřeje na tzv. kalící teplotu a po té se prudce ochlazuje v případě oceli – vznik přesyceného tuhého roztoku uhlíku v železe (martenzitu) kalíme proto, abychom dosáhli vyšší, případně maximální tvrdosti výrobku nebo jeho pracovní plochy kalená součást má vyšší tvrdost X nižší houževnatost



čím má ocel méně uhlíku, tím rychleji musí být ochlazena  s přibývajícím uhlíkem rychlost chlazení zpomalujeme a nejpomalejší je u vysoce legovaných ocelí (legury jsou špatným vodičem tepla, ocel se nedokáže naráz ochladit a popraská)  při kalení potřebujeme ocel ochlazovat kritickou rychlostí, volba kalícího prostředí závisí na kalitelnosti a prokalitelnosti: voda  nenáročné, levné, nejintenzivnější  dosahuje se zde nadkritických rychlostí ochlazování, které jsou nutné pro vznik martenzitické struktury  během ochlazování součásti ve vodní lázni dochází k vytvoření tzv. parního polštáře na povrchu kalené součásti, který značně omezuje účinnost ochlazování, proto je doporučeno součástí ve vodní lázni pohybovat, aby byl negativní účinek parního polštáře omezován  další možností, jak předcházet vzniku parního polštáře je vhodnou přísadou prvků, které vznik parního polštáře omezují (kyseliny, soli, hydroxidy)  nevýhodou tohoto kalícího prostředí je vznik velkých pnutí v zakalené součásti  pokud součást při kalení do vody praskne, znamená to, že ochlazování je přílíš rychlé a kalíme pak do oleje. olej  mírnější kalicí prostředí ochlazování, 10x menší než voda, minerální oleje teplota 50°C, za provozu olej stárne, proto se filtruje či vyměňuje





  

roztavené solné lázně  plynulé ochlazování, dosáhne se nejmenšího vnitřního pnutí vzduch  pouze samokalitelné oceli tř. 19, pro zvýšení se vzduch dmýchá pod tlakem 10kPa roztavené kovové lázně  používáme jen v některých případech, podobné vlastnosti jako solné lázně

18)

MARTENZITICKÉ KALENÍ, PÁSMO KALÍCÍCH TEPLOT, VLIV OBSAHU UHLÍKU

 

vždy ARA diagram; 30 – 50°C nad Ac3 (podeutektoidní ocel) Schéma martenzitického kalení podeutektoidní oceli Pásmo kalících teplot



způsoby martenzitického kalení:  nepřetržité (přímé) – podle ARA diagramu  lomené  do určité teploty ochladím v razantním ochlazovacím prostředí (voda), pak se to dá do mírnějšího  termální  v termální fázi, jejíž teplota leží nad Ms, se vyrovná teplota na povrchu a středu, poté se provede kalení  se zmrazením  provede se kalení na 20°C  pro snížení zbytkového austenitu zmrazím  tyto pochody se provádí pro snížení vnitřních tepelných pnutí (lomené a termální kalení)

Vliv obsahu uhlíku rozpuštěného v austenitu na tvrdost uhlíkových ocelí  1 – max. hodnoty tvrdosti po kalení (100% martenzitu)  2 – po kalení z teploty nad Ac1  3 – po kalení z teploty Ac3  4 – 50 % martenzitu ve struktuře  5 – po normalizačním žíhání  6 – po žíhání naměkko (zrnitý perlit)

19)

PROKALITELNOST, PÁS PROKALITELNOSTI

 

prokalitelnost je schopnost materiálu dosáhnout určité tvrdosti do určité hloubky pod povrchem pro určení se používá Jominiho zkouška  váleček o stanovených rozměrech se ohřeje na austenitizační teplotu, poté se osadí a na čelo válečku z trysky stříká voda o daném tlaku a teplotě tak dlouho, dokud celý nevychladne, pak se obrousí ve vodní lázni a vzniknou dvě plošky, na kterých měříme tvrdost po celé délce (HV, HRC) → vznikne graf závislosti HV na a (vzdálenost od čela)

 3 – křivka prokalitelnosti  1 – nejvyšší možná prokalitelnost pro ocel dané jakosti  2 – nejnižší možná prokalitelnost pro ocel dané jakosti záleží na rozsahu chem. složení pro danou jakost (hlavně C) [1,2 hranice pásu prokalitelnosti]

20) CHARAKTERISTIKA SOUSTAV Fe-Fe3C A Fe-C GRAF S OHLEDEM NA MOŽNOSTI TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELÍ A LITIN diagram Fe-Fe3C a FeC

21)

