1 / 52

Repetitorij 3

Repetitorij 3. Uredila: Vera Rede. ŽELJEZNI LJEVOVI. - Kada se primjenjuje lijevanje? - Odljevak Lijevana mikrostruktura u odnosu na gnječenu Kod primjene lijevanih materijala treba voditi računa o:. primjeni legura sa moguće približnim eutektičkim sastavom (najniže talište),

spence
Download Presentation

Repetitorij 3

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Repetitorij 3 Uredila: Vera Rede

  2. ŽELJEZNI LJEVOVI • - Kada se primjenjuje lijevanje? • -Odljevak • Lijevana mikrostruktura u odnosu na gnječenu • Kod primjene lijevanih materijala treba voditi računa o: • primjeni legura sa moguće približnim eutektičkim sastavom (najniže talište), • skupljanju – promjeni mjera i volumena, • izboru pogodnog tehnološkog postupka lijevanja, • izbjegavanju nakupina velikih masa (nagle promjene dimenzija odljevka). U željezne ljevove spadaju: ČELIČNI LIJEV (ČL) BIJELI TVRDI LIJEV (BTL) SIVI LIJEV (SL) NODULARNI (ŽILAVI) LIJEV (NL) TEMPER (KOVKASTI) LIJEV (CTEL – crni feritni, PTEL – crni perlitni, BTEL – bijeli).

  3. ŽELJEZNI LJEVOVI Ljevovi se mogu sistematizirati glede: • 1. MEHANIČKIH SVOJSTAVA: • - ljevovi relativno dobre istezljivosti i žilavosti (čelični, temper i nodularni); • - krhki ljevovi (sivi i bijeli tvrdi lijev). • 2. KEMIJSKOG SASTAVA: • - skupina ljevova s niskim masenim udjelom ugljika (do 0,5 %C) • – čelični lijev; • - skupina s visokim masenim udjelom ugljika (2,2...4,5 %C) –temper, bijeli tvrdi, sivi i nodularni lijev. • temper lijev 2,4...3,0 % • tvrdi lijev 3,0...3,8 % • sivi lijev 3,5...4,5 % • nodularni lijev 4,5...5,1 % Ekvivalent ugljika govori gdje se lijev određenog kemijskog sastava nalazi u odnosu prema eutektičkom sastavu u Fe-C dijagramu

  4. ŽELJEZNI LJEVOVI 3. TEHNOLOŠKOG POSTUPKA DOBIVANJA 4. MIKROSTRUKTURE – vrste kristalizacije - metastabilnakristalizacija (čelični i bijeli tvrdi) – ugljik vezan u cementitu ili karbidu; - mješovitakristalizacija(stabilno/metastabilno) – ugljik u grafitu i cementitu; - stabilnakristalizacija– ugljik samo u obliku grafita.

  5. ŽELJEZNI LJEVOVI LISTIĆAV ILI LAMELARAN – kod sivog lijeva KUGLAST – kod žilavog lijeva ČVORAST – kod temper lijeva U mikrostrukturi ljevova s više od 2 %C koji su metastabilno kristalizirani ugljik je izlučen u obliku cementita (karbida). Takvi odljevci su: tvrdi, krhki i teško obradivi. Mikrostruktura stabilno ili mješovito kristaliziranih ljevova je dvojna – sastoji se od željezne osnove (matice) i grafitnih nakupina. Osnova kod nelegiranih vrsta ljevova može biti: Feritna, feritno-perlitna ili perlitna uz eventualno prisutni slobodni cementit. Grafit se pojavljuje u tri osnovna oblika: Na svojstva lijeva utječe kako vrsta osnove tako i: udio, oblik, veličina i raspodjela grafitnih nakupina.

  6. ŽELJEZNI LJEVOVI Stabilno ili mješovito kristalizirani odljevci(s grafitom) imaju posebna svojstva: - prednosti u odnosu na čelik ili čelični lijev - • - veliku sposobnost prigušenja vibracija, • - dobra klizna svojstva, • - dobru tlačna čvrstoća, • dobru obradljivost odvajanjem čestica, • - nisko talište (vidjeti Fe‑C dijagram), • - dobru livljivost, • - mogućnost lijevanja složenih oblika male mase i dimenzija, • - dobru korozijsku postojanost (bolja nego u nelegiranih čelika).

  7. ŽELJEZNI LJEVOVI 0...2 %C (0,5 %C) Sastav Mikrostruktura Toplinska obrada - gruba lijevana feritno‑perlitna - Widmannstättenova ČELIČNI LIJEV usitnjenjegrube mikrostrukture i izjednačenje zrna po veličini - normalizacija Čelični lijev se primjenjuje: • ako nije dovoljna čvrstoća sivog i temper lijeva; • Rm do 700 N/mm2, a kod legiranih vrsta za poboljšavanje i do 1300 N/mm2, • visoka granica razvlačenja i dovoljna istezljivost (8...25 %) • - kod promjenjivih i udarnih opterećenja; • - za najveće dimenzije i mase (npr. postolja valjaka i preša mase nekoliko stotina t); • - ako je nužno primijeniti vrste otporne na trošenje koje se zbog slabe oblikovljivosti deformiranjem moraju lijevati.

