Kristálytani alapfogalmak

7/23/2019 Kristálytani alapfogalmak

http://slidepdf.com/reader/full/kristalytani-alapfogalmak 1/14

Kristálytani alapfogalmak • Térrács• Rácspont• Elemi cella

Térrács: A térrács fogalma alatt az atomoknak azt a szabályos rendjét értjük a térben, amely atér mindhárom irányában szabályosan ismétlődik és amelyben minden egyes rácspontkörnyezete tökéletesen azonos. Az atomok szabályos térbeli ismétlődése az adottkristályrendszerre jellemző, szabályos geometriai alakzatokkal (például szabályos kocka,négyzet-, vagy hatszög-alapú hasáb, stb.) jellemezhető.

Rácspont: A rácspont a térrács azon kitüntetett pontjait (a geometriai alakzat kitüntetettgeometriai helyeit, mint például sarokpont, vagy csúcspont, térközéppont, felületközéppont,élközéppont, stb.) jelenti, amelyekben az adott anyag kristályrendszerét felépítő atomok helyet foglalhatnak.

Elemi cella: Az elemi cella a kristályszerkezet azon legkisebb egysége, amely az adottkristályszerkezet valamennyi - geometriai -törvényszerűségét magán hordozza (teháttulajdonképpen az adott kristályszerkezetre jellemző geometriai alakzat és akristályrendszerre jellemző rácspontokban elhelyezkedő atomok együttesen jelentik azelemi cella fogalmát).

A színfém és az ötvözet fogalma:

Ötvözet: olyan , legalább látszatra egynemű, fémes természetű elegy, amelyet két vagy többfém összeolvasztása, vagy egymásban való oldása útján nyerünk.

Színfém: nem tudják az ipar igényeit kielégíteni

Vas-karbon ikerdiagramm:



A vas-karbon egyensúlyi diagram alapvető fontosságú a vasötvözetek tárgyalásánál. Az Fe-Cötvözetekre vonatkozó ismereteket általában kettős (iker) diagramban tüntetik fel (metastabilés stabil rendszer), amelyet első kidolgozóiról Heyn-Charpy ikerdiagramnak is hívnak.A Fe-Fe3C diagramot metastabil egyensúlyi diagramnak nevezzük. Ennek oka, hogy avasötvözetekben a karbon kétféle alakban fordul elő. Egyrészt, mint szabad C, grafit, másrészt

Fe3C vegyületben, vaskarbidként, kötött C formában.A vaskarbid 400ºC-nál nagyobb hőmérsékleten, a hőmérséklet nagyságávalcsökkenő, de viszonylag hosszú ideig izzítva felbomlik, belőle elemi temperszén válik ki ésferrit, illetve ausztenit marad vissza. A színvas dermedése és hűlése közben bekövetkezőkristályosodásának és szilárd halmazállapotában létrejövő átkristályosodásának allotrópmódosulatai és kritikus hőmérsékletei vannak. Ezek a kritikus hőmérsékletek szerepelnek aFe-Fe3C egyensúlyi diagramban, melynek alapvonalára (vízszintes tengelyére) a C tartalom%-ai vannak. Ebben a rendszerben tehát az első (baloldali) függőleges a színvasat, az utolsófüggőleges pedig a vaskarbidot jelenti. A diagram vízszintes tengelyét 6,67% széntartalomiglátható.A Fe - Fe3C metastabil egyensúlyi diagram az egyensúlyi diagramoknál megismert korlátolt

oldóképességet és szilárd halmazállapotban kiválást feltüntető diagramhoz hasonló. Akülönbség az, hogy a jobb oldalon nem a szilárd oldat mezője, hanem fémes vegyületegyenese határolja, amely a vaskarbid (Fe3C). Másik eltérés az, hogy a 0,1-0,5% C-tartalmúötvözeteknél 1400˚C fölött peritektikus reakció megy végbe. Az igen magas hőmérsékleten(1493˚C) lefolyó reakció az atomok élénk hőmozgása és a nagy diffúziós sebesség miattmindig homogén γ-szilárd oldat keletkezését eredményezi. A C pontnál 4,3% C-tartalmúolvadék eutektikus átalakulás történik, vagyis a homogén olvadék állandó hőmérsékleten(1147˚C-on) két szilárd fázisra (γ-szilárd oldat és Fe3C) bomlik. A 2,06-4,3% közöttikarbontartalomú ötvözeteket hipoeutektikusnak, még a 4,3% feletti karbontartalmúakathipereutektikus ötvözeteknek nevezzük.Az eutektikus átalakulást jelző C pontnál az olvadék (szabadságfoka=0 Gibbs féle fázisszabály) két szilárd fázisra bomlik, úgy az S pontnak megfelelő 0,8% C-tartalmú γ szilárd oldat is kb. 723˚C hőmérsékleten két fázisúvá alakul át(α-szilárdoldat Fe3C), keveréke lesz. Az S-pontnak megfelelő összetételű (0,8%) ötvözeteteutektoidos ötvözetnek nevezzük. Azokat az ötvözeteket melyek karbontartalma 0,8% alattvan hipoeutektoidosnak, a 0,8-2,06% közötti karbontartalmúakat hipereutektoidosnak nevezzük.

