Metallide Tehnoloogia 1 Referaat (0)

TTÜ EESTI MEREAKADEEMIA  
Üld- ja alusõppe keskus 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERJALIÕPETUS  
Referaat õppeaines Metallide  tehnoloogia , materjalid I 
 
 
 
 
 
Kadett: Andrei Lichman                                                               Õppejõud: Paul Treier 
Rühm: MM42                                                                       
 
 
 
 
 
 
 
 
Tallinn 2015 
SISUKORD 
1. Metallide kristalliline struktuur ............................................................................. 3
2. Kristallvõre tüübid ....................................................................................................... 3
3. Kristalliseerumine ....................................................................................................... 4
4. Materjalide füüsikalised, tehnoloogilised ja mehaanilised omadused ...... 5
4.1. Materjalide füüsikalised omadused ............................................................................ 5
4.2. Materjalide tehnoloogilised omadused ...................................................................... 6
4.3. Materjalide mehaanilised omadused .......................................................................... 6
5. Purustatavad katsed .................................................................................................... 7
5.1. Tõmbeteim ........................................................................................................................... 7
5.2. Löökpaindeteim ................................................................................................................. 8
5.3.Väsimusteim ......................................................................................................................... 9
6. Mittepurustavad katsed ........................................................................................... 10
6.1. Brinelli kõvaduse katsed ............................................................................................... 10
6.2. Rockwelli kõvaduse katsed .......................................................................................... 10
6.3. Vickersi kõvadus .............................................................................................................. 11
7. Metalli reaalne struktuur ........................................................................................ 11
8. Faasidiagrammid ........................................................................................................ 12
9. C-teraste omadused, C%-st ...................................................................................... 13
10. Legeerivad - ja tavalisandid süsinikterases ..................................................... 14
11. Terase termotöötlus ............................................................................................... 14
11.1. Karastamine .................................................................................................................... 14
11.2. Lõõmutamine .................................................................................................................. 15
12. Teraste margitähised .............................................................................................. 16
13. Malmide margitähised ........................................................................................... 16
14. AL, CU margitähised ................................................................................................ 17
15. Mitteraudmetallid .................................................................................................... 17
16. Vask ja vasesulamid ................................................................................................ 18
17. Al ja Al- sulamid ......................................................................................................... 19
18. Mg, Zn, Ti, Ni ja nende sulamid ............................................................................ 20
18.1. Magneesium ja sulamid ............................................................................................... 20
18.2. Tsink ja sulamid ............................................................................................................. 21
18.3. Tina ja sulamid ............................................................................................................... 21
18.4. Nikkel ja sulamid ........................................................................................................... 21
19. Babiit ............................................................................................................................ 22
20. Termoplastid ............................................................................................................. 22
21. Termoreaktiivid ....................................................................................................... 23
22. Tehnokeraamika ...................................................................................................... 24
23. Komposiitmaterjal ................................................................................................... 25
24. Materjalide valik laevaehituses .......................................................................... 26
 
2 
 
1. Metallide kristalliline struktuur 
Aatomkristallilise või lihtsalt kristallilise struktuuri all mõeldakse aatomite (ioonide) 
omavahelist paigutust reaalselt esinevas kristallis. Metallis paiknevad  aatomid  kindla 
seaduspärasuse  järgi, moodustades korrapärase  kristallivõre . Selline aatomite  paigutus  
vastab aatomite  omavahelise  mõju minimaalsele energiale. 
 
Joonis 1. Aatomi ehitus 
2. Kristallvõre tüübid 
Lihtne 
Ruumkesendatud 
Tahkkesendatud  
Põhitahkkesendatud 
 
 
Joonis 2. Lihtne, ruumkesendatud ja tahkkesendatud struktuurid 
 
3 
 
Joonis 3. Põhitahkkesendatud struktuur 
Mõnedel metallidel on sõltuvalt temperatuurist enam kui üks kristallivõre tüüp. Seda 
erinevate  kristallivõrede   esinemist   ühe  metalli  korral  nimetatakse  polümorfismiks. 
Tuntumaks näiteks võib tuua raua ja titaani. Raua kristallivõre muutub temperatuuril 
911°C  ruumkesendatud  kuupvõrest  tahkkesendatuks  ja  temperatuuril  1392°C  tagasi 
ruumkesendatuks.  
 
3. Kristalliseerumine 
Kristalliseerumisprotsess  algab  kristalliseerumiskeskmete  ehk  –tsentrite  tekkimisega 
sulas  metallis ja jätkub nende arvu ning nende ümber  kristallide  mõõtmete kasvuga. 
Metalli  või  sulami  vedelast  olekust  tahkesse  üleminekul  moodustuvad  kristallid 
kasvavad vabalt ja omavad korrapärase geomeetrilise kuju. 
 