  8. ŽELJEZNI LJEVOVI Dijelovi iz čeličnog lijeva su skupi zbog: • visokih zahtjeva na čistoću i točnost sastava litine; • visokog tališta (oko 1500 °C) • potrebne naknadne toplinske obrade. Specifična svojstva koja otežavaju proces lijevanja: • slabo ispunjavanje kalupa pa je potrebno visoko pregrijavanje taljevine. • - minimalna debljina stjenke iznosi 5 mm; • vrlo veliko toplinsko stezanje (skupljanje) • linearno: 2...2,5 % kod nelegiranih vrsta i do 3 % kod legiranih, • volumenski:10...12 % što uzrokuje velika zaostala naprezanja i povećava opasnost od stvaranja šupljina ("lunkera") i pukotina. Primjeri primjene čeličnog lijeva • dijelovi preša (stolovi i okviri), • kućišta ventila, kućišta diferencijala kamiona, • veliki zupčanici i veći lančanici, • rotori toplinskih strojeva (radna temp. < 400 °C), • križne glave... odljevci velikih dimenzija i mase koji su mehanički opterećeni

  9. ŽELJEZNI LJEVOVI Za legirane vrste ne postoje norme nego samo preporuke proizvođača G34CrMo4 (ČL4730) GX120Mn12 (ČL3160) GX5CrNiNb18-9 (ČL4572) G15Mo3 (ČL7100) GX20Cr14 (ČL4171) • GX35CrNiSi25-12 (ČL4577) Zajamčena svojstva nelegiranih i niskolegiranih vrsta čeličnog lijeva Vrste nelegiranog i niskolegiranog čeličnog lijeva klasificiraju se na temelju vrijednosti vlačne čvrstoće i ostalih mehaničkih svojstava. Kemijski sastav nije zajamčen.

  10. ŽELJEZNI LJEVOVI • kemijski sastav taljevine • 2,5...3,5 %C • < 0,6 %Si • 3,0...4,0 %Mn • < 0,9 %P • < 0,25 %S cementator BIJELI TVRDI LIJEV • odljevci su tvrdi (> 400 HV) i krhki, • imaju nisku istezljivost • osjetljivi su na udarna opterećenja • imaju veliku otpornost na pritiske i na trošenje, • teško obradljivi odvajanjem čestica Primjeri primjene: valjci u metalnoj, papirnoj ili pekarskoj industriji, kotači i papuče kočnica tračnih vozila, dijelovi drobilica za kamen, ugljen i sl., žigovi i alati za izvlačenje žice, matrice za briketiranje ugljena, cigle i keramike, oklopi bubnjeva u industriji cementa, kugle u bubnjevima za drobljenje ugljena, cementa i sl. za odljevke jednostavnijeg oblika koji trebaju biti tvrdi i otporni na abrazijsko trošenje

  11. ŽELJEZNI LJEVOVI kemijski sastav taljevine 2,5...4,5 %C 0,3...1,2 %Mn 1...4 %Si 0,4...1,5 %P < 0,1 %S grafitizator SIVI LIJEV Kemijski sastav se može izraziti preko: - ekvivalenta ugljika CE = C + 1/3(Si + P) - stupnja zasićenja Sz koji se izračunava pomoću izraza: podeutektičke vrste SL: Sz < 1 eutektičke vrste SL: Sz = 1 nadeutektičke vrste SL: Sz > 1 Veza stupnja zasićenja i mehaničkih svojstava: Rm = 1045 – 785Sz – 2,5d, N/mm2 HB= 100 + 0,45Rm služi za procjenu obradljivosti odvajanjem čestica uz jednaki sastav lijeva vlačna čvrstoća biti to viša što je debljina stijenke manja Optimalna vrijednost vlačne čvrstoće odljevka iznosi 250 N/mm2 (perlitna osnova) Vrste s tvrdoćom višom od 220 HB teže se obrađuju

  12. ŽELJEZNI LJEVOVI Kristalizacija i mikrostruktura sivog lijeva - divarijantan, jer kristalizira i stabilno i metastabilno • Mikrostruktura sivog lijeva je dvojna i sastoji se od: • nakupina listića grafita i željezne osnove koja je F, P ili F-P (+ K’’) Tipovi listića grafita prema ASTM normi Mikrostruktura perlito-feritnog sivog lijeva Maseni udjeli C, Si i P kao i debljina stijenke (brzina hlađenja) pomažu u određivanju moguće mikrostrukture odljevka

  13. ŽELJEZNI LJEVOVI Sippov (a) i Klingensteinov strukturni dijagram (b) • Osnovni postupci toplinske obrade sivog lijeva: • žarenje za smanjenje zaostalih naprezanja: 350...650 °C • meko žarenje (feritizacija): 650...825 °C • normalizacija: 800...950 °C • poboljšavanje: 800... 900/ulje/popuštanje pri 200...600 °C • (uvjeti kaljivosti: Cukupni + Si  4,5 % i %Cvezani  0,5 %)

