tehniČki materijali aleksandra boričić - ?ka obrada čelika ... npr. tvrdoća zavisi od strukture...

TEHNIKI MATERIJALI

dr

Aleksandra Borii

Sadraj

Opte karakteristike materijala.

Strukture kristalnih reetki

Ponaanje metala pri delovanju spoljanjih sila

Elastine i plastine deformacije

Osnovi kristalizacije metala i legura

Legure gvoa

Osnove faznih promena u metalnim sistemima

Fazne promene u vrstom stanju kod elika

Termika obrada elika

Dobijanje sirovog gvoa,elika i livenog gvoa

Podela i obeleavanje elika

Legure gvoa

Obojeni metali i njihove legure

Polimerni materijali

Kompozitni materijali

Goriva

Izbor materijala

LITERATURA

Veina materijala je preuzeta sa predavanja prof. dr Dragana Adamovia sa Mainskog

fakulteta iz Kragujevca.

Formiranje

ocene: Poeni:Pred-ispitne

obaveze

(60%): 60

Pohaanje

nastave

-

predavanja,

vebe 10 Kolokvijumi 40 Seminarski

rad 10

Ispit

(40%) 40

4

Bodovanje i ocenjivanje

Ocena Znaenje ocene Ukupan broj poena

10 Odlian 95-100

9 Izuzetno dobar 85-94

8 Vrlo dobar 75-84

7 Dobar 65-74

6 Dovoljan 55-64

5 Nije poloio do 54

5

Prema skali ocenjivanja (Sl. Glasnik R. Srbije 21/2006) kvalitativna ocena uspeha je:

Cilj predmeta

Da pripremi

studenta da:

usvoji pojmove kao to su modul

elastinosti, zatezna

vrstoa, ilavost

materijala,

elastine

i plastine

deformacije

izui strukturne

promene

u ovravanju

materijala

naui postupke poboljanja mehanikih karakteristika materijala

naui da reava praktine probleme iz oblasti primene materijala

Ishod predmetaStudent je sposoban da:

odredi osnovne karakteristike materijala, zateznu vrstou, modul alastinosti, tvrdou, ilavost,

da prednosti i nedostatke za razliite vrste materijala u primeni,

definie termiku obradu u odnosu na traene karakteristike materijala,

definie pravilan izbor materijala ije e karakteristike zadovoljiti traene mainske konstrukcije ili pojedine delove konstrukcija,

nabroji sve vrste materijala koji se mogu upotrebiti u izradi razliitih delova maina, a koje odgovaraju traenim karakteristikama,

prati i predlae nove materijale.

Pauza

Uvod

u tehnike

materijale

Istorijski

razvoj materijala

Kamen

Bronza

Gvoe

Napredni materijali

ta je nauka o materijalima i ininjerstvo

?

Struktura

Svojstva Obrada

Klasifikacija

materijala

Metali, Keramike i stakla, Polimeri, Kompoziti

Napredni materijali

Elektroniki

materijali, superprovodnici, itd.

Savremeni

materiajali, materijali

budunosti

Biorazgradivi

materijali, Nanomaterijali, Pametni

materijali, Biomimetiki materijali

Istorijski

razvoj

materijala

Kameno

doba

(600 000 do 8 000 god. pre Hrista)Upotreba razliitih materijala za razne alatke potrebne oveku vezana je za same poetke ljudske civilizacije. Prouavanje arheolokih nalazita pokazuje da su prve primitivne alatke bile od drveta, kamena, koe

i

ivotinjskih kostiju.

Zlatno

i bakarno

doba

Ljudi su najpre pronali zlato, mnogo pre pronalaska vatre. Otkrie vatre omoguilo je da se zlatni prah stopi u jedan komad, ili jo

docnije da se izlivanjem u zemljane kalupe

dobiju predmeti sloenog oblika. Ta epoha nastala posle kamenog doba ponekad se zove "zlatno doba". Posle zlata pronadjen je bakar i zatim kovanje kao nain njegove prerade ("bakarno doba").

Bronzano doba (8000 do

3000

god. pre Hrista)

Mnogo docnije, stapanjem bakra i kalaja dobijena je bronza o ijem znaaju govori to to je itava ta epoha koja je trajala 5000 godina nazvana "bronzano doba". U neolitskim lokalitetima kod Velikog Laola (Petrovac na Mlavi) otkriveno je da su stanovnici ove naseobine znali da prerauju bakar jo

4500 godina pre Hrista.

Gvozdeno doba (od 3000 god. pre Hrista)

Meki metali: zlato, bakar, kalaj, cink i srebro bili su lako dostupni drevnim narodima jer su se nalazili u povrinskim slojevima zemlje; osim toga lako su se odvajali od neistoa i lako preradjivali. U tim vremenima gvodje je bilo redak i stoga skupocen metal koji se upotrebljavao samo za izradu nakita. Jedan od najstarijih gvozdenih ukrasa pronadjen je u Velikoj piramidi (Egipat) iz doba 2900 godina pre Hrista. Dugo su, pa i do 1000 godina pre Hrista, ukrasni predmeti od gvoa bili skuplji od zlatnih jer su poticali od meteorskog gvoa -

komada meteora koji su padali na zemlju. Stoga se

smatra da je negde oko 1000-te godine pre Hrista, poelo gvozdeno doba koje i dan danas traje.