IZOTERMICKÉ ZPŮSOBY ZPRACOVÁNÍ, TEPELNĚ-MECHANICKÉ ZPRACOVÁNÍ

Tepelně-mechanické zpracování  kombinovaný účinek tváření a tepelného zpracování  používá se zejména ke zvyšování mechanických vlastností legovaných konstrukčních ocelí  nejdříve musíme zjemnit zrno A (intenzivní tváření) – mechanické zpracování  následuje TZ – kalení a nízkoteplotní popouštění  základní způsoby tepelně-mechanického zpracování:  1 – vysokoteplotní tepelně-mechanické zpracování  2 – nízkoteplotní tepelně-mechanické zpracování

22)            

POŽADOVANÉ VLASTNOSTI OCELÍ PRO OCELOVÉ KONSTRUKCE

vysoká Re, Rp0,2 – úspora materiálu Rm – méně vyžadováno vysoký modul pružnosti E dobré plastické vlastnosti A, Z dobrá houževnatost – nárazová práce KV, KU mez únavy σC odolnost proti porušení křehkým lomem – tranzitní teplota odolnost proti opotřebení dobré kluzné vlastnosti odolnost proti korozi nízká hmotnost a další

23) VLASTNOSTI SVAŘITELNÝCH OCELÍ, ZPŮSOBY ZVYŠOVÁNÍ MEZE KLUZU Vlastnosti svařitelných oceli  požadovaná hodnota meze kluzu (běžné oceli mají Re < 350 MPa)  dobrá svařitelnost  dobrá houževnatost i za teplot -20°C až -30 °C → odolnost proti porušení křehkým lomem  odolnost proti změnám vlastností za provozu → stárnutí Zvýšení Re nad 350 MPa se dosahuje:  řízeným válcováním (řídím proces do dané teploty) a termomechanickým zpracováním  substitučním zpevněním feritu (Mn, Si do 0,5%) = náhradou intersticiálního zpevnění C (místo Fe jsou v mřížce Mn)



 

mikropřísadami Al, Mo, Nb, V, Ti (setiny %)  vážou C a N (karbidy, nitridy) → potlačení stárnutí  zábrana růstu zrna + snížení Cekv přidání přísad – desetiny % → vyloučení karbidů uvnitř feritu → vytvrzení zpevněním bainickou nebo martenzitickou přeměnou

24)     

POŽADOVANÉ VLASTNOSTI OCELÍ NA HLUBOKÝ TAH

hluboký tah = plastická deformace za studena, při které dojde ke značnému přetvoření (tvar i struktura (jednosměrná orientace zrn)) u ocelí se požaduje co nejnižší mez kluzu (okolo 160 MPa)  poměr (Re/Rm)·100 ≈ 60% tažnost min. 45% matrici tvoří ferit s malým množstvím perlitu bez vyloučeného Fe3CIII po hranicích (snižuje plastické vl., křehká a tvrdá fáze) je požadována odolnost proti stárnutí – zabránění stárnutí: přítomnost 0,02% Al (nejintenzivněji váže N)

25)

CHARAKTERISTIKA OCELÍ K CEMENTOVÁNÍ (NELEGOVANÝCH I LEGOVANÝCH)

Charakteristika ocelí  mají nízký obsah uhlíku  po cementování se kalí a nízkoteplotně popouští  po TZ mají díly vysokou tvrdost povrchové vrstvy a houževnaté jádro  prokalitelnost  u uhlíkových ocelí se prokalitelnost nezaručuje

 u nelegovaných je nízká, legury ji zvyšují  je dána polohou ARA diagramu (posunut doprava → dobrá prokalitelnost, doleva → špatná)  velikost zrna – oceli musí být jemnozrnné  volba oceli je závislá na požadované tvrdosti cementační vrstvy a pevnosti a houževnatosti jádra součásti po tepelném zpracování Nelegované (uhlíkové) oceli  Cmax. od 0,14 do 0,24%  použitelné pro méně namáhané a méně rozměrné součásti  malá prokalitelnost, nižší Rm jádra, nesnáší větší měrné tlaky  kalí se do vody → velké vnitřní pnutí, nerovnoměrná tvrdost povrchové vrstvy Legované cementační oceli  vyšší pevnost a houževnatost jádra při větších měrných tlacích  větší prokalitelnost, větší tvrdost a odolnost proti opotřebení  používají se pro součásti větších průřezů a pro součásti tvarově složité  kalí se převážně do oleje → nižší vnitřní pnutí

26)

CHARAKTERISTIKA OCELÍ K ZUŠLECHŤOVÁNÍ

 jsou určeny k výrobě strojních součástí, které se tepelně zpracovávají převážně zušlechťováním  některé izotermickým zušlechtěním (bainit)  případně jsou používány ve stavu normalizačně žíhaném  základní požadovaná vlastnost – prokalitelnost Nelegované uhlíkové oceli  k zušlechtění jsou vhodné jen oceli třídy 12  použití je omezeno na méně namáhané součásti (malá prokalitelnost), kalí se do vody Legované oceli (třídy 13 – 16)  volí se především z důvodu prokalitelnosti  oceli jsou legovány komplexně a mají celkový obsah přísad obvykle do ≈ 3%  přísadovými prvky se dosahuje dalších specifických vlastností ocelí:  potlačení sklonu k popouštěcí křehkosti (Mo, W)  malé deformace při kalení (Ni)  pozvolný pokles houževnatosti s klesající teplotou (Ni)  snížení přechodové teploty (Ni)  zjemnění zrna a necitlivost na přehřátí při austenitizaci (Ti, Nb, V) apod.