  14. ŽELJEZNI LJEVOVI Tehnološka svojstva: • mogu se lijevati odljevci svih masivnosti, • proizvodnja je jednostavna i jeftinija nego u drugih ljevova, • vrlo dobra je livljivost – linearno skupljanje iznosi oko 1 %, • nisko talište (s obzirom na ~ eutektički sastav) i uzak interval skrućivanja, • dobra je rezljivost (obradljivost odvajanjem čestica), • slaba je zavarljivost radi niske istezljivosti i visokog %C. Mehanička svojstva: • relativno niska vlačna čvrstoća, • visoka tlačna čvrstoća – oko 3 do 4 puta veća od Rm, • vrlo niska istezljivost A < 1 %, • slaba žilavost, • promjenjiv modul elastičnosti E = 60 000...155 000 N/mm2, • - što je viša Rm to je viši E. Što je E viši, to je lijev kvalitetniji. Ostala svojstva: • dobra ležišna (antifrikcijska) svojstva, • vrlo dobra sposobnost prigušenja vibracija, • bubrenje (porast obujma) pri povišenim temperaturama (> 400 °C), • otporan na atmosferilije zbog povišenog udjela Si.

  15. ŽELJEZNI LJEVOVI Primjena sivog lijeva: • postolja alatnih strojeva, • kućišta motora i reduktora, • košuljice cilindara, stapovi i prstenovi stapova, • klizni ležaji, • radijatorski članci, • bubnjevi kočnica, papuče vagonskih kočnica, • kalupi za staklo, • dijelovi poljoprivrednih strojeva...

  16. ŽELJEZNI LJEVOVI kemijski sastav 3,2...3,8 %C 2,4...2,8 %Si < 0,5 %Mn < 0,045 %P < 0,01 %S 0,5 %Mg ili Ce globulatori NODULARNI (ŽILAVI) LIJEV Sz > 1 … lijev nadeutektičkog sastava Mikrostruktura feritnog (a) i perlitnog (b) nodularnog lijeva Mikrostruktura željezne osnove je: • potpuno feritna – vrste ljevova niže čvrstoće, ali više istezljivosti, • feritno - perlitna, • perlitna – vrste ljevova više čvrstoće, a niže istezljivosti, • austenitna.

  17. ŽELJEZNI LJEVOVI Svojstva nodularnog lijeva: - mehanička su svojstva bolja od sivog lijeva, a slabija od svojstava čeličnog lijeva (dinamička izdržljivost je visoka, posebno u poboljšanom stanju kao i vlačna čvrstoća, i to radi kuglastog oblika grafita); - izotermičkim poboljšavanjem dobiva se povećana žilavost; - modul elastičnosti je visok – oko 180000 N/mm2; - sposobnost prigušenja vibracija niža nego kod sivog lijeva, a veća nego kod čelika; - dobro se obrađuje odvajanjem čestica; - može se zavarivati; - otpornost na trošenje, koroziju i oksidaciju je bolja nego kod sivog lijeva; - dobra ležišna svojstva; - legiranjem se postižu posebna svojstva – npr. otpornost na djelovanje agresivnih medija i vatrootpornost kod austenitnih vrsta.

  18. ŽELJEZNI LJEVOVI (ovisno o svojstvima koja se žele postići) Austenitiziranje odljevaka pri 900 C + brzo hlađenje do temperature između 200 i 400 C + držanje na toj temperaturi dok ne dođe do pretvorbe u donji ili gornji bainit Primjena: • koljenaste i bregaste osovine motora, • košuljice cilindara motora i kompresora, • stapajice, • zupčanici, • poklopci kliznih ležaja, • rotori pumpa... Izotermički poboljšan nodularni lijev Tipični primjeri primjene ovog lijeva jesu: koljenaste osovine, zupčanici i stapajice motora.

  19. ŽELJEZNI LJEVOVI - decementacijskim žarenjem bijelog tvrdog lijeva dobije se temper lijev niža tvrdoća, veća žilavost i kovkost, bolja obradljivost tvrdi i krhki odljevci dugotrajnim žarenjem pri 900 do 1000 °C (id + Fe3Cid) + Fe3C" + Fe3Ce  + Fe3C TEMPER (KOVKASTI) LIJEV • Ovisno o atmosferi u kojoj se provodi žarenje dobiva se: • crni temper lijev – žarenjem u neutralnoj atmosferi, sivi prijelom od grafita; • bijeli temper lijev – žarenjem u slabo oksidacijskoj atmosferi, • svjetliji prijelom od ferita i perlita (tzv. europski lijev).

  20. ŽELJEZNI LJEVOVI feritni crni temper lijev perlitni crni temper lijev Dijagram postupka dobivanja crnog temper lijeva Svojstva crnog temper lijeva: - zbog visokog udjela ugljika teško se zavaruje, ali dobro lemi, - perlitni se može površinski zakaliti čime se povisuje tvrdoća i otpornost na trošenje, - bolje je obradljiv odvajanjem čestica od bijelog.