Joonis 4. Kristalliseerumisprotsess 
 
4 
4. Materjalide füüsikalised, tehnoloogilised ja mehaanilised 
omadused 
Materjalide   valikul   ja  nende  kasutusalade  määrat-   lemisel   pakuvad  eelkõige  huvi 
materjalide  oma-  dused,  mis  on   ühelt   poolt  määratud  nende   struk -  tuuriga,   teiselt  
poolt nende saamise ja neist detailide valmistamise tehnoloogiaga.  
4.1. Materjalide füüsikalised omadused 
Tihedus 
Tiheduse ühikuks on mahuühiku mass kg/m3. Plastidel on tihedus 1000 - 2000 kg/m3, 
keraamikal  1500  -  2500  kg/m3,  enamkasutatavatel  metallidel  piires  1700  -  22000 
kg/m3. Viimaste puhul eristatakse tihedusest lähtuvalt kergmetalle ja - sulameid , mille 
tihedus  on  alla  5000  kg/m3 (liitium,   berüllium ,  magneesium,   alumiinium ,   titaan   jt.), 
raskmetalle  ja  -sulameid,  mille  tihedus  ületab  10000  kg/m3  ( plaatina ,  volfram, 
molübdeen , plii, tina jt.) ning keskmetalle ja -sulameid (tihedus üle 5000 kuid alla 10 
000 kg/m3).  
Tabel 1. Metallide tihedus 
Metall  
Tihedus 
Alumiinium 
2700  
Tsink  
7140 
Raud  
7870 
Vask 
8930 
Hõbe 
19320 
Volfram 
19400 
 
Sulamistemperatuur  
Temperatuuri,  mil  materjal  läheb  üle  tardolekust  vedelasse,  nimetatakse 
sulamistemperatuuriks  (Ts),  vastupidiselt  vedelast  olekust  tardolekusse  üle-  mineku 
temperatuuri aga tardumis- või kristalli- satsioonitemperatuuriks (Tk).  
Metallid  liigitatakse  sulamistemperatuuri  järgi  kergsulavaiks  metallideks  ja 
sulameiks, mille sulamistemperatuur ei ületa plii oma, s.o. 327 °C (tina, plii,  antimon , 
elavhõbe jt.), rasksulavaiks metallideks ja sulameiks, mille sulamistemperatuur ületab 
raua oma, s.o.  1539  °C (volfram,  tantaal , molübdeen,  nioobium , kroom,  vanaadium , 
titaan  jt.)  ja  kesksulavateks  metallideks  ja  sulamiteks  (sulamistemperatuur  üle  plii, 
kuid alla raua sulamistemperatuuri).  
 
5 
 
Tabel 2. Metallide sulamistemperatuur 
Metall 
Ts (°C) 
Tsink 
419 
Alumiinium 
660 
Vask 
1083 
Raud 
1539 
 
 
Soojuspaisumine   
Soojendamisel keha mõõtmed muutuvad. Harilikult iseloomustatakse soojuspaisumist 
ruumpaisumis  teguriga  (vedelikud, gaasid) või joonpaisumis teguriga (tahkised).  
Soojusjuhtivus   
Soojusjuhtivus iseloomustab soojuse kandumist ühest osast teise paigalseisvas aines.  
Elektrijuhtivus   
Elektrijuhtivus on aine võime juhtida elektrivoolu.  
4.2. Materjalide tehnoloogilised omadused 
Valatavus 
Survetöödeldavus  
Lõiketöödeldavus 
Termotöödeldavus  
Keevitatavus 
Joodetatavus 
4.3. Materjalide mehaanilised omadused 
Tugevus on materjali võime purunemata taluda koormust, ebaühtlast temperatuuri  
Kõvadus on materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile.  
Sitkus  on  materjali  omadus  koormamisel  taluda  (enne  purunemist)  olulist 
deformeerimist.  
Plastsus  on materjali võime purunemata muuta talle rakendatud väliskoormuse mõjul 
oma  kuju  ja  mõõtmeid  ning  säilitada  jäävat  (plastset)  deformatsiooni  pärast 
väliskoormuse lakkamist.  
 
6 
5. Purustatavad katsed 
Materjalide  purustava  katse  tagajärjel  purustatakse  detail  või  selle  materjalist 
valmistatud  (valatud,  pressitud,  lõiketöödeldud)   spetsiaalsed    katsekehad   –  teimikud. 
Metalsete  materjalide  korral  on  põhilisteks  katsetusviisideks  tõmbeteim  (teras  jt. 
plast -  sed  metallid),  surve-  ja   paindeteim   ( malm ,   kõvasulam   jt.  haprad  metallid) 
löökpaindeteim, vahel ka väändeteim.  
5.1. Tõmbeteim 
Vastavalt standardile EVS-EN  10002 -1 (Metall- materjalid. Tõmbeteim) määratakse 
tõmbeteimiga materjali tugevus- ja plastsusnäitajad.  
 