27)

DEFINICE KOROZIVZDORNOSTI A ŽÁRUVZDORNOSTI A JAK SE U OCELÍ DOSAHUJE

Koroze  chemická  koroze v oxidačně působících plynech (vzduch, O2, CO2, SO, SO2, H2S)  koroze v redukčně působících plynech (H2, CH4, NH4)  je to chemická reakce probíhající mezi povrchem součásti a elektricky nevodivým prostředím (nejčastěji plynem) za normálních, ale hlavně za vysokých teplot  elektrochemická  koroze probíhající ve vodivých prostředích, tj. v elektrolytech (i v půdách)



při elektrochemické korozi je součást ve vodivém prostředí, tzn. v elektrolytu. Tento děj probíhá při normální teplotě. Materiál koroduje, když se vytvoří galvanický článek Korozivzdorné a žáruvzdorné oceli  mají zvýšenou odolnost proti korozi za normální i zvýšené teploty.  i tyto oceli postupně korodují, avšak mnohem pomaleji, takže zvýšená životnost vyváží vyšší cenu  volba korozivzdorné oceli je obtížná, nezáleží jen na požadovaných mechanických vlastnostech, ale i na druhu prostředí, teplotě a tlaku  Korozivzdornost  odolnost vůči korozi (elektrochemické) za normálních teplot (20°C)  oceli schopné pasivování  podmínka pasivace oceli je min. 11,74 % Cr rozpuštěného v tuhém roztoku  Žáruvzdornost  odolnost vůči korozi (chemické) za zvýšených teplot (nad 600°C).  žáruvzdornost ocelí způsobuje chrom, nikoliv však pasivací tuhého roztoku, ale ochranným povlakem oxidů (dalšími pozitivně působícími přísadovými prvky jsou hlavně Al a Si)

28) ROZDĚLENÍ KOROZIVZDORNÝCH A ŽÁRUVZDORNÝCH OCELÍ + STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA Podle chemického složení  chromové – oceli s přísadou 12 - 30 %Cr  chrom-niklové  společnou přísadou Cr a Ni se dosahuje větší korozní odolnosti a vyšší houževnatosti a plasticity než u chromových ocelí  Chrom-manganové  Cr-Mn oceli využívají k úplné nebo částečné náhradě drahého niklu obdobně působící prvek, a to mangan  nevýhodou je nižší korozivzdornost a žáruvzdornost oproti Cr-Ni ocelím Podle struktury  martenzitické (0,15 - 1,5 %C, 12 - 18 %Cr)  feritické (zpravidla  0,1 %C, 12 - 30 %Cr)  austenitické ( 0,1 %C, 12 - 25 %Cr, 8 - 30 %Ni nebo  0,1 %C, 10 - 18 %Cr, 14 - 25 %Mn)  dvoufázové  austeniticko-feritické (20 – 30 %Cr, 2,5 – 7 %Ni, Ti, Mo)  feriticko-martenzitické (0,1 – 0,4 %C, 7 – 18 %Cr)  vytvrditelné (Cr-Ni základ + Mo, Cu, Al, Ti, Nb, V) Podle nutnosti tepelného zpracování  tepelně zpracovávané  martenzitické oceli – žíhání naměkko, kalení a popouštění, příp. žíhání ke snížení pnutí  feritické oceli – homogenizační žíhání (750 – 900°C) s rychlým ochlazením  austenitické oceli – rozpouštěcí žíhání (950 – 1150°C) s rychlým ochlazením  dvoufázové A-F oceli – rozpouštěcí žíhání (1000 – 1150°C) s rychlým ochlazením a následně stárnutí (450°C)  vytvrditelné oceli – rozpouštěcí žíhání (950 – 1150°C) s rychlým ochlazením a následné precipitační vytvrzování  bez tepelného zpracování některé feritické oceli se tepelně nezpracovávají

29)

AUSTENITICKÉ KOROZIVZDORNÉ A ŽÁRUVZDORNÉ OCELI



klady:  výborná svařitelnost  vysoká houževnatost  vysoká žáruvzdornost (až do 1150°C)  žáropevnou (=zaručená Re při vysokých teplotách) (až do 750°C)



zápory:  vysoká cena (vysoké množství Ni)  nižší mez kluzu  špatná tepelná vodivost  obtížná obrobitelnost  nejsou feromagnetické, jen paramagnetické  sklon ke koroznímu praskání pod napětím



použití:  v chemickém průmyslu (bez přítomnosti síry)  součásti sklářských a keramických pecí  topné odpory  kuchyňské náčiní