Gvozdeno

doba

15

Osnovnaznanja

o materijalima

Rezultujueznanje o

strukturi i svojstvima

Primenjenaznanja

o materijalima

Nauka

o

materijalimaNauka

i

ininjerstvoo materijalima

Ininjerstvo materijala

Nauka o materijalima se preteno bavi traganjem za osnovnim znanjima o unutranjoj strukturi, svojstvima i obradi materijala.

Nauka i ininjerstvo o materijalima

Nauka omaterijalu

Ininjerstvomaterijala

Inenjerstvo materijala se uglavnom bavi korienjem osnovnih i primenjenih znanja tako da proizvodi zadovolje potrebe i elje drutva.

Nauka i ininjerstvo o materijalima kombinuju kako nauku o materijalima tako i ininjerstvo materijala i to predstavlja predmet ovog naeg prouavanja.

16

Materijaliu eksploataciji

Materijaliu eksploataciji

Primenjenaznanja

o materijalima

Primenjenaznanja

o materijalimaOsnovna znanjao materijalimaOsnovna znanjao materijalima

Nauka Ininjerstvo

Nauka o materijalu

i

ininjerstvo

17

Atomoko 10-10

m

Crystal10-9

10-1

mZrno

10-9

10-2

mInenjerski kompozit

10-4

10-1

m

Prirodni kompozit

18

. . .

Izvlaenje Sinterovanje

Fotolitografija

Injekciono livenje

19

Struktura, obrada

i

svojstva

Svojstva zavise od strukture

npr. tvrdoa zavisi od strukture elika

Obrada utie na promenu strukture

npr.

struktura zavisi od brzine hlaenja elika

20Sila

a) b)

Razliiti materijali imaju razliitu kristalnu strukturu, a samim tim i razliita svojstva

21

Elektrina otpornost bakra

Poveanjem sadraja nikla raste el. otpornost

Deformisanjem bakra, takoe raste el. otpornost

Termika provodnost bakra opada sa poveanjem sadraja cinka

Termika provodnost bakra

22

Mikrostruktura

Termomehanikaobrada

Sastav

Kristalna strukturaHemijske veze

Sastav, veze, kristalna struktura i mikrostruktura DEFINIU

svojstva naterijala

Element Teinski procenat u zemljinoj kori

Kiseonik (O)Silicijum (Si)Aluminijum (Al)Gvoe (Fe)Kalcijum (Ca)Natrijum (Na)Kalijum (K)Magnezijum (Mg)Titan (Ti)Ukupno

46,6027,72

8,135,003,632,832,702,090,40

99,10

Gas Zapreminski procenat u suvom vazduhu

Azot (N2

)Kiseonik (O2

)Argon (Ar)Ugljen dioksid (CO2

)

78,0820,95

0,930,03

23

Zastupljenost najvanijih elemenata u zemljinoj kori i atmosferi

24

Metali iMetali injihove legurenjihove legure

PPoolimerilimeri Keramike iKeramike istaklastakla

KompozitiKompoziti

PodelaPodela

materijalamaterijala

25

Metali i njihove legure

Dobri provodnici struje i toplote

dobro deformabilni

Neprovidni

Osetljivi na hemikalije, a neki i na dejstvo

atmosfere

Visoke gustine

Fe, elik, Cu, Al, Ti, Bronza, ...

Metali

27

Keramike

i stakla

Izolatori struje i toplote

Tvrdi, krti, nedeformabilni

Neki su providni

Doro koroziono otporni

Vatrootporni

SiC, Si3

N4

, Al2

O3

, BaTiO3,

28

PolimeriIzolatori struje i toplote

Vrlo fleksibilni, deformabilni, male vrstoe

Neki su providni

Dobro koroziono otporni

Neotporni na toplotu

Male gustine

Sve plastike, Najlon, Guma, ...

29

Kompoziti

Visoka

specifina vrstoa, udarna i

zamorna otpornost

Koroziono otporni

Skupi

Zapaljivi, toksini

Nepostojani

u agresivnim

sredinama

Osetljivost

na temperaturu

i vlagu

30

Uee raznih materijalau auto i avio industriji

U automobilskoj

industriji

uoljiv

je trend zamene konvencionalnih

materijala

plastikom. Malena

masa, velike

konstrukcijske

mogunosti

i sigurnosni

zahtevi

osnovne

su prednosti

materijala

21. veka. Danas plastini

delovi

u ukupnoj

masi

vozila

imaju

utedu

od

12 do 19%. (Izvor: Mercedes, BASF)

32

Specifina vrstoarazliitih materijala

Potronja razliitih materijalau XX veku u SAD

33

Napredni materijali

Elektroniki

materijali,

superprovodnici, itd.

34

Savremeni

materiajali, materijali

budunosti

Biorazgradivi

materijali,

Nanomaterijali,

Penasti metali

Pametni

materijali,

Biomimetik