Katsetamisel tõmbele määratakse tugevusnäitajatest:  
a) tõmbetugevus  Rm, see on maksimaaljõule Fm vastav mehaaniline  pinge. 
Rm = Fm/So,  
kus  
Fm - maksimaaljõud,  
So -  teimiku algristlõikepindala.  
 
Joonis 5. Plastne  materjal 
 
b) voolavuspiir ReH (ülemine) ja ReL (alumine) –  
ReH -  pinge  väärtus,  mille  saavutamisel    esmakordselt  täheldatakse  jõu  vähenemist, 
ReL - pinge madalaim väärtus plastsel voolamisel.  
 
 
7 
 
Joonis 6. Habras  materjal 
 
 
5.2. Löökpaindeteim 
Katsetamine löökpaindele on materjali sitkus- näitajate määramise põhiline meetod.  
Katsetamine löökpaindele võimaldab otsus- tada selle üle, kas materjalil on kalduvus 
haprale purunemisele.  
Vastavalt  standardile  EVS   10045 -1  (Metallmaterjalid.  Löökpaindeteim  Charpy 
meetodil) kasutatakse löökpaindeteimil kahe soonekujuga teimikuid:  
V-kujuline soon profiilinurgaga 45°, sügavus 2 mm, soone  ümardusraadius 0,25 mm,  
U-kujuline soon, sügavus 5 mm, soone põhja ümardusraadius 1 mm.  
 
 
Joonis 7. Löökpaindeteimikute kuju 
 
 
8 
Katsetamine  löökpaindele  toimub  löökpendliga.  Pendli  teele  asetatakse   teimik . 
Katsetamisel tõstetakse  pendel  ülemisse asendisse. Kui pendel vabastatakse, langeb ta 
alla ja purustab teimiku. Selleks kulutab osa pendli energiast.  
 
Joonis 8. Löökpendli skeem 
5.3.Väsimusteim  
Tegelikkuses esinevad sagedamini vahelduv- korduvad (tsüklilised) koormused, mille 
tagajärjel tekivad märki muutvad  pinged  (surve-tõmbepinged), mis põhjustab pragude 
teket.  
Väsimusteimi  tehakse  erimasinaga,  kus  pöörlevat  teimikut  koormatakse 
paindekoormusega. Nii tekib pöörlev paine  ja sellest  muutlik -korduvad pinged. 
 
 
Joonis 9. Väsimusteimi skeem pöörleva painde korral 
 
9 
6. Mittepurustavad katsed 
Metalltoodete mittepurustava kontrolli (MPK) meetodite ülesanneteks on: 
1)defektide  avastamine  toodete  pinnal  või  nende  sisemuses  (poorid,   praod , 
räbulisandid jms.);  
2)materjalide keemilise koostise ja struktuuri määramine;  
3)füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste mõõtmine ( soojus - ja elektrijuhtivus, kõvadus 
jt.);  
4) tehnoloogiliste  protsesside pidev kontroll (toote pikkus, paksus, pinnakvaliteet jt.)  
6.1. Brinelli kõvaduse katsed 
Kõvaduse  määramisel  Brinelli  meetodil  surutakse  katsetavasse  materjali  karastatud 
teraskuul  läbimõõduga  (D)  kuni  10  mm  ja  jõuga  (F)  kuni  29400  N  (e.  3000 
jõukilogrammi – kgf). Brinelli kõvadusarv määratakse kuulile toimiva jõu ja sfäärilise 
jälje pindala suhtena.  
 
Joonis 10. Brinelli kõvaduse määramise skeem 
 
 
6.2. Rockwelli kõvaduse katsed 
Kõvadus  Rockwelli  meetodil  määratakse  sisse-  surumise  jälje  sügavuse  järgi: 
teraskuul läbimõõduga 1,6 mm ja jõud 980 N (100 kgf) – skaala B; teemantkoonus 
tipunurgaga 120° ja jõuga 580 N (60 kgf) või kõvasulamkoonus jõuga 1470 N (150 
kgf)  –  vastavalt  skaalad  A  ja  C.  Kõvadust  iseloomustab  kuuli  või   koonuse  
materjalisse sissetungimise sügavus.  
 
10 
 
Joonis 11. Rockwelli kõvaduse määramise skeem 
6.3. Vickersi kõvadus 
Vickersi  meetod  põhineb  teemantpüramiidi  sisse-  surumisel  materjali.  See  meetod 
võimaldab määrata igasuguse kõvadusega metallide ja sulamite kõvadust ning sobib 
õhukese  metalli  kõvaduse   määramiseks .  Materjali  sisse  surutakse  neljatahuline 
püramiid   tahkudevahelise   nurgaga   136°,  jõuga  9,8.-980  N  (1-100  kgf).  Vickersi 
kõvadusarv määratakse püramiidile toimiva jõu ja jälje pindala suhtena.  
 