  21. ŽELJEZNI LJEVOVI Crni temper lijev primjenjuje se za odljevke male mase kompliciranih oblika: • bubnjevi kočnica vozila, • držači kočionih čeljusti, • vilice i držači vilica u vozilima i strojevima, • cijevne spojnice, • dijelovi poljoprivrednih strojeva, • dijelovi šivaćih pisaćih, tiskarskih strojeva, • dijelovi vaga, dijelovi tkalačkih stanova, • ventili i zasuni u brodogradnji, ventili za plin i vodu itd.

  22. ŽELJEZNI LJEVOVI Mikrostruktura bijelog temper lijev - primjenjuje se za: ručni alat (okasti ključevi), cijevne spojnice, lance i dr. jer se može pocinčavati i cementirati

  23. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Osnovna svojstva bakra su: • - električna vodljivost čistog bakra bolja je od svih metala izuzev srebra na volumnoj osnovi i aluminija na masenoj osnovi, • - velika toplinska vodljivost, • - svojstva čistog bakra kao: čvrstoća, otpornost na oksidaciju, otpornost na puzanje, otpornost na umor, otpornost na koroziju i livljivost mogu se poboljšati legiranjem, ali se pri tome snizuju električna i toplinska vodljivost, • - većina legura ima izvrsnu duktilnost u žarenom stanju i posebno su pogodne za proizvodnju cijevi, duboko vučenje, kovanje, oblikovanje u toplom stanju itd., • dobra otpornost na koroziju u atmosferskim uvjetima i u morskoj sredini stvaranjem "patine“, • kemijski je postojan u neutralnim i lužnatim vodenim otopinama dok ga nagrizaju kiseline, naročito oksidirajuće.

  24. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Klasifikacija bakrovih legura • 1. Legure bakra s cinkom: • legure bakra s cinkom (> 50 %Cu i < 44 %Zn) – mjedi • posebne mjedi (54...62 %Cu, oko 7 % drugih elemenata, ostatak Zn) • legure bakra s niklom i cinkom (10...30 %Ni) – novo srebro. • 2. Legure bakra bez cinka: • legure bakra s kositrom (< 15 %Sn) – kositrene bronce • legure bakra s aluminijem (< 14 %Al) – aluminijeve bronce • legure bakra s kositrom i/ili olovom (< 10 %Sn i/ili < 25 %Pb) - Pb-Sn i Pb bronce • legure bakra s berilijem (< 2 %Be) – berilijeve bronce • legure bakra s manganom te silicijem i manganom – Mg i silicijeve bronce

  25. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Mjedi najrasprostranjenije legure bakra - dobre električne i toplinske vodljivosti, dobrih mehaničkih svojstava, mogućnosti prerade u hladnom i toplom stanju i visoke antikorozivnosti Mjedi se mogu razvrstati na hladno i toplo gnječene (oblikovljive) legure. Dijagram stanja Cu-Zn (a) i prikaz utjecaja cinka na mehanička svojstva (b)  faza -čvrsta otopina (kristali mješanci bakra s otopljenim cinkom)  faza - intermetalna faza (Cu-Zn)

  26. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Mikrostruktura -mjedi: a) CuZn30, hladnognječeno stanje, b) CuZn20Pb, lijevano i žareno stanje Hladno oblikovane -mjedi osjetljive su na napetosnu koroziju(season cracking). Mikrostruktura (+)-mjedi (K.CuZn40Pb) u lijevanom stanju Kod (+)-mjedi može nastupiti još jedna vrsta korozije koja se pogrešno naziva "korozijacinka" ili "otcinkavanje. Može se spriječiti uporabom posebnih mjedi.

  27. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Posebne mjedi se sastoje od 54...62 %Cu i do oko 7 % drugih elemenata, dok je ostatak cink. Legirni elementi poboljšavaju korozijsku postojanost ili druga svojstva. To su toplo oblikovljive legure, a mogu se primijeniti i u lijevanom stanju Aluminij znatno povećava čvrstoću, a istezljivost pri tome ostaje nepromijenjena. Na površini mjedi aluminij stvara oksidni sloj koji štiti mjed od oksidacije. Dodatak 2 %Al štiti mjed od oksidacije na povišenim temperaturama. Nikalpovećava čvrstoću, otpornost na koroziju i djeluje na usitnjenje zrna pri žarenju. Željezo usitnjuje zrno i tako povećava čvrstoću. Manganznatno povećava otpornost mjedi na koroziju u morskoj vodi i vodenoj pari, solima i kiselinama. Čvrstoća mjedi raste bez smanjenja žilavosti uz udio mangana do 4 %. Pri udjelu iznad 4 % smanjuju se žilavost i istezljivost. Silicij smanjuje napetosti, povećava žitkost kod zavarivanja stvaranjem topljive troske. Kositar povećava otpornost na koroziju u morskoj vodi. Povećava i čvrstoću, ali se udio kositra ograničava na oko 1 %, jer u većem udjelu smanjuje istezljivost.