Tehát az eddig tárgyaltak röviden:

- a diagramot csak 6,67 C %-ig ábrázoljuk - bizonyos vonalak folyamatos, és szaggatott vonallal is fel vannak tüntetve

- a 6 % C-nál nagyobb C tartalmú ötvözetekre semmilyen megbízható adatunk nincs, deezeknek nincs jelentősége- A diagramban a 6.67 C %-nál látott függőleges a Fe3C interszticiós vegyületnek felel meg)- A karbon a vasötvözetekben kétféle alakban jelenik meg,mint elemi karbon vagy grafit, éskötött formában, mint Fe3C, vaskarbid- A vas-vaskarbid (folyamatos vonal, első ábra) és a vas-grafit (szaggatott vonal, első ábra)ötvözeteknek kétféle diagramjuk van. A két diagramnak egy koordináta rendszerben valóábrázolása Heyn-Charpy nevéhez fűződik, ezért nevezzük a diagramot Heyn-Charpy féle iker diagramnak - már 700 C felett megfigyelhető a Fe3C felbomlása Fe3C 3 Fe + C- a grafitos (szaggatott) vonalak a magasabb hőmérsékleteken haladnak

Tehát a vas-grafit (Fe - C) rendszer a stabil, az Fe - Fe3C rendszer a metastabil.



Diffúziós átalakolás: A diffúziós átalakulás az atomok vagy üres rácshelyek szilárdállapotban, termikus hatásra végbemenő helyváltoztatása. A diffúzió lehet öndiffúzió vagyidegen atom általi diffúzió.

Az acél gyors hűtésekor bekövetkező változások :

Az acéloknál ötvözők alkalmazása helyett néha elegendő csupán hőkezeléssel elérnia kívánt műszaki paramétereket. Ötvözött, sőt erősen ötvözött acéloknak sokszor ahőkezelés során alakulnak ki az elvárt anyagjellemzők. Az átkristályosodási hőmérsékletetátlépő hőkezelési eljárások alapja, hogy egy kritikus hűtési sebességet meghaladó, gyorshűtésnél az Austenit rácsban 300 -400°C- on a vas atomjai közé ékelődnek a szénatomok éslétrejön a Martenzit. A hőkezelések során az acél keményebb, kopásállóbb, de ridegebb lesz.Az öntést, vagy a későbbi hőkezelést követő lassú hűtés, vagy hosszú ideig tartó hőntartásesetén a krisztallitoknak elegendő idejük van nagyra nőni, ami egy durva szemcseszerkezetkialakulását okozza. A gyors hűtés mindig a szemcseméret finomodását vonja maga után. A

szemcsefinomító hőkezelésekkel szívósabb, jobban alakítható fémet kapunk. Olyantechnológiáknál, ahol az anyagot egyenlőtlenül, nagy hőterhelés éri belső feszültségkeletkezik és ez akár repedésekhez, esetleg töréshez vezethet. A feszültséget csökkentőhőkezelésekkel ez megelőzhető. Hőkezelési eljárásoknál tehát rendkívüli szerepe van azanyag hűtési sebességének

Hűtés:Hűtésnél figyelembe kell venni a tárgy méretét, alakját a rajta levő méretváltozásokat. Éles

bemetszéseknél is repedések keletkezhetnek, ezért ezeket védeni kell. A hűtőfürdőbemártáskor a tárgy a legkisebb felületen érintkezzen a közeggel, mert ilyenkor az elvetemedés

lehetősége a legkisebb. Vízzel való hűtéskor a tárgyat mozgatni kell, mert a víz forrásakor helyileg kialakuló gőznek rossz a hűtőhatása, és ez egyenlőtlen szövetszerkezeteteredményez.