 
Joonis 12. Vickersi kõvaduse määramise skeem 
7. Metalli reaalne struktuur 
Terase  puhul  paigutuvad  raua  kristallivõresse  süsiniku  või   legeerivate   elementide 
aatomid. Seejuures  tekkivad  süsiniku  tardlahused  α- rauas  (Feα) ja γ-rauas (Feγ); raua 
ja süsiniku omavahelise  reageerimise  tulemusena aga keemiline ühend – raudkarbiid. 
Fe aatomid rauas ja Fe ja C aatomid terases paiknevad kindla korra järgi, mida ise- 
loomustab kristallivõre.  
Terase  erinevate  struktuuride  tekke  eri  termotöötlusviiside  korral  teeb  võimalikuks 
eelkõige  raua  polümorfism  –  erinevate  kristallivõrede  esinemine  erisugustel 
temperatuuridel .  Raual  on  kaks  polü-  morfset  kuju:  α-rauas  (Feα)  ruumkesendatud 
kuup - võrega (tähistatakse K8) ja γ-rauas (Feγ) tahkkesendatud kuupvõrega (K12).  
 
11 
 
Joonis 13. α-raua ja γ-raua kristallivõred 
8. Faasidiagrammid 
 
Joonis 14. Fe-C faasidiagreamm, terased 
Austeniit  (A) on süsiniku  tardlahus  γ-rauas. Süsiniku maksimaalne  lahustuvus  γ-rauas 
on  2,14%  temperatuuril  1147  °C,  temperatuuril  727  °C  –  0,8%.  Toatemperatuuril 
austeniiti  süsinikterastes  ei  esine,  sest  ta  laguneb  727  °C  juures  ferriidiks  ja 
tsementiidiks e. perliidiks.  
Ferriit  (F) – süsiniku tardlahus α-rauas. Temperatuuril 727 °C lahustub 〈-rauas kuni 
0,02%  C  (massi  %),  toatemperatuuril  aga  kuni  0,01%.  Ferriidil  on  ruumkesendatud 
kuupvõre, väike tugevus ja kõvadus, kuid suur plastsus.  
Tsementiit   (T)  on  raua  ja  süsiniku  keemiline  ühend  raudkarbiid  –  Fe3C.  Tema 
süsinikusisaldus   on  6,67%  ja  ta  on  rauasüsinikusulamite  struktuuriosadest  kõige 
kõvem  ja  hapram.  Austeniidist  selle  C-sisalduse  vähenemisel  tekkiv   sekundaarne  
tsementiit  on  üleeutektoidses  terases  tavaliselt  heleda  võrguna  või  terakeste  ahelana 
perliiditerade vahel või nõeltena nende sees.  
 
 
12 
Faasidiagrammi Fe-Fe3C alumine osa iseloomustab sekundaarseid 
ümberkristalliseerumisi tardfaasis.  
Joonel PSK temperatuuril 727°C:  eutektoidmuutus : Saadud eutektoidi nimetatakse 
perliidiks (P). 
1.  sulamid I (0,006% C) – tehniline raud 
2.  sulamid II (0,006...0,02% C) – tehniline raud  
3.  sulamid III (0,02...0,8% C) – alaeutektoidterased  
4.  sulamid IV (0,8% C) –  eutektoidteras   
5.  sulamid V (>0,8...2,14% C) – üleeutektoidterased  
6.  sulamid VI (>2,14...4,3% C) – alaeutektmalmid  
7.  sulamid VII (4,3% C) – eutektmalm  
8.  sulamid VIII (4,3... 6,7% C) – üleeutektmalmid. 
 
 
Joonis 15. Faasidiagramm  Fe-Fe2C 
9. C-teraste omadused, C%-st 
Süsinik: C-sisalduse suurenedes kasvab terase kõvadus, tõmbetugevus ja voolavuspiir 
ning  vastupanu  väsimuspurunemisele;  vähenevad  aga  plastsus-  ning  sitkusnäitajad. 
Süsinik  avaldab  mõju  ka  terase  külmahapruslävele,  soodustades  terase  haprumist 
madalatel  temperatuuridel.  C-sisalduse  suurenemisega  kaasneb  terase  tiheduse 
vähenemine (puhta raua korral on see 7840 kg/m3, 1,5% C-sisaldusega terase korral 
7640  kg/m3),  kasvab   eritakistus ,  vähenevad  soojusjuhtivus  ja  mõned  magnetiliste 
omaduste näitajad. 
 