  28. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Lijevane mjedi imaju u pravilu 36 % do 43 %Zn i 1 % do 3 %Pb, a posebne mjedi još i nikla, aluminija, željeza, kositra ili mangana. Posjeduju uski interval skrućivanja i zbog toga ne dolazi do segregacija u zrnu. Ove legure nisu predviđene za hladno oblikovanje zbog heterogene (+)-mikrostrukture, pa se primjenjuju u lijevanom stanju zbog povišene čvrstoće. Za određene namjene lijevaju se i -mjedi Legure bakra s cinkom i niklom novo srebro, alpaka, argentan,bijeli bakar 10 do 30 %Ni, 55 % do 63 %Cu, ostatak Zn poboljšava livljivost i pojeftinjuje leguru Po mikrostrukturi to su u potpunosti čvrste otopine. Vrlo su duktilne i mogu se hladno oblikovati. Primjenjuju se za izradu relejnih opruga i posrebrenog pribora, u finoj mehanici, optici, graditeljstvu itd.

  29. BAKAR I NJEGOVE LEGURE BRONCE Kositrena bronca Dijagram stanja Cu-Sn: a) ravnotežno stanje, b) žareno stanje, c) lijevano stanje -faza je čvrsta otopina (kristal mješanac), žilava i duktilna -faza, intermetalni spoj sastava Cu31Sn8, prisutna u leguri s više od 8 %Sn • - bronca s -mikrostrukturom može uspješno hladno oblikovati deformiranjem; • (+)-bronce su prilično krhke i ne mogu se hladno oblikovati. • - u industrijskoj praksi hladno se oblikuju samo legure sa do 7 %Sn, dok se legure • sa do oko 15 %Sn lijevaju.

  30. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Lijevane kositrene bronce koriste se za izradu kliznih ležaja budući da im mikrostruktura potpuno ispunjava uvjete za tu namjenu, tvrde čestice -faze otporne na trošenje uložene su u matricu koju čini -faza otporna na udarce. Mikrostruktura kositrene bronce P.CuSn14 Fosforne bronce sadrže namjerno dodanfosfor u masenom udjelu od 0,1 % do 1 %. Fosfor povećava čvrstoću, poboljšava otpornost na koroziju i smanjuje faktor trenja • Gnječenjem oblikovljive fosforne bronce - (do 8 %Sn i do 0,3 %P) • Lijevane fosforne bronce–(13 %Sn i do 1 %P) koriste se uglavnom za ležaje zahtijeva se nizak faktor trenja uz visoku čvrstoću i žilavost

  31. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Crveni lijev • - bronca u kojoj je skupi kositar djelomično zamijenjen jeftinijim cinkom • (2 %Zn ima jednako djelovanje kao i 1 %Sn) • Zn pospješuje žitkost taljevine čime doprinosi livljivosti • osim cinka dodaje se 4 do 6 % olova Crveni lijev sve više zamijenjuje lijevanu broncu. Odljevci od crvenog lijeva koriste se za izradu dijelova strojeva i aparata kad se traži otpornost na koroziju, za ležaje i dijelove otporne na djelovanje morske vode. Višekomponentne kositrene bronce s manjim dodatkom legirnih elemenata mogu se i gnječiti kao npr. CuSn4Zn4Pb4, a primijenjuju se za izradu valjanih košuljica kliznih ležaja

  32. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Aluminijeva bronca (hladno i toplo) oblikovljive (I) i livljive legure(II) Dijagram stanja Cu-Al s prikazom mikrostrukturnih promjena legure s 10 %Al  faza - čvrsta otopina dobre oblikovljivosti (do 9,4 %Al) 2 faza - intermetalni spoj sastava Cu9Al4 Primjena aluminijeve bronce slijedi iz ovih značajki: - sposobnost zadržavanja čvrstoće pri povišenim temperaturama, - velika otpornost na oksidaciju pri povišenim temperaturama, - dobra otpornost na koroziju pri uobičajenim temperaturama uporabe, - dobra otpornost na trošenje, - dopadljiva boja čini neke od ovih legura uporabivim u dekorativne svrhe, osobito kao zamjena za zlato u izradi umjetnog nakita.

  33. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Hladno gnječene -legure imaju 4 % do 8 %Al i obično do 4 %Ni, koji jača korozijsku postojanost još i više. Pogodne su za proizvodnju kondenzatorskih cijevi i izmjenjivača topline kada se traži visoka čvrstoća i korozijska postojanost do oko 300 °C. Sastav im se može prilagoditi tako da se dobije boja slična boji 18-karatnog zlata. Toplo gnječene i lijevane legure sadrže 8 % do 12 %Al, a mikrostruktura im je +2. Uz to se obično dodaju i drugi elementi kao što su nikal, željezo i mangan. Toplo oblikovljive su legure sa 8 % do 10 %Al, a oblikuju se kovanjem ili valjanjem, ovisno o njihovoj daljnjoj primjeni. Uz aluminij dodaju se nikal i željezo, svakog do 5 %. Legure se koriste za potrebe u kemijskoj industriji (komponente izložene visokim temperaturama) te za druge potrebe, posebno otkovke otporne na koroziju. Lijevane legure primjenjuju se u pomorskoj tehnici, npr. za osovine pumpi, dijelove ventila, brodske vijke (propelere), osovine za vijke itd. Koriste se također za sjedišta ventila, za nosače četkica u generatorima, za ležaje pri radu u teškim uvjetima, za zupčanike, za izradu neiskrećeg alata (čekići, dlijeta, kliješta) u potencijalno "opasnim" industrijama plina, boja, benzina i eksploziva