C-görbe ismertetése:Izotermikus átalakulás úgy hozható létre, hogy igen apró, egy-két grammos próbatestetausztenitesített állapotról a vizsgálati hőmérsékletre hűtünk. Ha az átalakulás kezdetének ésvégének időszükségletét több hőmérsékleten meghatározzuk, hőmérséklet-lg időkoordinátarendszerben megrajzolhatjuk az átalakulásra jellemző diagramot, melyet azirodalom, alakjánál fogva C-görbének, angolul TTT (Transformation-Temperature-Time),diagramnak nevez.



Fémes és nem fémes szerkezeti anyagok :Fémek: jó elektromos és hővezető képesség, erőhatásokkal szemben ellenálló, szilárd stbFémszerű anyagok: tulajdonságaik szerint átmenet a fémek és a nemfémes anyagok között

Nemfémes anyagok: elektromos vezetésük rossz, a fémekkel ötvözetet nem alkotnak

Fémek:~ kristályos szerkezetűek, szabályos rendszerben kristályosodnak Rácsszerkezetek:

• Egyszerű köbös• Térközepes köbös• Lapközepes köbös

A fémek szabályos rácsszerkezetek halmazát alkotó szabálytalan alakú kristályokból un.KRISZTALLITOKBÓL állnak.Az erőhatásokkal szembeni viselkedés alapján az anyagok lehetnek:

- Rideg

- Rugalmas- Szívós- Képlékeny

Rideg anyag: nagy nyomószilárdság, az egyéb igénybevételeket nem bírjakönnyen törik (pl. öntöttvas)Rugalmas anyag: az igénybevételt jól bírja, alakváltozása erővel arányos. Csak nagy alakváltozás után szakad vagy törik (pl. acélok)Szívós anyag: kis méretű rugalmas alakváltozás után, deformáció (pl. acélok egyes fajtái)Képlékeny: alakváltozás kis erőhatásra is (deformáció). Könnyen alakíthatók.

(pl. ón, ólom)Fémes szerkezeti anyagok:Vas és ötvözetei:A legfontosabb szerkezeti anyagVasérc Nyersvas Acél Különleges ötvözetek

Nyersvas két változata:

Fehér nyersvas: - a szenet vegyület, vaskarbid formájában tartalmazza, a cementit miattkemény, rideg törete fehér → csak acéllá finomítva használhatóSzürke nyersvas: - a nagyobb arányú szilícium miatt a szenet lemezes grafit zárványok

formájában tartalmazza, ezért törete szürke → öntvények anyagaként felhasználható



Műanyagok:Műanyagok legjellemzőbb tulajdonságai:

- könnyű feldolgozhatóság Hátrányok a fémekkel és az üveggelszemben:

- kis sűrűség - kisebb szilárdság- jó vegyszer – és korrózióállóság - kis hőállóság- jó termikus szigetelő tulajdonságú - öregedésre való hajlam- kedvező a villamos tulajdonságai- kicsi a törésveszélye

1. Mechanikai tulajdonságai: Legfontosabb mechanikai tulajdonságai: szakítószilárdság, hajlítószilárdság, szakadási nyúlás, nyomószilárdság, ütő-

hajlítószilárdság, rugalmasság, felületi keménység. A műanyagok mechanikaitulajdonságaira igen sok tényező hat és az igénybevétel meghatározásakor valamennyitfigyelembe kell venni.

a.) szakítószilárdság: Az anyagnak a húzóerővel szembeni ellenállását jellemzi a próbatest-szakító gépen; meghatározott sebességű szakítással határozható meg.Értékei igen széles tartományban helyezkednek el.

b.) szakadási nyúlás: Húzóvizsgálatkor, a szakadás pillanatában mértnyúlás és a kiindulási mérési hossz hányadosa. Rideg műanyagokra a ~ értéke mindösszenéhány %, a szívós műanyagok nyúlása 50…150% vagy még nagyobb.

c.) nyomószilárdság: A húzóterheléssel ellentétes irányúnyomóterhelésnek alávetett test eltöréséhez szükséges nyomóerő és a test eredetikeresztmetszetének hányadosa; mértékegysége: N/mm2, jele: σdB. Értéke általábannagyobb, mint a szakadási szilárdság.

d.) hajlítószilárdság: Az anyagnak a húzó- és nyomóerő kombinálthatásával szembeni ellenállását jellemzi, mértékegysége: N/mm2, jele: σdB., értékeáltalában a szakítószilárdság és a nyomószilárdság között van.

e.) ütő-hajlítószilárdság: A műanyagok dinamikai igénybevétellelszembeni viselkedését leginkább az ütővizsgálattal kapott mérési eredményekkel lehet

jellemezni. Az egyik leggyakrabban alkalmazott mérési módszer a Charpy - készülékbenvégzett ütővizsgálat. Az ~ mérését többnyire hornyolt próbatesteken mérik.Mértékegysége: kJ/m2.