30)

DEFINICE A ROZDĚLENÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ

Podle chemického složení  Podle ČSN EN-10027-1  nástrojové oceli nelegované  nástrojové oceli legované  rychlořezné oceli  Podle ČSN 420002  nelegované nástrojové oceli  nízkouhlíkové (0,3 – 0,6 % C)  středněuhlíkové (0,5 – 1,1 % C)  vysokouhlíkové (1,0 – 1,5 % C)  legované nástrojové oceli  nízkolegované (do 5% legur)  střednělegované (5 – 10% legur)  vysokolegované (nad 10% legur)  rychlořezné oceli  oceli pro běžné použití  výkonné oceli  vysoce výkonné oceli (+ Co) Podle použití  NA – na řezné nástroje  NB – na nástroje pro střihání  NC – na nástroje pro tváření  (NCS – za studena, NCT – za tepla)  ND – na formy  NE – na nástroje pro drcení a mletí  NF – na ruční nástroje a nářadí  NG – na měřidla  NH – na upínací nářadí Podle druhu ochlazovacího prostředí při TZ  kalitelné do vody  kalitelné do oleje  kalitelné na vzduchu

31) 

 





 

tvrdost  čím je tvrdost vyšší, tím je vyšší odolnost vůči opotřebení  závislá na obsahu uhlíku  u nelegovaných výrazně narůstá do 0,8%C a pak se téměř nemění  zvýšení tvrdosti lze dosáhnout přísadou karbidotvorných prvků (Cr, V, W, Mo, Ti)  důležitá hlavně pro řezné nástroje vysoká pevnost  hlavně pevnost v ohybu, protože lépe vystihuje způsob namáhání součásti při provozu  závisí především na obsahu uhlíku (vzrůstá s jeho zvyšujícím se obsahem) a způsobu tepelného zpracování houževnatost  závisí na chemickém složení oceli, tepelném zpracování, struktuře (nežádoucí je struktura s výraznou karbidickou hádkovitostí, která způsobuje anizotropii vlastností)  určuje odolnost nástrojů vůči mechanickým rázům (tj. proti tvorbě trhlin a jejich šíření)  houževnatost je důležitá hlavně u materiálů na nástroje pro stříhání a tváření  zvýšení houževnatosti lze dosáhnout:  zjemněním zrna  rovnoměrným rozložením jemných karbidů  minimalizováním vnitřních pnutí kalitelnost a prokalitelnost  bývá obvykle požadováno prokalení celého průřezu  prokalitelnost závisí hlavně na chem. složení oceli, velikosti nástroje a rychlosti ochlazování při kalení  podstatně se zvyšuje zejména přísadou Mn, Cr, Mo a W teplotní stálost (odolnost vůči popouštění)  NO si musí zachovat mechanické vlastnosti (hlavně tvrdost) i při práci za vyšších teplot, aby se nesnížila odolnost proti otěru a řezivost, tedy životnost nástroje  odolnost proti popouštění zvyšují hlavně W, Mo, V, Co (karbidotvorné prvky) odolnost proti otěru a otupení  otěr ovlivňuje velikost opotřebení a tím i řezivost (odolnost proti otupení) nástrojů  odolnost proti otěru je výrazně ovlivňována množstvím, typem a rozložením karbidů ve struktuře rozměrová stálost  u většiny nástrojů je požadováno, aby měly po TZ minimální rozměrové změny, neboť další opracování (broušení) je velice drahé  u přesných nástrojů (měřidla) musí být zaručena rozměrová stálost i po dlouhých dobách používání

32) 

POŽADAVKY NA VLASTNOSTI NÁSTROJOVÝCH OCELÍ

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ NA PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ TVRDOST

souvislost mezi popouštěcí křivkou a vrstevnicovým diagramem  popouštěcí křivku můžeme získat jako řez vrstevnicovým diagramem pro danou teplotu kalení

primární tvrdost  u nelegovaných NO je cílem nízkoteplotního popouštění (200°C) přeměna tetragonálního martenzitu na martenzit kubický a přeměna zbytkového austenitu na martenzit kubický  výsledná tvrdost oceli po popouštění je odvozena od tvrdosti kubického martenzitu

 u vysokolegovaných ocelí se MT transformuje na MK, ale legury zabrání přeměně zbytkového austenitu sekundární tvrdost  jen u vysokolegovaných ocelí  zvýšením popouštěcí teploty na 500 – 600°C dochází k precipitaci speciálních karbidů (V4C3, W2C, Mo2C) v martenzitu i ve zbytkovém austenitu  precipitace těchto karbidů ve zbytkovém austenitu vede k ochuzení této fáze o uhlík a přísady, což vede ke snížení stability zbytkového austenitu a zvýšení teplot MS a Mf  při ochlazení z popouštěcí teploty dochází k transformaci ochuzeného zbytkového austenitu na martenzit  důsledkem růstu podílu martenzitu na zbytkovém austenitu dochází ke zvýšení tvrdosti ocelí po popouštění

