OBOJENI METALIBAKAR (Cu) I BAKROVE LEGUREPREDNOSTI Cu i Cu-legura: Vrlo dobra elektrina vodljivost (istog Cu)

Vrlo dobra toplinska vodljivost

Sposobnost slijevanja s nizom metala ( razliite legure

Veina legura ima vrlo dobru duktilnost i kovkost

Vrlo dobra korozijska postojanost - zelena prevlaka u atmosferi ("patina) kao i prema morskoj vodi

Nemagnetinost

Lijepa boja crvena do uta

NEDOSTACI Cu i Cu-legura:

Visoka cijena

Visoke temperature lijevanja

Ne smije se koristiti u dodiru s hranom ili u preradi prehrambenih namirnica

Neotporan prema oksidirajuim kiselinama vino, voni sokovi i sl. (nastaje otrovni bakrov acetat) Opasnost od vodikove krhkosti >500 C uz H2 i CO dolazi do difuzije, materijal ispuca

NELEGIRANI BAKAR ELEKTRINA VODLJIVOST

TOPLINSKA VODLJIVOST

Funkcija istoe Cd, P i dr. vrstoa se povisuje s poveanim udjelom neistoa.

NISKOLEGIRANI BAKAR:Povienje vrstoe dodavanjem malih koliina pravilo odabranih leg. elemenata:

otapaju se u kristalu mjeancu (Ag, As)

omoguuju precipitacijsko ovrivanje (Cr, Zr, Cd, Fe, P, Be) NAINI POVIENJA VRSTOE Cu i Cu-LEGURA:

1. LEGIRANJEM DO GRANICE RASTVORLJIVOSTI 2. PRISUTNOU DRUGE FAZE 3. PRECIPITACIJSKIM OVRIVANJEM (otvrdnjavanjem) samo Cu-Be 4. HLADNOM DEFORMACIJOM KLASIFIKACIJA Cu-LEGURA Mjedi su legure baksa s cinkomn kojima mogu biti dodani i drugi elementi. Postoje osnovno dvije vrste mjedi: -mjedi koje su oblikovljive deformiranjem u hladnom stanju i (+)- mjedi koje su oblikovljive deformiranjem u toplom stanju

Bronce su legure bakra s kositrom, mogu sadrzavati jos i druge elemente, a ime dobivaju po elementu koji je najvise prisutan u leguri 1.LEGURE Cu-Zn MJEDI a) Prave mjedi > 50 % Cu; < 44 % Zn b) Specijalne mjedi s < 44 % Zn i < 7,5 % - ukupno (Ni, Fe, Mn, Si, Mn i Sn)

c) Cu-Zn-Ni (10 -30 % Ni) - "novo srebro"

d) Cu-Zn-Sn-Pb; > 80 % Cu - crveni metal, crveni lijev 2. LEGURE BAKRA BEZ CINKA - VEINOM BRONCE

a) Cu-Sn - prave bronce; < 15 % Sn

b) Cu-Al; < 14 % Al - aluminijeve bronce

c) Cu-Sn-Pb; 37%Zn i 700 N/mm2.

Naval brass otporne na morsku voduc) Legure Cu-Zn-Ni (> 10 30% Ni) 5563%CU ostatak ZnOve legure spadaju meu najstarije metalne materijale ovjeanstva.

Svakodnevna imena: argentan, novo srebro, alpaka, bijeli bakar. - Homogena vrsta otopina ((-mjeanac). - Vrlo duktilne i dobro hladno oblikovljive. - Dobro se leme. - Osjetljive na napetosnu korozijud) Legure Cu-Zn-Sn (+ Pb)

> 80 %Cu; 3-5 %Zn; 3-5 %Sn; 3-5 %Pb (samo neke)

Po svojstvima sline Cu-Sn broncama ali jeftinije (Zn).

Gnjeene - crveni metal

Lijevane: crveni lijev

- klizna svojstva.