13 
10. Legeerivad- ja tavalisandid süsinikterases 
Peale  süsiniku  viiakse  terastesse  vajalike  omaduste  saamiseks  mitmesuguseid 
spetsiaalseid lisandeid – legeerivaid elemente - Cr, Ni, W, V, Mo, Co jt., sealhulgas 
ka  Mn  ja  Si,  kui  nende  sisaldus  ületab  avalisandina  terasesse  viidu  oma  (s.o.  Mn 
korral 1,65% ja Si korral üle 0,5%).  
Legeerivate elementide mõju terastes avaldub eelkõige järgmises:  
•  nad  mõjutavad  raua  polümorfsete  muutuste  ning  eutektoidmuutuse 
temperatuure  ja eutektoidi süsinikusisaldust terastes,  
•  nad tõstavad ferriidi ja sellega terase tugevust,  
•  nad  avaldavad  mõju  muutustele  terase  termotöötlusel  (austeniiditera  kasvule, 
austeniidi  lagunemisele  ja läbikarastuvusele).  
 
Tavalisandid  
 
Räni ja  mangaan .  
Tavalisandina  räni  sisaldus  süsinikterases  ei  ületa  0,5%,   mangaani   sisaldus  1,0%. 
Lisandid  viiakse  terasesse  selle  desoksüdeerimise  käigus;  ühinedes  terases  oleva 
hapnikuga lähevad nad räbusse. Lahustudes rauas parandavad nad terase omadusi.  
 
Väävel  ja  fosfor .  
Väävel  ja  fosfor  on  terases  kahjulikeks  lisandeiks.  Rauaga  moodustab  väävel 
keemilise ühendi – raudsulfiidi FeS, mis tardolekus praktiliselt rauas ei lahustu, kuid 
lahustub vedelmetallis.  
11. Terase termotöötlus 
Terase  termotöötlus  seisneb  kuumutamises  üle   faasipiiri   ning  järgnevas  jahutamises 
kiirusel, mil faasimuutused kas toimuvad täielikult, osaliselt või üldse ei leia aset.  
11.1. Karastamine 
Karastuseks  nimetatakse  termotöötluse  viisi,  mille  tulemusel  saadakse  ebastabiilne 
(mittetasakaaluline) martensiitstruktuur, mille kõvadus on suur (kuni 65HRC).  
Terase tavakarastamine eeldab järgmisi  etappe :  
 
14 
1)  terase  kuumutamine  üle faasipiiride Ac1 (pool- karastus) või Ac3 (täiskarastus), et 
tagada lähtestruktuuris vajaliku austeniidi teke;  
2)   seisutamine  sellel  temperatuuril,  et  tagada  kogu  detaili  ulatuses  antud 
temperatuurile vastava homogeense struktuuri teke;  
3)    jahutamine   kiirusega,  mis  on  karastatava  terase  kriitilisest  jahtumiskiirusest 
suurem, et vältida austeniidi lagunemist (ferriidi ja tsementiidi) teket.  
 
Joonis 16. Terase karastustemperatuuri valik 
11.2. Lõõmutamine 
Lõõmutus  on  niisugune  termotöötlemise  viis,  kus  terast  kuumutatakse  üle 
faasimuutuse  temperatuuri  järgneva   aeglase   jahutamisega,  tavaliselt  koos  ahjuga. 
Aeglane jahutamine peab kindlustama austeniidi lagunemise perliidiks. Lõõmutamine 
on  tavaliselt  esmane  termotöötlusviis,  mille  eesmärgiks  on  kas  kõrvaldada 
kuumtöötluse   eelmiste   operat-  sioonide  (valamise,  sepistamise  jne.)  defekte  või 
valmistada  struktuuri  ette  järgnevateks  operatsioo-  nideks  (näiteks  lõiketöötlemiseks 
või karastamiseks).  
Lõõmutuse  peamine  eesmärk  on  vajalike  omaduste  tagamine  terase 
ümberkristalliseerimise ja sisepingete kaotamise tagajärjel.  
Difusioonlõõmutust  ehk  homogeniseerimist  kasutatakse  eelkõige  legeerterastest 
valuplokkide  ja   valandite   keemilise  koostise  ühtlustamiseks  –  likvatsiooni 
kõrvaldamiseks.  
Täislõõmutuse  ehk  täieliku  lõõmutuse  eesmärgiks  on  eelkõige  sepiste  ja  valandite 
struktuuri peenendamine ja sisepingete kaotamine.  
 
15 
Poollõõmutust  ehk  mittetäielikku  lõõmutust  kasutatakse  muutmaks  suurema 
süsinikusisaldusega (0,5% ja enam) terase struktuuri, mis on liiga kõva nii külm- kui 
ka lõiketöötlemiseks.  
Rekristallisatsioonilõõmutus  e.  rekristalliseeriv  lõõmutus  on  madalatemperatuurilise 
lõõmutuse  üheks   liigiks ,  mida  kasutatakse  eelneva   plastse   külmdeformatsiooni 
tagajärjel tekkinud kalestumise  kõrvaldamiseks.  
 