33)

     



TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ

Polotovary se před vlastní výrobou nástroje žíhají naměkko. Smyslem tohoto žíhání je získat strukturu vhodnou pro zpracování oceli – s nízkou tvrdostí a dobrou obrobitelností. Nástroje získávají výsledné vlastnosti dalším tepelným zpracováním, a to obvykle martenzitickým kalením a popouštěním. Ohřev na kalící teplotu je pozvolný, často v několika teplotních stupních – kvůli rovnoměrnému ohřevu součásti Ochlazovací rychlost nemá být vyšší než je bezpodmínečně nutná, proto jsou jako ochlazovací prostředí používány olej nebo vzduch, voda jen výjimečně ohřev  vzhledem k nízké teplotě vodivosti je nutný stupňovitý ohřev v neutrálních solných lázních, aby nedošlo k prohřátí celého průřezu výška kalící teploty  při austenitizaci se musí rozpustit v austenitu dostatečné množství legur, které zpomalují rozpad martenzitu (W, Mo, V)  chrom, který se také zcela rozpustí, zpomaluje rozpad martenzitu mírně, ale zvyšuje prokalitelnost (vzhledem k tomu, že se karbidy těchto prvků rozpouští až při vysokých teplotách, pohybují se kalící teploty v rozsahu 1 150 – 1 320°C doba ponoru

 

při těchto teplotách rychle hrubne zrno, proto je výdrž na kalící teplotě krátká (podle průřezu součásti se pohybuje v rozmezí desítek sekund až několik minut) nutnost vícenásobného popouštění  zakalená NO se popouští při teplotě 550 – 600°C a ochlazuje se na vzduchu  při ochlazování z popouštěcí teploty transformuje zbA ochuzený uhlíkem a legurami na M (tzv. sekundární kalení), tento martenzit je však nutné popustit, proto se musí popouštění opakovat  dalším důvodem je vysoký podíl zbA ve struktuře po zakalení  jediné popuštění by nestačilo k přeměně značného množství zbA na M, proto, zvláště oceli s vysokým obsahem W a Co, se popouštějí 3x – 4x

34)

BÍLÁ LITINA – CHARAKTERISTIKA, STRUKTURA, VLASTNOSTI



charakteristika:  grafit se nevyloučí, zůstane v litině vázán na železo a vznikne karbid železa  eutektická krystalizace probíhá v podmínkách metastabilní rovnováhy a jejich produktem je ledeburit  strukturu pak tvoří cementit a perlit, a proto mají litiny bílý lom, vysokou tvrdost a dobrou odolnost vůči opotřebení  velmi křehké, mají relativně malou pevnost a špatně se obrábí  vlastnosti:  tvrdé (350 – 500 HB)  křehké  odolné proti opotřebení (odolnost se dále zvyšuje legováním a tepelným zpracováním)  použití:  odlitky odolné proti opotřebení výchozí materiál pro temperovanou litinu

35)  

ZPŮSOB VÝROBY A VLASTNOSTI LITIN S KULIČKOVÝM GRAFITEM

dříve tvárná litina vlastnosti  je nutné očkování a modifikace  nejkvalitnější litina  vyšší pevnost, modul pružnosti, tvrdost (perlitické matrice)  dobrá tažnost a nárazová práce (feritická matrice)  odolnost vůči oxidaci se zvýší přidáním Si do 4 %  maximálních pevností při zachování dobré houževnatosti lze dosáhnout bainitickým zušlechťováním tj. matrice bainit – ADI litiny

36) 

Žíhání  ke snížení vnitřních pnutí a)  ke snížení tvrdosti d)  sferoidizační b)  feritizační c)  normalizační e)

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ LITIN Kalení izotermické kalení povrchové kalení kalení a popouštění

37) 





Systém označování litin dle EN  EN-GJ X X – X – X  G – materiál pro odlévání  J vyjadřuje litinu  3. pozice – typ grafitu  4. pozice – označení litiny podle mikrostruktury nebo makrostruktury (není nutné)  5. pozice – mechanické vl. (Rm[MPa]-A[%]-tvrdost-KV-RT/LT) nebo chemické vl.  6. pozice – dodatkové požadavk Systém zkráceného označování  EN-JX n n n n  X – tvar grafitu  3. pozice – hlavní vlastnost litiny  4. a 5. pozice – dvojmístné pořadové číslo  6. pozice – zvláštní požadavky Systém označování litin dle ČSN  ČSN 42 2Xyy.ab  X  3 Litina s kuličkovým grafitem  4 Litina s lupínkovým grafitem  5 Temperovaná litina  yy – pevnost Rm v tahu v desítkách MPa  a – druh tepelného zpracování  b – způsob odlévání