f.) rugalmassági modulus: A ~ az anyagok merevségét, vagyis azt atulajdonságok jellemzik, hogy adott erő hatására mekkora alakváltozás jön létre a

próbatesten. A mechanikai tulajdonságok az igénybevétel időtartalmától és a

hőmérséklettől függ. Az arányossági tényező a ~; jele:E, mértékegysége: N/mm

2

.Leggyakrabban a húzó-, hajlító-, vagy nyomóvizsgálatok révén határozzák meg.g.) keménység: A ~ -nek nincs általános műszaki definíciója,

leggyakrabban a benyomó-vizsgálattal meghatározható tulajdonságokat nevezik keménységnek. Mértékegysége: N/mm2. A terhelés hatására bekövetkező benyomódásmértékét a terhelés alatt kell meghatározni.

2. Termikus tulajdonság: A műanyagoknak a hőmérséklet-változás hatására bekövetkező változását a következő tulajdonságokkal lehet jellemezni:a.) hőállóság: hőállóságon műanyagok esetében azt a hőmérsékletet értjük, amelyen avizsgálati anyagból készített próbatest adott mechanikai igénybevétel hatására

meghatározott alakváltozást szenved el.



b.) hidegállóság: a termék felhasználása szempontjából fontos ennek a tulajdonságnak azismerete. A különböző típusú műanyagok ~ - a között igen nagy különbségek vannak.Jellemzésére a törékenységi hőmérsékletet szokták alkalmazni.

c.) lágyuláspont, lágyulási tartomány: a lágyuláspont a műanyagok feldolgozhatóságának egyik feltétele. A lágyulási tartomány terjedelme az anyag

szerkezetétől függ. Lágyulási pont gyanánt egy meghatározott mérési módszer szerintrögzített hőmérsékletet tekintünk.d.) olvadáspont: az a hőmérséklet, amelyen adott nyomáson a tiszta kristályos anyagfolyékony halmazállapotba megy át. A hőre lágyuló műanyagok közül csak anagymértékben kristályos szerkezetű anyagoknak van olvadáspontjuk.e.) hőtágulás: a műanyagok lineáris hőtágulási együtthatója az acélokkal összehasonlítva7…15-szöröse. A hőtágulási tényező egysége 1/K.f.) hővezető képesség: az időegység alatt adott keresztmetszeten, egységnyi vastagságúanyagon, egyégnyi hőmérséklet-különbség hatására áthaladó hőmennyiség, egysége W/(m * K).

g.) fajhő: 1 kg műanyag hőmérsékletének 1 oC-kal való növeléséhez szükséges

hőmennyiség, mértékegysége J/(kg*K). a műanyagok fajhője függ a hőmérséklettől.

Csoportosítása:Eredete szerint:a. Természetes: pl.: cellulóz, kaucsuk, fehérje, mint óriásmolekulájú termékek b. Mesterséges alapú (szintetikus) pl.: kőszén, földgáz, ásványolaj, stb. Kis

molekulájú anyagok, amelyek szintézissel mesterségesen alakíthatók átóriásmolekulákká.

Keletkezésük során végbemenő vegyi folyamatok szerint:- Polimerizációs műanyagok : sokszorozódásnak nevezzük az olyanmolekulanövekedési folyamatot, amelyben kisebb molekulákból (monomerek)melléktermék képződése nélkül keletkezik óriásmolekula. Legfőbb jellemzője a

polimerizációs fok, amely megmutatja, hogy a láncmolekula hány tagból azazalapmolekulákból áll.- Polikondenzációs műanyagok : Olyan vegyi folyamat, amelynek során a megfelelőkatalizátor hatására, két vagy több vegyület molekulái valamilyen egyszerű kis molekulakeletkezése közben kapcsolódnak óriásmolekulává.- poliaddíciós műanyagok : a molekulanövekedési folyamat hasonló a

polikondenzációhoz, az alapvegyület molekulái melléktermék keletkezése nélkülkapcsolódnak egymáshoz. Az óriásmolekula nagyságát a molekulasúlynak, a már

említett polimerizációs foknak a megadásával jellemzik.Hővel szembeni viselkedés szerint:

- Hőre lágyuló: Hő hatására képlékennyé válnak, formázássalfeldolgozhatók, lehűtve megkeményednek. Ez a folyamat többször megismételhető. A gyártási hulladék és selejt újra felhasználhatók. Azóriásmolekulái fonal alakúak.• polietilén: kristályos szerkezetű anyag. Íztelen, szagtalan,fiziológiailag semleges, élelmiszerek tárolására, szállítására alkalmas.Fontosabb jellemzői: sűrűsége kicsi, jó a vegyszerállósága, kicsi avízelvezető-képessége, kiváló a villamos tulajdonsága, könnyen

feldolgozható, nem ragaszthatók, hidegállósága jó, sugárállóságakorlátozott.