Joonis 17. Pehmelõõmutustemperatuuri valik 
 
12. Teraste margitähised 
Terase  EN  margitähistussüsteem  põhineb  nende  kasutusala,  mehaaniliste  ja 
füüsokaliste  omaduste  ning  keemilise  koostise  iseloomustamisel  ja  selle  sätestab 
eurostandart EN10027. 
Kasutuses on erinevad margitähise põhiliseid sümboleid vastavalt kasutusalale. 
S – ehitusteras 
P – surveotstarbeline teras 
E –  masinaehitusteras  
Sümbolile järgnev nubmer näitab voolavuspiiri või tõmbetugevust. 
13. Malmide margitähised 
Malmide EN margitähistussüsteemi kohaselt on malmide margitähiste sümbolid: 
GJL – liblegrafiitmalm ehk hallmalm  
GJS –  keragrafiitmalm  
GJM –  tempermalm  
Sümbolile järgnev nubmer näitab voolavuspiiri või tõmbetugevust. 
 
16 
14. AL, CU margitähised 
Alumiiniumi (Al) margitähis põhineb Saksa tähistussüsteemil, nummerdussüsteem ja 
oleku tähistus  aga rahvusvahelistel ISO-standarditel 
Deformeeritav AW-Al 99,6 
Valualumiinium AC-Al99,5 
Vase  (Cu)  margitähistussüsteem  põhineb  standardil  ISO1190-1,  nummerdussüsteem 
eurostandardil EN1412-1, materjali olekut näitav tähis standardil EN1173 
Deformeeritav vask Cu-0F 
Vaskvalu Cu-C 
15. Mitteraudmetallid 
Mitteraudmetallide  eelisteks  on:  hea  korrosioonikondlus,  lihtne  töödeldavus,  head 
elektrilised ja soojuslikud omadused, kergekaalulisus, värvus. 
 
Mitteraudmetallid
Teised
Kergmetallid
Kõrgtemperatuurilised
korrosioonikindlad
metalid
metallid
 mitteraudmetallid
alumiinium
Titaan
vask
tsink
magneesium
alumiinium
plii
 
Joonis 18. Mitteraudmetallide jaotus 
 
 
 
 
 
17 
16. Vask ja vasesulamid 
Tabel 3. Vase omadused 
 
Tihedus 
8900 kg/mm3 
Sulamistemperatuur 
1083°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
200-250 N/mm2 
 
Sulam  
700 N/mm2 
 
 
Tabel 4. Vask ja vasesulamid 
 
Puhas Cu 
Cu-sulamid 
Messing  
Pronksid  
Cu-Zn sulamid 
Cu-Sn-, Cu-Al-, Cu-Si sulamid 
Zn ≤ 45% 
 
 
 
Puhta vase mehaanilised omadused sõltuvad: 
Külmdeformeerimisest 
Kalestumisest 
Lõõmutamisest - ê tõmbetugevus, é plastsus 
 
Vase kasutusalad: 
•   Elektrotehnika , näiteks elektrimähised ja juhtmed 
•  Arhitektuuris 
•  Koduses  majapidamises  
•  Toiduaine- ja keemiatööstuses, näiteks nõud ja mahutid 
•  Soojusvahendid 
 
Peamised erisolamid on vasetsingisulamid ehk messing; 
vasetina-, vasealumiiniumi- sulamid ehk pronksid 
vaseniklisulamid. 
 
 
18 
17. Al ja Al-sulamid 
Alumiinium on enim levinud elemente maakoores. 
Omadused: 
•  Hea  korrosioonikindlus  
•  Väike tihedus 
•  Madal tõmbetugevus 
•  Plastne ja vormitav 
•  Hea elektrijuhtivus 
 
Tabel 5. Al omadused 
 
Tiheuds 
2700 kg/m3 
Sulamis temperatuur 
660°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
80-135 N/mm2 
 
Sulamid 
600 N/mm2 
 
 
Väga aktiivne hapniku suhtes ja korrosioonikindlus on tingitud oksiidpinnast. 
Toodete saamise mooduse järgi liigitatakse alumiiniumsulamid kahte gruppi: 
1.  deformeeritavad sulamid 
2.   valusulamid  
 
Tabel 6. Alumiiniumi deformeeritavad sulamid 
 
EN tunnusnr.  Margitähis 
Al 
Rm 
Kasutus 
% 
N/mm2 
Puhas alumiinium 
AW-1050 
Al99.5 
99,5 
80 
Toiduainetööstus  
Pakendimaterjal 
Alumiiniumsulamid – mittevavanandatavad 
AW- 5052  
AlMg2.5 
97,2 
250 
Plekk keeviskonstruktsioonide 
tarvis 
Alumiiniumsulamid - vanandatavad 
AW-2024 
AlCu4Mg1 
93,4 
430 
Kõrgtugevad 
lennukikonstruktsioonid 
 
 
 
 
 
 
19 
Tabel 7. Alumiiniumi valusulamid 
 
EN tunnusnr.  Margitähis 
Al 
Rm 
Kasutus 
% 
N/mm2 
Alumiiniumsulamid – mittevanandatavad 
AC-44100 
AlSi12 
88 
180 
Mitmesugused valandid  
Alumiiniumisulamid  - vanandatavad 
AC-21100 
AlCu4Ti 
95 
280 
Kõrgtugevad ja kuumuskindlad 
valandid 
 
 
Alumiiniumi termotöötlus 
 
Joonis 19. Alumiiniumi pehmelõõmutamine 
 
Karastamine  seisneb  kuumutamises  temperatuurini,  mil  sulamis  lisandid  lahustuvad 
alumiiniumis kas täielikult või osaliselt. 
Vanandamine  seisneb  karastamise  järgnevas  seisutamises  toatemperatuuril  mõne 
ööpäeva kestel, mille tulemusena sulam tugevneb. 
 