38)  

SYSTÉM OZNAČOVÁNÍ LITIN DLE ČSN A ČSN EN

KOVY A SLITINY S NÍZKOU TEPLOTOU TÁNÍ

Čisté kovy (Pb, Sn, Zn, Bi, Sb) Slitiny s nízkou teplotou tání:  měkké pájky  do roku 2006 – základem většiny měkkých pájek binární soustava Pb-Sn  v dnešní době jsou však olovnaté pájky nahrazovány bezolovnatými  mezi bezolovnaté měkké pájky se řadí slitiny typu Sn-Cu, Sn-Ag-Cu, Sn-Zn,…  tvrdé olovo  slitiny soustavy Pb-Sb s obsahem antimonu od 0,5 do 10 hm.%  nižším obsahu Sb jsou slitiny vhodné ke tváření (např. pláště kabelů, lovecké broky, …)  slitiny s vyšším obsahem Sb jsou vhodné ke slévání (např. desky kyselých akumulátorů)  vzhledem k ekologické závadnosti olova však jsou snahy tyto slitiny nahrazovat jinými materiály  kompozice  materiály pro výstelky kluzných ložisek pro menší zatížení, vys. rychlosti a provozní teploty do 150°C  nejvíce se používají kompozice na bázi Sn a Pb  olověné kompozice jsou slitiny na bázi Pb-Sn-Sb

 cínové kompozice jsou slitiny soustavy Sn-Sb přísada mědi u obou typů slitin způsobuje vznik jehlicovité intermediární fáze Cu6Sn5, která zvyšuje tvrdost kompozic slitiny zinku  používají se téměř výhradně ke slévárenským účelům  výborná slévatelnost a lepší pevnostní charakteristiky než zinek slitiny s velmi nízkou teplotou tání  slitiny blízké eutektickému složení  některé slitiny mají teplotu tání i pod 100 °C  jejich složkami jsou kovy s nízkou teplotou tání (Sn, Pb, Cd, Bi, …)  použití: teploměrné látky, tepelné pojistky, … 

 

39)

SLÉVÁRENSKÉ SLITINY HLINÍKU

 určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakově  hodnoty mechanických vlastností odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPa  nejdůležitější skupinou slévárenských slitin hliníku jsou litiny typu Al-Si, tzv. siluminy Binární siluminy  velmi dobrá odolnost proti korozi  špatné mechanické vlastnosti způsobené křehkými krystaly křemíku  ke zlepšení mechanických vlastností siluminů slouží modifikace (nejčastěji sodíkem), která má za následek tvorbu jemných krystalků křemíku Speciální siluminy  siluminy s přísadami dalších prvků, hlavně Mg, Cu, příp. Mn, Zn, Ni, Ti, …  lze je vytvrzovat a tím zvyšovat hodnoty pevnostních charakteristik  z těchto slitin jsou odlévány tvarově složité a tenkostěnné odlitky Slitiny Al-Cu  oproti siluminům mají horší slévárenské vlastnosti  používají se na namáhané odlitky pro vyšší teploty (např. hlavy válců) Slitiny Al-Mg  mají nejvyšší měrnou pevnost a houževnatost ze slévárenských slitin hliníku, oproti siluminům mají rovněž lepší obrobitelnost, avšak horší slévárenské vlastnosti a větší pórovitost  přísada Si zlepšuje zabíhavost, s přísadou Zn mají slitiny lepší odolnost proti korozi  mechanicky namáhané odlitky za vyšších teplot nebo odlitky vystavené povětrnostním vlivům Slitiny Al-Zn-Mg Slitiny Al-Li

40)

MĚĎ A JEJÍ SLITINY (STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA, ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ, POUŽITÍ)

 kov načervenalé barvy  výborná tepelná i elektrická vodivost, velmi dobrá tvárnost za tepla i za studena  dobrá korozní odolnost (atmosférické i mnoho chemických vlivů),  dobrá obrobitelnost a svařitelnost X horší slévatelnost  třetí nejpoužívanější kov (1. Fe, 2. Al) technicky čistá měď  elektrotechnika – vynikající vodivost  pro zařízení vystavená nízkým teplotám  střešní krytina, okapové žlaby a svody  potravinářský průmysl – nádoby slitiny:  Mosazi – slitiny mědi a zinku  Bronzy – veškeré slitiny mědi s vyjímkou soustavy Cu-Zn (tzn. kromě mosazí)  cínový bronz (Cu-Sn), hliníkový bronz (Cu-Al), beriliový bronz (Cu-Be)

41)  