• polivinil-klorid: (PVC) A vinil-klorid polimerizációjával előállítottműanyag. Keménysége és ridegsége miatt önmagában nemalkalmazzák és nem is dolgozzák fel. Hideg és melegállóságakorlátozott. Lángba tartva ég, azonban eltávolítva kialszik, ezértgyakran „önkioltónak” is nevezik. Legfontosabb tulajdonságai: -

kemény PVC-re (kitűnő vegyszerálló, színezhető, jó villamostulajdonságú); - lágy PVC-re ( korlátozott vegyszerálló, színezhetőátlátszó és áttetsző kivitelben)• poliamidok:Kristályos szerkezetű, nitrogéntartalmú műanyagok.Sűrűségük a típusoktól függően 1,02…1,21 g/cm3. Különbözőalapanyagokból lehet előállítani. Nagyon szívós, nagy szilárdságú,rendkívül jó kopásálló termékek készíthetők. Szívósságuk éshajlítószilárdságuk a fagyáspont alatt is nagyon jó. Hidegen isnyújthatók. Villamos szigetelő tulajdonsága a vízfelvétel miattkorlátozott. Magas hőmérsékleten nagyon érzékeny az levegőoxigénjére. Súrlódási tényezőjük kicsi.

• polisztirol: (PS) Az egyik legrégebben ismert és feldolgozott amorf szerkezetű, hőre lágyuló műanyag. Normál állapotban víztiszta,átlátszó. Az anyaga nagyon érzékeny ütésekre, rázkódásokra. Az egyik legkönnyebben feldolgozható műanyag fajta. Jó az ütésállósága és azöregedésállósága.- Hőre keményedő : Hő hatásra meglágyulnak, képlékennyé válnak,alakíthatók. Lehűtés közben megszilárdulnak, térhálósodnak. Kiskeményedés után már nem olvaszthatók meg, legfeljebb elégnek. Ahulladék és a selejt újra nem használható fel.

Könnyű-és színesfém ötvözetek tulajdonságai:

Könnyűfémek Színesfémek Magnézium RézTitán HorganyAlumínium Ón(berillium, lítium, C Ólomkarbonszál, B Nikkel

Volfram

Alumínium

• Könnyű• Alacsony olvadáspontú• Jó villamos vezetőképessége (2/3-a a Cu – nek)• Jó a hővezető képessége• Felületen középpontos köbös térrácsú

– Jól alakítható Z = 90 % (hidegen is és melegen is)• Jó korrózióálló ( igen stabil a felületi oxidréteg Al2O3 )• Kicsi a szilárdsága Rm = 40 … 120 MPaRp0,2 = 20 … 60 MPaKicsi a merevsége (E, rugalmassági modulusz)

Magnézium• Hexagonális rácsú, nehezen alakítható



• A „jövő anyaga” Gyártásban várható előretörése• Jól forgácsolható (Al-hoz hasonlítva)• Gyorsabb ciklusidovel önthető• Jobb a nyomásos öntőszerszámok élettartamaIgényes kamerák stb. fémváza, repülőgép-,

rakéta alkatrészek alapanyaga

Titán• Nem igazán könnyű• Az a-titán sűrű illeszkedésű hexagonális• Igen jó szilárdság/tömeg arány• Jó korrózióálló• Biokompatibilis (protézisek)• Nem „hőmérséklet érzékeny”

• Alakíthatósága, forgácsolhatósága rossz• Erősen oxidálódó és dezoxidáló,Karbidképző

Réz és ötvözetei• Réz: jól alakítható, lágy, jó hő-és elektromos vezető, korrózióálló• Rézötvözetek: sárgarezek (Cu-Zn ötvözet)Bronzok: Ónbronz (foszforbronz)

ÓlombronzAlumíniumbronzKrómbronz

• Nikkel: rendkívül képlékenytömítések anyaga, korrózió és saválló, hőállóötvözetek alapanyaga, a legtöbb fémben jóloldódik, fontos ötvöző• Ólom: nehézfém, alacsony olvadáspont, jó alakíthatóság és korrózióállóság jellemziakkumulátorok, sugárzás ellen véd, alacsony olvadáspontú eutektikus ötvözetei (Wood fém,csapágyfémek, forraszanyagok)• Ón: Korrózió és saválló, (ónpestis 18 C alatt tetragonális-gyémánt rács átkristályosodás),ötvözetei (Pb) csapágy és forraszanyagok