  34. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Olovna i olovno-kositrena bronca Legure bakra s olovom (do oko 25 %Pb) i kositrom Koriste se za klizne ležaje. Podnose veća opterećenja od "bijelih kovina" na bazi olova ili kositra. Toplinska vodljivost im je veća, tako da ih se može koristiti pri većim brzinama. Uz normalno podmazivanje imaju izvanrednu otpornost na trošenje, ali, jednako važno, i otpornost na zaribavanje Berilijeva bronca Legure bakra s 1,5% do 2 %Be (uz manji dodatak Co ili Ni) Primjenjuje se u hladno gnječenom i toplinski očvrsnutom stanju. Postiže najvišu čvrstoću među bakrovim legurama (do oko 1350 N/mm2). Otporna na trošenje, dobre električne vodljivosti, kemijski postojana i nemagnetična. Primjenu za izradu opruga kod preciznih aparata, alata za lijevanje polimernih materijala i posebno za izradu neiskrećeg alata.

  35. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Manganova i silicijeva bronca Manganova bronca je otporna na koroziju u morskoj vodi i ima veliku sposobnost prigušenja vibracija. Namijenjena je za lijevanje, ali se može i toplo i hladno oblikovati. Nedostatak joj je loša rezljivost (zbog žilavosti) i visoka cijena. Silicijeva bronca Posjeduje izvanrednu podobnost za hladnu i toplu preradu, dobru korozijsku postojanost, osrednju čvrstoću i veliku žilavost.

  36. BAKAR I NJEGOVE LEGURE LEGURE BAKRA S NIKLOM • vrlo dobra oblikovljivost • velika korozijska postojanost, • visoka čvrstoća (osobito pri povišenim temp.), • prilagodljive u odnosu na tehniku obrade • može ih se toplo ili hladnooblikovati, Dodatkom 1,5 %Fe i 2 %Mn može se korozijska postojanost i povećati. Zaštita od korozije postiže se stvaranjem pasivnog sloja u prisutnosti kisika. Posebno su korozijski postojane u boćatnim vodama i morskoj vodi pa se koriste za izradu dijelova kondenzatora na brodovima i postrojenjima za demineralizaciju morske vode. Posebna namjena legure CuNi25 je za izradu kovanog novca.

  37. BAKAR I NJEGOVE LEGURE Elektrootporna legura CuNi44 ("konstantan“) ima veliki električni otpor i malu toplinsku rastezljivost pa se koristi kao materijal za grijaće elemente. U sustavu bakar-nikal kontinuirano se mijenja i termoelektrični napon koji maksimalnu vrijednost prema bakru ili željezu postiže kod 45 %Ni. Na toj osnovi upotrebljava se legura CuNi44 kao materijal za termo­elemente (termopar, termočlanak). Promjena električnog otpora Cu-Ni legura pri 0 °C (a) i termonapon Cu-i legura u odnosu na željezo pri 816 °C (b)

  38. NIKAL I NJEGOVE LEGURE Otpornost na koroziju je gospodarstveno najvažnije svojstvo čistog nikla. Tehnički je zanimljiv i zbog njegovih fizikalnih, mehaničkih i tehnoloških svojstava te zbog utjecaja na svojstva drugih metala. Otporan je na atmosferske utjecaje, postojan u morskoj vodi, neoksidirajućim hladnim kiselinama, lužnatim otopinama i rastaljenim jakim lužinama. Nikal je metal s feromagnetičnim svojstvima. Glavno obilježje legura na osnovi nikla je FCC kristalna struktura, a to znači da kod njih nema prijelaza žilavog u krhak prijelom sa sniženjem temperature, pa se mogu nazvati žilavim materijalima. Niklove legure su ponajprije razvijene radi njihove otpornosti na koroziju i otpornosti pri visokim temperaturama (zadržavaju dobru vlačnu čvrstoću i otpornost na puzanje do temperatura 0,7Tt ). Druga posebna svojstva niklovih legura su magnetska i električna svojstva kao i kontrolirana rastezljivost. U novije vrijeme razvijene su "pametne" Ni-Ti legure s izraženim efektom prisjetljivosti oblika (eng. shape memory alloys).