MOSAZI

základem mosazí je binární soustava Cu-Zn Mosazi k tváření  tvoří převážnou část výroby mosazí  rozdělují se na:  tombaky (nad 80 % Cu)  vysokotažné mosazi (68 - 70 % Cu)  mosazi s vyšším obsahem Zn (63% Cu)  kujné mosazi (59 - 60 % Cu)  šroubová mosaz (58 % Cu)  s přísadou Sn výborné akustické vlastnosti  s Ni vysoká pevnost a odolnost vůči korozi  používají se na strojní součásti, nábojnice, armatury, hudební nástroje, bižuterii atd… Slévárenské mosazi  heterogenní slitiny s obsahem Cu 58 - 63%  často s přísadou Pb ke zlepšení obrobitelnosti  používají se na armatury, ventily, atd…

42)

BRONZY

cínové bronzy (Cu–Sn)  nejstarší používaný druh bronzů  s obsahem Sn vzrůstá pevnost i tažnost  lepší odolnost vůči korozi než u mosazí tvářené cínové bronzy  homogenní slitiny s obsahem Sn do 9%  s malým obsahem Sn se používají v elektrotechnice  namáhaná kluzná ložiska, pružiny … slévárenské cínové bronzy  heterogenní slitiny s 10-12% Sn  dobrá pevnost, houževnatost, odolnost proti korozi a kluzné vlastnosti  na velmi namáhaná kluzná ložiska, namáhané armatury… speciální cínové bronzy  zvonovina (20-22% Sn) – pružný a velmi tvrdý bronz pro výrobu zvonů  zrcadlovina (30-33% Sn) – vysoce leštitelný bronz pro optická zrcadla červené bronzy (Cu–Sn–Zn)  jsou méně ušlechtilé a levnější slitiny, ve kterých je část Sn nahrazena Zn  používají se na méně namáhané odlitky armatur nebo jako umělecké (sochy) hliníkové bronzy (Cu-Al)  dobrou odolnost proti korozi, únavovému namáhání, proti otěru i dobré kluzné vlastnosti  vhodné pro výrobu součástí silně namáhaných na otěr křemíkové bronzy (Cu-Si)  dobře tvárné za studena i za tepla, dobře odolávají korozi a mají příznivé kluzné vlastnosti  poměrně špatná obrobitelnost, kterou lze ale zlepšit přísadou asi 0,5 % Pb  slouží jako náhrada za drahé cínové bronzy beryliové bronzy (Cu-Be)  mají výborné mechanické vlastnosti, jsou to nejpevnější slitiny na bázi Cu  používají se na pružiny, nejiskřící nástroje, zápustky pro tváření, ložiska, lodní šrouby sportovních člunů, … olověné bronzy (Cu-Pb)  dobrá tepelná vodivost  používají se na kluzná ložiska pro vysoké tlaky a značné obvodové rychlosti niklové a manganové bronzy  mají nejčastěji ternární bázi Cu-Ni-Mn s menším množstvím dalších přísad, zejména Si, Al a Fe.  odolávají korozi



používají se v chemickém průmyslu, na lékařské nástroje, mince, termočlánky

43)

NIKL A JEHO SLITINY

 drahý feromagnetický kov  dobrá korozní odolnost (kromě prostředí obsahujících síru), stálost na vzduchu, dobré mechanické vlastnosti  vysoká houževnatost i při nízkých teplotách Konstrukční slitiny niklu  slitiny Ni-Cu (monely)  výbornou odolností proti korozi, po vytvrzení mají vysokou pevnost za normální i zvýšené teploty  slitiny Ni-Be  obsah berilia bývá do 2% (obdoba beriliových bronzů)  po vytvrzení dosahují pevnosti až 1800 MPa  jsou použitelné do 500 °C, např. na pružiny, membrány, trysky, …  slitiny Ni-Mn  výborně odolávají korozi i za vyšších teplot i v prostředí obsahujících síru  používají se na elektrody zapalovacích svíček  slitiny Ni-Mo  vhodné pro odlitky odolávající koroznímu působení kyseliny solné a chloridů Slitiny niklu se zvláštními fyzikálními vlastnostmi  termočlánkové slitiny Ni-Cr (chromely)  odporové slitiny Ni-Cr (nichrom, chromnikl, pyrochrom)  magneticky měkké slitiny (permalloy)  používají se jako materiály pro jádra transformátorů měřících zařízení  slitiny s malou tepelnou roztažností (invar, elinvar, kovar) Žáruvzdorné a žáropevné slitiny (Nimonic, Inconel, Udiment, Hastelloy, …)  jde o komplexní slitiny na bázi Ni-Cr s přísadou precipitačně zpevňujících prvků (Ti, Al) a dalších prvků jako W, Mo, Co, Nb, Ta, Zr, … používají se na nejnamáhanější součásti parních a spalovacích turbín, …

44) 

VYSVĚTLETE, PROČ SE O PLASTECH ŘÍKÁ, ŽE MAJÍ VISKOELASTICKÝ CHARAKTER

polymery kombinují vlastnosti ideálně elastických (kovy) a ideálně viskózních (kapaliny) materiálů → jsou viskoelastické

45)