- izvrsna lijevaka svojstva

- otpornost na morsku vodu. Ljevane mjedi imaju u pravilu 36-43% Zn i 1-3%Pb. Nisu predviene za hladno oblikovanje zbog (+) heterogene mikrostrukture pa se primjenjuju u ljevanom stanju zbog poviene vrstoe

BRONCEBolja vrstoa, otpornost na troenje i klizna svojstva u odnosu na Cu-Zn legure. Bolja korozijska otpornost ali i via cijena.

a) KOSITRENA BRONCA - PRAVA BRONCA Dijagram stanja kositrena bronca (lijevo) i mehanika i fizikalna svojstva gnjeenih bronci (desno)Gnjeene legure: < 9 % Sn - - struktura

Hladno oblikovljiva deformiranjem, ilava i duktilna

oko 1,5% Sn - tvrde vuene ice za telefonske kabele.

6-8% Sn, Rm = 900, HV = 180 - valjane opruge za releje.

Vrste legura: CuSn2, CuSn6, CuSn8

-faza intermetalni spoj prisutan u leguri s vie od 8% Sn tvrda i krhka, a njena prisutnost (+) ini broncu prilino krhkomLijevane bronce: veina legura

irok interval skruivanja za 10-15 % Sn ( dobra livljivost, ali postoji mogunost mikrosegregacija.

9-15 %Sn + ( - vrlo dobra otpornost na troenje

( - tvrda i krhka faza (intermetalni spoj), iako ima FCC reetku, Cu31Sn8 izrada kliznih leajeva

prave fosforne bronce su one kojima je fosfor namjerno dodan u masenom udjelu od 0,1 -1%

crveni ljev

propada grupi bronci u kojima je skupi kositar djelomino zamjenjen jeftinim cinkom pr emu se mikrostruktura legure ne razlikuje od mikrostrukture iste kositrene bronce

osim cinka dodaje se 4- 6 % olova koji poveava homogenost legure

sve vise zamjenjuje lijevanu broncu

kod izrade dijelova strojeva i aparata kad se trai otpornost na koroziju za leajeve i dijelove otporne na djelovanje morske vode

b) Aluminijeve bronce < 14 %Al

Po svojstvima su vrlo sline Cu-Sn broncama, ali jeftinije jer skupi Sn zamjenjuje jeftiniji Al. 48 %Al - jednofazna struktura ((): dobra hladna oblikovljivost i ilavost 9,5 %Al - dvofazna struktura: moe se toplo oblikovati i ovrsnuti toplinskom obradom (slino kaljenju elika). Rm do 700 N/mm2 (kao u konstrukcijskih elika)

Dijagram stanja i toplinska obrada Al- bronci

c) Olovno-kositrene bronce: < 10 %Sn i do 3% olova za poboljaenje rezljivosti a < 2 %Pb za specijalne namjene klizni leaji

d) Olovne bronce: < 28 %Pb Lijevane legure koje uglavnom slue za klizne leaje.

e) Cu-Ni legure

Cu i Ni su vrlo blizu u periodnom sustavu, oba imaju FCC reetku slinih parametara. Potpuna rastvorljivost u rastaljenom i vrstom stanju. Mogu se dobro oblikovati na hladno i na toplo.

Zbog Ni su posebno otporne koroziji u svim vodenim otopinama, ponajprije u morskoj vodi.

Primjena:

dijelovi kondenzatora na brodovima

ureaji za desalinizaciju novacNIKAL (Ni) I NJEGOVE LEGURE

Nikal

- otporan na koroziju i utjee na svojstva drugih materijala

-Otporan na koroziju galvanskih elinih izradataka

-Radi stvaranja zatitnog sloja otporan na atmosferske utjecaje, postojan u morskoj vodi, neoksidirajuim hladnim kiselinama, lunatim otopinama i rastaljenim jakim luinama

-Curieva temperatura feromagnetikog nikla je ovisno o stupnju istoe od 358-362 celzijusa iznad te temperature gubi feromagnetina svojstva

SVOJSTVA Ni- LEGURA:

FCC reetka ne dolazi do pretvorbi hladna oblikovljivost

ilavost pri niskim temperaturama

otpornost na koroziju

otpornost pri visokim temperaturama VRSTE LEGURA

1. Ni-Cu Monel (Nicorros)

2. Ni-Mo-Cr Hastelloy (Nimofer)

3. Ni-Cr-Fe Inconel (Nicrofer)Ni-Fe-Cr Incoloy (Nicrofer)

4. Ni-Cr + Al-Ti (A)* SUPERLEGURE+ Co-W-Mo (B)*

+ C (C)*MEHANIKA OTPORNOST PRI VISOKIM TEMPERATURAMA NAINI OVRSNUA "SUPERLEGURA: Kristalima mjeancima: otapanjem legirnih elemenata - najjae djeluje Co (>16 %).

Precipitacijom: Cr se otapa u austenitu i stvara jo Cr23C6,

Mo, Nb, Ta i V stvaraju karbide Al i Ti stvaraju intermetalne spojeve: Ni3Al i Ni3T

Dijagram precipitacijskog ovrivanja Ni-Cr-Ti-Al- legure Posebna fizikalna svojstva:

- Elektrina svojstva (velik elektrini otpor - grijai)

- Magnetska svojstva (meki magneti)

- Legure s malom toplinskom rastezljivou (INVAR). Ni-Ti legure ("Nitinol") s efektom prisjetljivosti oblika - pametne legure (engl. shape memory alloys).

Visoka cijena legirni elementi i sloena proizvodnja

ALUMINIJ (Al) I NJEGOVE LEGURE

Pripada lakim metalima niskog talita. U zemljinoj kori ima ga relativno puno - oko 7,5 %, u obliku spojeva - oksida ili mjeavine oksida Al2O3. Industrijski se racionalno dobiva samo iz BOKSITA.Veliki afinitet aluminija prema kisiku onemoguuuje takav postupak redukcije redovnim kemijskim postupkom jer se svi pratei elementi lake reduciraju od aluminijaShema dobivanja aluminija

Boksit -> izluivanje s NaOh i kalciniranje natrijeva aluminata -> glinica Al2O3-> elektroliza 13-15000 kWh/t ->Al primarni metalurski

POVOLJNA SVOJSTVA:

NISKA GUSTOA (oko 2700 kg/m3) lake konstrukcije Povoljan omjer vrstoe i gustoe specifine vrstoe, posebno kad se koristi u obliku neke od svojih legura Legiranjem i precipitacijskim ovrsnuem mogus se proizvesti legure koje imaju specifinu vrstou kao i mnogi elici OTPORNOST NA ATMOSFERSKU KOROZIJU - prevlai se tankim filmom (oko 0,01 m) Al2O3 (nepovoljno pri zavarivanju, solnoj i sumpornoj kiselini) isti Al je nepostojan na alkalne otopine koje razaraju oksidni film - vapno, mort. ELEKTRINA VODLJIVOST - s obzirom na masu bolje od Cu TOPLINSKA VODLJIVOST - 4...5 puta via nego u elika HLADNA DEFORMABILNOST (FCC reetka) - kovanje, valjanje, preanje u profile i folije - moe ovrsnuti RECIKLINOST - znatno manja potrebna energija za recikliranje nego za primarnu proizvodnju. NEPOVOLJNA SVOJSTVA: Nizak E (oko 70000 N/mm2) vee elastine deformacije, odnosno manja krutost

Ograniena primjenjivost pri povienim temperat. 150...200 (C Relativno loa zavarljivost - zbog stvaranja oksida treba zavarivati u inertnoj atmosferi.