18. Mg, Zn, Ti, Ni ja nende sulamid 
18.1. Magneesium ja sulamid 
Tabel 8. Magneesiumi omadused 
Tiheuds 
1700 kg/m3 
Sulamis temperatuur 
649°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
80-180 N/mm2 
 
Sulamid 
350 N/mm2 
 
 
Tabel 9. Tugevusomadused 
Margitähis 
Olek 
Omadused 
 
 
Rp0.2 (N/mm2) 
Rm (N/mm2) 
A (%) 
MgMn2  
Valtsitud 
145 
200 
1,5 
MgAl3Zn 
Valtsitud 
155 
240 
10 
MgAl6Zn 
Valtsitud 
195 
270 
8 
 
 
20 
 
18.2. Tsink ja sulamid 
Kasutatakse teraste antikorrosioonipinnetena. 
 
Tabel 10. Tsingi omadused 
Tiheuds 
7100 kg/m3 
Sulamis temperatuur 
419°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
120-250 N/mm2 
 
Sulamid 
350 N/mm2 
 
 
18.3. Tina ja sulamid 
Tina kasutatakse valgepleki tootmisel, millest valmistatakse kontservpurke. 
 
Tabel 11. Tina omadused 
Tihedus 
7300 kg/m3 
Sulamis temperatuur 
232°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
10-12 N/mm2 
 
Sulamid 
115 N/mm2 
 
18.4. Nikkel ja sulamid 
Puhtana  on  hästi  töötlev  metall.  Seda  kasutatakse   legeeriva   elemendina  terastes  ja 
malmides. Hea korrosioonikindlusega aluste ja hapete suhtes. 
 
Tabel 12. Nikkeli omadused 
Tiheuds 
8900 kg/m3 
Sulamis temperatuur 
1455°C 
Tõmbetugevus 
Puhas 
270-700 N/mm2 
 
Sulamid 
1500 N/mm2 
 
Sulamitest on parima korrosioonikindlusega monelmetall. Sellel on hea sitkus ja 
tugevus. 
Tabel 13. Niklisulamid 
 
Sulami nimetus 
Koostis (%) 
Rm N/mm2 
Kasutus 
Monelmetall 
60 Ni, 30 Cu, 3 Fe 
1400  
Keemiatööstuse 
seadmed  
Nikroom 
80 Ni, 20 Cr 
Lõõmutatud 700 
Kütteelementide 
Kalestatud 1250  
materjal 
Nimonik 75 
77 Ni, 20 Cr,  
800 
Termopaaride 
2,5 Fe 
ümbrised 
 
 
 
21 
19. Babiit 
Babiidid  on  laagrisulamid,  mis  sisaldavad  peale  põhiosise  (tina  või  plii)  lisandeina 
antimoni,  vaske  ja  muid  elemente.  Babiidi  teeb  sobivaks  laagrimaterjaliks  tema 
iseloomulik  struktuur  –  kõvad  kristallid   pehmes   metalses  põhimassis,  mis  tagab 
analoogselt  öaagripronksidele  hea  sissetöötavuse  ja  kulumiskindluse  ning  väikse 
hõõrdeteguri . 
 
20. Termoplastid 
Termoplastid  on  üks  plastide  liigist.  Nad  muutuvad  kuumitamisel  voolavaks, 
jahutades   taastuvad   esialgsed  omadused;  nende   makromolekulidel   on  enamasti 
lineaarne või veidi hargnenud struktuur.  
 
 
Joonis 20. Plastide makromolekulaarsturktuur 
 
 
 
 
22 
Tabel 14.  Termoplastide  omadused 
 
Plast  
Omadused  
 
Tihedus (kg/m3)  
Rm (N/mm2) 
A (% ) 
Polüetüleen (PE)  
 
 
 
kõrgtihe (HDPE)  
960 
22-38 
20-1300 
madaltihe ( LDPE )   920 
1-16 
90-650 
Polüpropüleen (PP)  905 
27-40 
30-200 
 
 
Termoplastide valamisel on silindri tempera-tuur 100 - 280°C ja rõhk 57 - 400 MPa. 
Vormi  surutud  kuum  materjal  tardub  jahtudes  (vormi  temperatuur  30  -  90°C)  ning 
omandab vormipesa kuju.  
 