JAKÝ JE ROZDÍL MEZI REGENERACÍ A RECYKLACÍ MATERIÁLU



regenerace  navrácení původních užitných vlastností  materiály využívány k původním účelům  recyklace  ČSN 77 052  požadavky na značení obalů druhem použitého materiálu usnadňuje třídění odpadů a informuje o druhu použitého materiálu  přepracování odpadů  druhotné suroviny (drahé technologie, sekundární mat.→ horší vl.) recyklační trojúhelník opatřený číslem nebo slovním popisem druh použitého materiálu

46)

ZNAČENÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ Z HLEDISKA TŘÍDĚNÍ ODPADU A RECYKLACE

     

značení není normalizováno názvy materiálů jsou záležitostí výrobních firem nemusí vyjadřovat chemickou podstatu materiálů Polymery: PET, PE-HD, PVC, PE-LD, PP, PS, … Papír: Pap – vlnitá lepenka, Pap – hladká lepenka, Pap – papír, … Sklo: GL bílé sklo, GL zelené sklo, …

47)    







DEFINICE A TYPY KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ

keramika = z řeckého keramikos = vypálený předmět požadované vlastnosti materiálu jsou dosahovány pomocí vysokoteplotního tepelného zpracování nazývaného vypalování (slinování) keramika = anorganický a nekovový materiál  většinou jsou to směsi kovových a nekovových prvků vázaných iontovými vazbami (úplně) nebo převážně iontovými s podílem kovalentních vazeb keramika  iontová = interakce kovových (kationty) a nekovových (anionty) materiálů  iontově-kovalentní Keramika na bázi křemíku  Si + O (dva nejčastější prvky v zemské kůře),  kovalentní charakter vazby Si – O  výstavbovou jednotkou je čtyřstěn  amorfní struktura – sklo Uhlík I – grafit  stabilní struktura, atomy uspořádané v šesterečné mřížce (3 kovalentní + 1 van der Waalsova vazba)  oxidačním prostředí  vysoká tepelná vodivost  malá tepelná roztažnost  odolnost vůči teplotním šokům  dobrá obrobitelnost  použití:  topná tělesa elektrických pecí  elektrody pro obloukové svařování  chemické reaktory  elektrické kontakty a odpory  raketové trysky  filtry vzduchu Uhlík II - diamant  metastabilní forma, každý atom je vázán kovalentní vazbou na další tři atomy  extrémně tvrdý  velmi nízká elektrická vodivost  na nekovový materiál neobvykle vysoká tepelná vodivost  transparentní v oblasti viditelného a infračerveného světla  použití:  šperkařství  průmyslové diamanty na řezání a broušené měkčích materiálů Uhlík III – fuleren  kulovitý útvar obsahující 60 atomů C tvořících 6-hrany nebo 5-hrany (žádná hrana pentagonu není sdílená dalším pentagonem)  jedna molekula je tvořena 20 hexagony a 12 pentagony  čistá krystalická forma FCC má malou hustotu, je relativně měkká a má nízkou elektrickou vodivost  při 18K se stává supravodivým

48)

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI KERAMIKY

     

Přednosti: vysoká teplota tání pevnost v tlaku tvrdost střední a nízká hustota chemická odolnost

 

Omezení křehké chování (příčina křehkosti: omezený pohyb dislokací) citlivost na teplotní šoky složitá příprava nákladné opracování

  

49)

ZVÝŠENÍ HOUŽEVNATOSTI KERAMIKY

 

příklad: zhouževnatění pomocí fázové transformace v ZrO2 metastabilní forma ZrO2 je tetragonální, musí být stabilizována pomocí např. CaO, MgO, Y2O3, CeO  stabilní forma ZrO2 je monoklinická  v napěťovém poli kolem rostoucí trhliny dochází k transformaci metastabilního tetragonálního ZrO2 na stabilní monoklinický, který má větší objem – výsledkem je vznik tlakových pnutí, která zavírají trhlinu a omezují její růst. zvýšení houževnatosti je možno dosáhnout i přidáním sekundární fáze  kompozity s keramickou matricí

50) 





POUŽITÍ KERAMIKY

porézní keramika:  filtry pro plyny i kapaliny  filtrace iontů těžkých kovů z vody  plynové hořáky  chromatografie  chemické a biologické reaktory trubky z Al2O3 a SiC  extremně dobrá odolnost vůči:  korozi  chemickým vlivům (i při vysokých teplotách) v kyselém i alkalickém prostředí  vysokým teplotám  teplotním šokům  tuhost a rozměrová stabilita Keramický papír  vyroben z nehořlavých vláknových materiálů obvykle ve formě 1 až 2 mm tlustých desek  aplikace:  tepelná izolace  tepelná bariera  ve spojení s vysokoteplotními barvami  ochrana vůči korozi a erozi horkými plyny nebo jinými materiály  ve spojení s vysokoteplotními lepidly  teplotně odolné lamináty