• Horgany: alacsony olvadáspont, nyomásos öntés, jó korrózióálló-felületi bevonatok

Nemesfémek :A nemesfémek csoportjába tartozik:Az arany,ezüst,platinaAz arany 1063 º C-on olvadó , 19,3 kg/dm³ sűrűségű , sárga színű fém. Az arany( Au)éppúgy, mint az ötvözői az ezüst (Ag) és a réz (Cu) a szabályos lapközpontos rendszerbenkristályosodik, ennek köszönhetően kitűnően alakítható. Szilárdsága és keménysége (18HB)igen alacsony, viszont jól nyújtható (50%). Szilárdságát ötvözéssel (Ag és Cu) fokozzák.Tisztaságát karátokban mérik. A karátok száma azt jelenti, hogy az ötvözet hány

huszonnegyed része arany. Ékszerként használatos ötvözet.



Az ezüst, ékszereken kívül jó villamos vezetőképessége miatt huzalok és kontaktusok anyagául is , valamint ötvözeteit keményforrasznak használják.

A platina olvadáspontja igen magas – 1771 ºC és így alkalmas nagy hőmérsékletek méréséreszolgáló pirométerek készítésére. Igen nagy kémiai ellenállása miatt vegyi laboratóriumokban

olvasztó és izzító tégelyeknek, valamint kontakt anyagul is alkalmazzák. Természetesen a platinát (Pt) is , mint a többi nemesfémet, ékszerek gyártására is felhasználják.

Acél és öntöttvas

Acélnak nevezzük azokat a vas-vaskarbid ötvözeteket, amelyek 2,06%-nál kevesebbszenet tartalmaznak. Az acélokat a szén melletti ötvözőanyag tartalom alapján két csoportraosztjuk: ötvözetlen és ötvözött acélok . A legfontosabb ötvözők: Ni, Cr, W, V, Mn, Si. Ezek az acél felhasználhatóságát javítják. A szén az acél szilárdsági jellemzőit, keménységétnöveli, az alakíthatóságát, szívósságát rontja.

Az öntöttvas könnyen önthető, öntészeti vasanyagból készül. Széntartalma 2,06%-nál több.A nyomó igénybevételt jól bírja, szakítószilárdsága (húzó igénybevétellel szembeni ellenállóképessége) alacsony.Fajtái:

• Lemezgrafitos öntöttvas (jelölése: Öv)• Gömbgrafitos öntöttvas (jelölése: Göv)• Temperöntvény (jelölése: Tö, Töfk)• Acélöntvény (Aö)

A lemezgrafitos öntöttvas leginkább jó siklási, megmunkálhatósági és rezgéscsillapítási jellemzői miatt alkalmas többek között motorhenger, dugattyúgyűrű, illetve fékdob, féktárcsaelőállítására.

A gömbgrafitos öntöttvas szakítószilárdsága, nyúlása jobb, ezért forgattyús tengely,hajtórúd kialakítására alkalmasA temperöntvények és az acélöntvények az acélhoz hasonló tulajdonságúak . Nagyelőnyük, hogy önthetőségük miatt bonyolult formájú alkatrészek kialakítására használhatók. A nehézfémek sűrűsége 5kg/dm3-nél nagyobb. Nehézfém, pl. az ón, ólom, réz, cink, króm.Felhasználásuk a különleges tulajdonságaikkal kapcsolatos (pl. a réz kiváló vezetőképessége

miatt jó vezetékanyag). A könnyűfémek sorába tartozik az alumínium, magnézium, titán. A belőlük készültalkatrészek könnyűek, nagy szilárdságúak. Ezért egyik fő felhasználási területük a

járműgyártás. A többnemű (összetett) anyagokat kompozitoknak is nevezzük. Egymással egyesítettkülönböző szerkezeti anyagokból állnak. Magukban egyesítik az egyes összetevők jótulajdonságait. Ilyenek pl. a nyomtatott áramkörök alaplapjai, vagy a fékbetétek.



A szerkezeti anyagok felhasználását jellemző fizikai, kémiai és technológiai tulajdonságaik határozzák meg. Sok fizikai jellemző megadható az anyagállandók segítségével. Ilyenek, pl.a sűrűség, hőtágulás, hővezető képesség, és a mechanikai jellemzők . Ez utóbbiak határozzák meg a külső erőkkel szembeni ellenálló képességet.