Joonis 21. Vormpressimine 
21. Termoreaktiivid 
Termoreaktiivid on üks plastide liigist. Termoreaktiivid muutuvad kuumutamisel või 
kõvendi toimel ruumilise struktuuriga võrestikpolümeerideks, mis ei sula ega lahustu.  
 
Tabel 15. Termoreaktiivide omadused 
Plast  
Omadused  
 
Tihedus (kg/m3)   Rm (N/mm2) 
A (% ) 
AU (J/m2) 
Epoksüplast 
1850 
60 
4 
8-10 
(EP) 
 
 
Termoreaktiivide  korral  on  silindri  temperatuur  80...95  °C  ja  rõhk  100...200  MPa. 
Nende  survevalu  põhineb asjaolul, et termoreaktivid käituvad  lühikese  aja vältel nagu 
termoplastid.  Hiljem  materjal  kõveneb  kuumas  vormis  (140...180  °C)  kulgevate 
reaktsioonide tulemusena.  
 
 
 
 
23 
22. Tehnokeraamika 
Tehnokeraamika  all  mõeldakse  rasksulavate  ühendite  baasil  saadud  tööriista-  ja 
eriomadustega   konstruksioonimaterjale.  Sellega  eristatakse  tehnokeraamika 
ehituskeraamikast ja tarbekeraamikast .  
 
Tehnokeraamilised  materjalid  on  väga  erinevate  omadustega  sõltuvalt  nende 
koostisest ja valmistamise  tehnoloogiast .  
Tehnokeraamika üldisteks positiivseteks omadusteks on:  
•  suur kuumus- ja termopüsivus (keemilise koostise stabiilsus),  
•  korrosioonikindlus,  
•  suur kõvadus ja  kulumiskindlus ,  
•  väike tihedus,  
 
Tehnokeraamika puudusteks on:  
•  väike painde- ja tõmbetugevus,  
•  suur haprus,  
•  omaduste suur hajuvus ,  
•  halb töödeldavus,  
•  kõrge hind.  
 
Keemilise  koostise  järgi  jaotatakse  tehnokeraamika  kolme  gruppi:   oksiid -, 
mitteoksiid- ja sega-  keraamika ;  
kasutusala järgi: konstruktsiooni-, töö- riista- ja elektrokeraamika.  
 
Tehnokeraamika  on  vähese   tugevusega   ning  suure  haprusega.  Kuna  keraamika 
tõmbetugevus  on  väike,  antakse  tugevusnäitajatest  tavaliselt  painde-  või 
survetugevus . Vähem oluline pole tehnokeraamika korral selle kõvadus (see on piires 
1200-3000 HV). Kõvadusega on otseselt seotud kulumiskindlus.  
 
 
 
24 
23. Komposiitmaterjal 
Komposiitmaterjalideks  (KM)  nimetatakse  kahest  või  enamast  osast  –  faasist  – 
materjale,   kusjuures    faaside   omadused  ja   orientatsioon   on  selgelt  erinevad  ja 
kontrollitavad.  
 
 
Joonis 22. Komposiitmaterjali struktuur 
Tavaliselt  on  üks  faasidest  kõva  ja  tugev  ning  teine  plastne  ja  elastne.  Kõva  faasi 
nimetatakse armatuuriks (sarruseks) ja plastset  maatriksiks . 
Armatuur  annab  komposiitmaterjalile  tugevuse,  jäi-  kuse  ja  tagab  mehaaniliste 
omaduste säilimise tööolukorras. 
 
 
Joonis 23. Komposiitmaterjalide liigitus  armatuuri järgi 
 
Komposiitmaterjali põhiosa on reeglina  maatriks , mis koos armatuuriga (sagedamini 
kiududena)  võtab  vastu  koormuse.  Maatriks  annab  materjalile  vormi,  monoliitsuse 
ning tagab koormuse ümberjaotumise armatuuri elementide (kiudude) vahel.  
 
Maatriksi koostise järgi liigitatakse  komposiit - materjale järgmiselt:  
•  metallkomposiitmaterjalid 
(MKM), 
sh 
ka 
dispersioonarmeeritud 
komposiitmaterjalid ja pseudosulamid,  
•  plastkomposiitmaterjalid (PKM),  
•   keraamilised  
komposiitmaterjalid 
(KKM), 
süsinikkomposiitmaterjalid 
(SKM).  
 
25 
24. Materjalide valik laevaehituses 
Erinevad laevaregistrid: 
•  PC – Морской регистр судоходства (RUS) 
•  LR – Lloyd’s register (GRB) 
•  NV – Det Norske veritas (NOR) 
•  GL – Germanischer lloyd (GER) 
 
Laevaehitus  materjalid jagunevad kolme gruppi: 
1.  Normaalne tugevus 
2.  Suurendatud tugevus 
3.  Kõrge tugevus 
 
 
26