  39. NIKAL I NJEGOVE LEGURE • Skupina Trgovačko ime • 1. Nikal-bakar Monel (Nicorros) Nikal-krom Nimonic (Nicrofer) • 2. Nikal-molibden-krom Hastelloy (Nimofer) • 3. Nikal-krom-željezo Inconel (Nicrofer)Nikal-željezo-krom Incoloy (Nicrofer) • Nikal-krom + (A) aluminij-titan Različite vrste legura pod + (B) kobalt-volfram-molibden skupnim imenom "SUPERLEGURE" + (C) ugljik Legure otporne na koroziju i visoke temperature podijeljene su prema legirnim elementima u skupine s odgovarajućim trgovačkim oznakama: A - precipitacijski očvrstljive B - očvrstljive kristalima mješancima C - očvrstljive karbidima

  40. NIKAL I NJEGOVE LEGURE Superlegure" su višekomponentni sustavi na osnovi nikla i kobalta s visokim udjelima kroma i manjim udjelima visokotaljivih elemenata molibdena i volframa, te titana i aluminija. Njihova se mehanička svojstva postižu otapanjem legirnih elemenata u kristalima mješancima matrice i precipitacijom intermetalnih spojeva i/ili karbida raspoređenih u auste­nitnoj matrici. • Smiju se trajno opteretiti do 1100 °C, a kratko vrijeme smiju raditi i na 1400 °C. • Služe za izradu dijelova: • zrakoplovnih plinskih turbina, • brodskih turbina, • lokomotivskih turbina, • uređaja u energanama, • postrojenja za proizvodnju nafte i sl. Visoka cijena superlegura je posljedica cijene legirnih elemenata i složene tehnologije proizvodnje

  41. KOBALT I NJEGOVE LEGURE Čisti kobalt je beznačajan kao konstrukcijski materijal. Zbog svoje strukturne građe (HCP koja grijanjem na 417°C prijeđe u FCC) dobro je toplo oblikovljiv, ali ograničeno hladno oblikovljiv. Kobalt je važan kao legirni element za proizvodnju trajnih magnetnih materijala, sinteriranih tvrdih metala, materijala za navarivanje otpornih na trošenje, brzoreznih čelika, zubarskih legura i legura za implantate u kirurgiji. Od legura najvažnije su toplinski otporan lijev, kovane i sinterirane legure koje se ubrajaju u grupu superlegura. Sastav kobaltovih superlegura: 30...65 %Co, 15...30 %Cr, 0...20 %Fe, 0...32 %Ni i do 1,1 %C. Ostali legirni elementi: W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr i B. Povišenje čvrstoće pri visokim temperaturama postiže se izlučivanjem karbida i karbonitrida. Disperzijsko očvrsnuće kobaltove matrice moguće je stvaranjem stabilne sekundarne faze (visokotaljivi oksidi).

  42. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Tri glavna svojstva aluminija kao inženjerskog materijala: • Povoljan omjer čvrstoće i gustoće (Rm/-specifična čvrstoća), osobito kod legura. • Omjer električne vodljivosti i gustoće najpovoljniji je među svim metalima. • Aluminij ima velik afinitet prema kisiku, a korozijska postojanost mu je ipak velika. Antikorozivnost aluminija temelji se na postojanju gustog nepropusnog oksidnog sloja koji se stvara na površini metala na zraku i vodenim otopinama. Ukoliko se, odmah se oksidacijom nadomješta novim. Što je jače oksidiran, to je nastali sloj otporniji, tako da je aluminij otporan i na koncentriranu dušičnu kiselinu. Neotporan je na lužine koje ga otapaju. Prirodni oksidni sloj je debeo tek oko 0,01 µm i pun sitnih pora. Kvaliteta mu se može se poboljšati postupcima fosfatiranja i kromatiranja. Važnija i poznatija je elektrokemijska oksidacija − anodizacija (eloksiranje) Aluminij s kubičnom plošno centriranom strukturom (FCC) je metal izvanredno toplo i hladno oblikovljiv deformiranjem. Dade se vrlo dobro polirati.

  43. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Aluminijeve legure Najvažniji legirni elementi su: bakar, magnezij, silicij, cink i mangan. Legiranje ima za cilj poboljšanje mehaničkih svojstava (vlačne čvrstoće i tvrdoće, krutosti,žilavosti), rezljivosti i livljivosti. Aluminijeve legure upotrebljavaju se i u lijevanom i u gnječenom stanju. Nekim legurama mogu se mehanička svojstva poboljšati precipitacijskim očvrsnućem. Precipitacijsko očvrsnuće aluminijevih legura Prikaz precipitacijskog očvršćivanja Al-Cu legure s 4 %Cu u dijagramu stanja Opći postupak precipitacijskog očvršćivanja

  44. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Lijevane legure Lijevane legure mogu se svrstati u tri osnovne grupe: Al-Si, Al-Mg i Al-Cu Al-Si legure • - silicij je osnovni element koji doprinosi dobroj livljivosti aluminijevih legura • to su najrasprostranjenije legure u grupi lijevanih legura ("silumini"), posebno • one s 10 % do 13 %Si (~ eutektički sastav) • - koriste se za tlačni lijev i druge vrste ljevova gdje se zahtijevaju zamršeni presjeci • budući da posjeduju veliku žitkost, malo skupljanje i uski interval skrućivanja. Dobra kemijska postojanost čini ih uporabljivim u pomorstvu, a činjenica da su nešto manje gustoće od Al-Cu legura čini ih pogodnim za primjenu u zrakoplovnoj i automobilskoj industriji. Postupkom cijepljenja ili modifikacijemože se usitnitigruba eutektička mikrostruktura koja nastaje kod pješčanog lijeva. Cijepljenje povisuje vlačnu čvrstoću i istezljivost.