Fontosabb mechanikai jellemzők:• Feszültség: Az „A” keresztmetszetű testre ható „F” erő hatására az anyagban

feszültség keletkezik. Jele „σ” (szigma), és az erő valamint a keresztmetszethányadosaként számítjuk:

• Ridegség: az anyagnak az a tulajdonsága, hogy külső erő hatására nem deformálódik,hanem pattan, törik. Rideg anyag pl. az üveg, a keményre edzett acél, de bizonyosmértékig egyes öntöttvasak is.

• Keménység: az az ellenállás, amit az anyag egy külső erő hatására a felületébe hatolótesttel szemben kifejt. Kemény anyag pl. az edzett acél, és a gyémánt, amely éppen etulajdonsága miatt kopásálló, így tartós forgácsolószerszámot lehet készíteni belőle.

• Szilárdság: külső erők roncsoló hatásával szemben kifejtett ellenállás. A szilárdságotáltalában szakítóvizsgálattal határozzuk meg. A vizsgálat során a szakítógépbeszabványos kialakítású próbatestet helyeznek el, amelyet növekvő húzóerővelterhelnek. Közben mérik a próbatest hosszváltozását. Azt a legnagyobb terhelőerőt,

amelyet a próbatest kibír szakítóerőnek (FB) nevezzük.

Szakítódiagram



A próbatest alakváltozása

A szakítószilárdság (R m) számítása:

ahol:• Fm: a vizsgálat során fellépő maximális erő [N]• S0: a próbatest eredeti keresztmetszete [mm2]

A kémiai tulajdonságok meghatározzák az anyagok környezeti hatásokkal, agresszívközegekkel szembeni viselkedését, ellenálló képességét.

Fontosabb kémiai jellemzők: hőállóság, éghetőség, mérgező hatás, korrózió állóság.

A technológiai tulajdonságok a különböző megmunkálási eljárásokra való alkalmassággalvannak összefüggésben. Ezek sorában a legfontosabbak az alábbiak:• Önthetőség: az anyag jól önthető, ha olvadási hőmérséklete alacsony, megolvadáskor

hígfolyóssá válik, és nem vesz fel gázokat, és dermedéskor nem zsugorodik túlságosan.

• Alakíthatóság: a jól alakítható anyag külső erők hatására képlékenyen deformálódik.Jól alakítható pl. az ólom, réz, alumínium, és a kis széntartalmú acélok. Nemalakíthatók (a ridegségük miatt) a vasöntvények, keményfémek.

• Forgácsolhatóság: az egyik olyan jellemző, amellyel akár a barkácsolás során istalálkozunk. Az ilyen anyagokra jellemző, hogy a megmunkálás során könnyű aforgácsleválasztás, kis méretű, rövid forgács jön létre, a szerszám éle nem kopik

erősen. Csak a kevéssé szívós és a nem túl nagy szilárdságú anyagok forgácsolhatók



jól: pl. az ötvözetlen, vagy a gyengén ötvözött acélok, öntöttvas, alumínium, réz,ólom.

• Hegeszthetőség: a hegesztés szintén gyakran alkalmazott gyártási technológia. Azacélok hegeszthetősége a széntartalomtól függ. A kis széntartalmú acélok (0,22%széntartalomig) hegeszthetők jól. A közepes széntartalmú acélok (0,35-0,4%)

kielégítően, míg a 0,45%-nál nagyobb széntartalmú acélok rosszul hegeszthetők.

Forgács nélküli műanyag megmunkálások berendezéseinek elvi felépítései:

Extrudáló gép:

Fő részei: 1. csiga, 2. henger, 3. adagológarat, 4. hajtómotor, 5. hajtómű, 6.hűtés

1. csiga: Geometriai alakja az extruder működését jelentősen befolyásolja. Azextruder és a csigás fröccsöntő-gép legfontosabb eleme. Általános gyakorlata az, hogy

egy-egy csigatípussal többféle műanyagot is feldolgoznak, ezért csak az egészen mástulajdonságú műanyagokat azonos gépen valófeldolgozásakor van szükség.

2. henger: A ~ lényegében vastag falúcső, amelyet a vázon rögzített és megfelelőadagolónyílással látnak el. A ~ működés közbenlényegében „úszik” a műanyag ömledékben.Anyagával szemben jelentős szilárdsági,kopásállóság és korrózióállóságikövetelményeket támasztunk, ezért azelőállításhoz nagyszilárdságú acélokatalkalmaznak, amelyeket rendszerint a működőfelületeken nitridálnak.

3. adagológarat: Az adagolónyílásközelében a hengerfalat esetenként a tölcsér csatlakozásánál és a csigacsapágynál vízzelvagy levegővel hűtik. A tölcsér űrtartalma általában úgy van meghatározva, hogylegalább félórányi üzemhez szükséges anyag legyen benne elhelyezhető.