Primjena tehnikog aluminija

kemijska i prehrambena industrija

Kuhinsko posue i metalni proizvodi iroke potronje

Graditeljstvo krovovi, ljebovi i ukrasi

Pakiranje folije tube, limenke

Elektrini vodii

POVIENJE MEHANIKE OTPORNOSTI Al a) Hladna deformacija - valjanje, vuenje b) Legiranje c) Toplinska obrada - precipitacijsko ovrivanje (samo neke legure) KLASIFIKACIJA AL-LEGURA:1. Prema tehnolokoj preradi: - gnjeene - lijevane 2. Prema kemijskom sastavu: 1. Al-Si 2. Al-Mn 3. Al-Cu 4. Al-Mg 5. Al-Zn3. S obzirom na mogunost toplinske obrade: - toplinski neovrstljive - toplinski ovrstljive TIPOVI PRECIPITATA koherentni, polukoherentni i nekoherentniTOPLINSKO OVRIVANJE Al-LEGURA PRECIPITACIJSKO OVRIVANJEWILM 1906. je sluajno otkrio, da legura sastava: 4,5 % Cu i 0,5 % Mg, ostalo Al ovrava duim stajanjem pri 20 (C, ako je prethodno gaena sa 450 (C.DURAL ili DURALUMINIJNema alotropskih modifikacija kao kod kaljenja elika. Ovrsnue se temelji na promjeni rastvorljivosti atoma legirnih elemenata u - mjeancu Al.

POLAZNI UVJETI ZA TOPLINSKO OVRIVANJE 1. Sastav legure mora biti iz heterogenog podruja + 2. % legirnih elemenata mora biti to vii, to blie rmax (maks. rastvorljivost u -mjeancu)3. mora polazno biti neki intermetalni spoj: CuAl2, Al2CuMg, Al3Mg2, MgZn2... ili neka drugi spoj npr. Mg2Si Kako bi tijekom promjena koje se zbivaju dolo do ponovnog izluivanja intermetalnog spoja ali sada u koherentnom obliku

VRSTE GNJEENIH LEGURA I NJIHOVA SVOJSTVA

1. TOPLINSKI NEOVRSTLJIVE - Rm = 200...300 N/mm2 Al-Mn (do 1,5 %Mn) - npr. AlMn1 - tlane posude

Al-Mg (do 5 %Mg) - npr. AlMg1, AlMg2,5, AlMg5 (za brodogradnju)

Al-Mg-Mn - npr. AlMg3Mn - tlane posude2. TOPLINSKI OVRSTLJIVE - Rm do 600 N/mm2 Al-Mg-Si ili Al-Mg2Si Rm < 330 N/mm2 "Antikorodal" Al-Cu-Mg (Si, Mn) Rm < 450 N/mm2 "Duraluminij

Prirodno i umjetno ovrstljive legure.

Dodatak Mg ubrzava dozrijevanje.

Slabija korozijska postojanost zbog Cu.

Al-Zn-Mg (Cu ili Cr) Rm do oko 550N/mm2 "Konstruktal"

Opasnost od napetosne korozije

ZrakoploviLIJEVANE Al-LEGURE Sadre elemente koji tvore lako topive eutektikume to im daje dobra svojstva livljivosti. Mehanika svojstva su slabija nego kod gnjeenih legura.Al-Si legureSilumin" - najrairenija lijevana legura 10...13 % Si - pospjeuje livljivost (eutektike legure) - Relativno slaba vrstoa i dobra otpornost na koroziju. - Sklonost upijanju plinova poroznost odljevaka. - Jeftine, zavarljive i toplinski neovrstljive legure.Al-Mg

Dobra korozijska postojanost, visok sjaj, otporne na udarce

u upotrebi legure s 3 do 5 % Mg

Al-Cu

Toplinski ovrive, s visokom vrstoom, slabom udarnom otpornou

dobro otporne na viim temperaturama i dobro rezljive

slabe korozijske postojanosti i livljivost takozer slaba

Primjeri upotrebe Al i legura, bicikla radijatori, blokovi motora, limenke

TITAN (Ti) I NJEGOVE LEGURE

POVOLJNA SVOJSTVA:

polimorfan metal: od 20 do 885 C HCP ((-titan)