  45. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Al-Mg legure • Osnovno svojstvo je dobra korozijska postojanost zbog čega se kod ovih legura može postići visoki sjaj. Neke od njih su i otporne na udarce pa se mogu uporabiti za umjereno opterećene dijelove u pomorstvu. Najbolju kombinaciju čvrstoće i žilavosti ima legura s 10 %Mg. Nažalost, ona je jedna od najteže livljivih legura zbog pojava poroznosti, stvaranja troske i loše žitkosti. Zbog toga su u uporabi najviše legure s 3 % i 5 %Mg. Al-Cu legure Toplinski očvrstljive legure s osrednje visokom čvrstoćom, srednjom ili slabom udarnomotpornošću, dobro otporne na višim temperaturama i dobro rezljive. Slabe su livljivosti, a korozijska postojanost im je najslabija među svim aluminijevim legurama. Al-Si-Mg legure Precipitacijski su očvrstljive uz dodatak od 0,2 % do 0,5 %Mg. Odlikuju se dobrom livljivošću, imaju uzak temperaturni interval skrućivanja (do 30 °C) i malo linearno skupljanje (1 %). Kod lijevanja u pijesak moraju se obvezatno cijepiti. Al-Si-Cu legure To su legure Al-Si kojima je dodan bakar radi poboljšanja čvrstoće i rezljivosti.

  46. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Gnječene legure Od legura koje očvršćujuhladnim deformiranjem zahtijeva se dovoljna čvrstoća i krutost u hladnom stanju, kao i dobra korozijska postojanost. Većina ovih legura ima mikrostrukturu koja se potpuno sastoji od čvrste otopine. To je dodatni faktor u prilog njihovoj velikoj duktilnosti i velikoj korozijskoj postojanosti. Precipitacijski očvrstljive legure imaju prednost kada se traži povoljan omjer čvrstoće i gustoće

  47. TITAN I NJEGOVE LEGURE Fizikalna i mehanička svojstva titana Na sobnoj temperaturi titan ima heksagonsku (HCP) rešetku, -titan,koja na ~885 °C prelazi u kubičnu prostorno centriranu (BCC) rešetku, -titan. Titan i njegove legure su zbog povoljnog omjera čvrstoće i gustoće u temperaturnom području od –200 °C do +550 °C u prednosti pred mnogim drugim inženjerskim materijalima. Također im je značajna otpornost na umor i puzanje, imaju malu toplinsku rastezljivost i veliku postojanost u različitim agresivnim sredinama. Proizvodni troškovi i naročito troškovi prerade još su uvijek vrlo visoki, pa se opća uporaba titana i njegovih legura znatno ograničuje.

  48. TITAN I NJEGOVE LEGURE Tehnički titan Sadrži između 98,9 % i 99,5 %Ti. Ostatak čine nečistoće, u prvom redu kisik i željezo, koji imaju znatan utjecaj na mehanička svojstva. Može se uporabiti za konstrukcijske, ali i za nekonstrukcijske namjene. Nositelj otpornosti na koroziju je čvrsto prionjena oksidna prevlaka koja nastaje u oksidirajućoj okolini. Zbog toga se primjenjuje gdje se traži otpornost na oksidirajuće kiseline ili smjese takvih kiselina. Sposobnost hladnog oblikovanja je ograničena radi heksagonske strukture. Hladnim oblikovanjem povisuje se vlačna čvrstoća. Dade se dobro zavariti pod zaštitnim plina ili u vakuumu. Titan je teško obradljiv odvajanjem čestica jer je vrlo žilav, a postoji i opasnost od zapaljenja strugotine.

  49. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE Titanove legure -, - i (+)-legure -legure Glavni stabilizatori -faze su ugljik, kisik, dušik, aluminij i kositar. Zavarljivost, žilavost, čvrstoća i stabilnost pri povišenim temperaturama glavna su obilježja -legura. Također imaju dobru žilavost i čvrstoću i pri sniženim temperaturama. Otpornost na oksidaciju i koroziju je jednaka kao i kod - i (+)-legura. Teže se oblikuju deformiranjem i nisu toplinski očvrstljive. U ovu grupu ulaze legure titana s aluminijem kao glavnim legirnim elementom, te kositrom. Najčešća je legura TiAl5Sn2,5. Glavna su joj obilježja: oksidacijska i korozijska postojanost i odlična svojstva pri niskim temperaturama. Koristi se u kovanom i lijevanom stanju, među ostalim za dijelove zrakoplova i svemirskih letjelica.

  50. ALUMINIJ I NJEGOVE LEGURE -primarni kristali -osnova (+)-legure (+)-legure su glavni dio proizvodnje titanovih legura. Legura TiAl6V4 koristi se u količini jednakoj svim ostalim titanovim materijalima. Mikrostruktura te legure toplinskom se obradom može mijenjati tako da se ostvare željena uporabna svojstva. • Toplinsko očvrsnuće (+)-legura titana: • rastvorno žarenje, • gašenje radi stabilizacije , • popuštanje, • hlađenje (zrak ili voda) Mikrostruktura legure TiAl6V4 žarene pri 705 °C/2 h i ohlađene na zraku

More Related