4. Hajtómotor: ami a hajtást adja a művelet elvégzéséhez.

5. hajtómű: A hidraulikus meghajtásokat 2 csoportra lehet osztani: statikus ésdinamikus. A statikus meghajtási mód nem érzékeny a csiga terhelésére, ezértfordulatszámtartók. A dinamikus elvű hajtóművek lamellás szivattyú és lamelláshidromotorral működnek.

6. Hűtés: A hőre érzékeny anyagoknál szükséges lehet a csiga hűtése. A csigát a benne elhelyezett hűtőfuraton keresztül vízzel és olajjal hűtik.

Fröccs-fúvógép



Alakos termékek fröccsfúvással is előállíthatók speciálisan, erre a célra kifejlesztettfröccsfúvó géppel. A fröccsfúvás a fröccsöntés és üregestest-gyártás kombinációja. Akombináció lehetővé teszi a két eljárás előnyeinek kihasználását. Fröccsfúvássalhulladékmentesen lehet terméket gyártani. Speciális szerszámot kell alkalmazni. Tehát a

plasztikálóegység ez esetben is hengerben elhelyezkedő csigadugattyúból szabályozhatószakaszokkal rendelkező fűtésből áll. A gépek záróereje általában 10….200 kN. Azelőtermék mozgató rendszert is vagycsuklós mechanizmust , vagy hidraulikamozgatja. A gyakorlatban a függőlegestengelyű, többfejes gépek terjedtek el,rendszerint 120 fokos elfordulástvalósítanak meg.

Gyors-és az izotermikus hűtés:

Gyors hűtésnél más lesz a vas szövetszerkezete, mint a korábban megismert lassú hűtések esetén. Lassú hűtésnél 911°C -on allotróp átalakulás kezdődik és folytatódik 723°C-ig.Gyorshűtés esetén ez a változás alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe. A gyors hűtéssellétrehozható új szövetelemek bénit és a martenzit a vas szén ötvözetek tulajdonságait nemcsak az összetétel, hanem a lehűtés módja is meghatározza. Azt a tevékenységet, amikor szabályozott hevítéssel és lehűtéssel új tulajdonságot adunk az ötvözetnek hőkezelésnek nevezzük. Az izotermikus átalakulási diagramokat úgy hozták létre, hogy a próbatesteketgamma austenites állapotból különböző hőmérsékletre hirtelen lehűtötték és az átalakulás

befejezéséig hőn, tartották. Az austenit átalakulásának kezdeti és végpontjait összekötve ’C’alakú görbét kaptak. A hűtési sebesség megváltoztatásának az austenitből különbözőfinomságú perlitet, bénitet és martenzitet lehet előállítani.



A 3. ábra izotermás hűtési folyamatot mutat be. Ausztenites állapotról nagy sebességgel620˚C-os izotermára hűtjük az eutektoidos összetételű acélt. Az átalakulás kezdetét a C pontmíg befejeződését a D pont mutatja. A vízszintes, idő tengelyen leolvasható a CD pontok távolsága, vagyis az átalakulás időszükséglete.

A lehűtés a hőkezelési eljárásoknál csak ritkán izotermikus leggyakrabban folyamatos. Afolyamatos hűtésre vonatkozó diagrammokat csak a különböző lehűlési sebességeknek megfelelő görbék mentén szabad leolvasni.

Acélok folyamatos hűtése

Az átalakulási hőmérsékletet valamint az átalakulási termékeket a lehűtési sebességfüggvényében a 10. ábra mutatja. Az alsó kritikus lehűlési sebesség elérésekor (vkr.a.) a perlitesátalakulás nem fejeződik be teljesen, az átnem alakult ausztenit az Ms-Mf intervallumbanmartenzitté alakul. A felső kritikus hűtési sebességnél (vkr.f.) perlit már sebességek acélfajtánként különbözőek, minél erősebben ötvözött acélról van szó, annál nem képződik,az ausztenit néhány százalék híján martenzitté alakul. A kritikus lehűlési inkább jobbratolódik a C-görbe, így kisebbek a kritikus lehűtési sebességek, azaz lassabbhűtéssel is lehet martenzites szövetszerkezetet létrehozni.

A kétalkotós ötvözetek

Az ötvözetek két vagy több atomfajtából képződő, szabályos rácsszerkezetű szilárdtestek. A két atomfajtából álló testeket , úgynevezett kétalkotós (binér)ötvözetnek nevezzük.

Documents

Kristálytani alapfogalmak