>885 do talita 1670 C BCC ((-titan)

relativno niska gustoa (4500 kg/m3)

povoljna specifina vrstoa (od -200 do + 550 C)

relativno visok E (110 000 N/mm2)

znaajna otpornost na umor i na puzanje

mala toplinska rastezljivost

visoko postojan u razliitim agresivnim medijima (Cl- morska voda, kiseline) - stvara se oksidni slojNEPOVOLJNA SVOJSTVA:

velik afinitet prema O2, C, N2 i H2, naroito > 950 C

teko obradljiv odvajanjem estica jer je ilav, opasnost od zapaljenja strugotine ograniena sposobnost hladnog oblikovanja (HCP); bolje toplo oblikovljiv

tee zavarljiv (u zatitnoj atmosferi) relativno visoka cijena. Ti-legure Prema mikrostrukturi: (-, (- i ((+()-legure

- glavni stabilizatori (-faze: C, O, N, Al, Sn

- stabilizatori (-faze: Cr, Ni, Mn, Mo, Fe, Ta(-legure - relativno slabo hladno oblikovljive (HCP);

- zavarljivost, ilavost, vrstoa pri viim temperaturama

(370500 C) za dijelove motora

- dobra ilavost i vrstoa i pri snienim temperaturama

- neovrstljive toplinskom obradom.( + ( legureNajvanija legura: TiAl6V4 ( 50 % proizvodnje svih Ti-legura vrstoa (najvra) ovisi o udjelima alfa i beta faza i o legirnim elementima otopljenim u njima, te efektima toplinske obrade koja se temelji na metastabilnosti, tj raspadu metastabilne faze

- povienje vrstoe toplinskom obradom.

- osjetljiv postupak - pojava krhkosti (metastabilna (-faza).

Legure se rastvorno are u blizini temperature prekristalizacije (/( (velik udio ().Gaenje legure sastava < Ck : ( (' martenzitnom pretvorbom. ( '- faza je kristal mjeanac istog sastava kao (-faza. Gaenje legure sastava >Ck :tvrda i krhka (-faza (neoekivano). Dolazi do stvaranja metastabilne prelazne krhke (-faze. (-faza moe nastati pri gaenju ili pri naknadnom poputanju. ne rastvorno ariti u polju radi opasnosti od pogrubljena zrna

ne popustati ispod 425 celzijusa radi izbjekavanja krhke -faze

(-legureTiV13Cr11Al3 - najea leguraOVRSTLJIVE HLADNOM DEFORMCIJOM I TOPLINSKOM OBRADOM izvrsna hladna oblikovljivost (zakovice)

visoki omjer vrstoa/gustoa, zavarljiva visoka vrstoa nakon toplinske obrade

dobra vrstoa do 300 C uz kratkotrajno mehaniko optereenje (dijelovi raketa). MAGNEZIJ (Mg) I NJEGOVE LEGUREPOVOLJNA SVOJSTVA:

mala masa (( = 1740 kg/m3 - najmanja meu legurama) - konkurentne Al-legurama u pogledu omjera vrstoa/gustoa velika sposobnost priguenja vibracija izvanredna rezljivost (mogunost samozapaljenja)

nekoliko legura ima vrlo dobru livljivost za tlani lijev uz visoku proizvodnost NEPOVOLJNA SVOJSTVA: niska otpornost na koroziju velik afinitet prema kisiku - potrebna povrinska zatita (prevlake bronane boje); HCP reetka ograniena mogunost hladne deformacije. Mogu se oblikovati na toplo (( 300 oC)

nizak E: 45 000 N/mm2 i niska vrstoa velika kemijska reaktivnost (mogunost samozapaljenja pri lijevanju i obradi)Vrste legura:

Glavni legirni elementi: Al, Zn, Mn, Th, Zr i Ce.

1. Mg-Al, Mg-Zn ili Mg-Al-Zn,

2. Mg-Zr + Zn, Th, ili Ce. Primjene: sjedalo (pilotsko) lagano, priguenje vibracija; sjedalu u F1 i u ostalim vozilima; poklopac spremnika za gorivo, automobilska vrata, tlani odljevak za borbeni zrakoplov