Mustad metallid (0)

Sisukord

Sisukord 2

Sissejuhatus 3

Jagunemine 3

Mustad metallid 3

Malm 4

Teras 5

Kasutatud materjalid 6

Sissejuhatus

Metallideks nimetatakse keemilisi elemente, millel on vabu elektrone ja mis tahkes olekus

moodustavad niinimetatud metallilise võre, mis annab neile iseloomuliku metallilise läike,

hea elektrijuhtivuse ning soojusjuhtivuse ja on ka enamikus hästi sepistatavad.

Metallidel kui lihtainetel on teatud iseloomulikud füüsikalised omadused: nad on tavaliselt

läikivad, suure tihedusega, venitatavad ja sepistatavad, tavaliselt kõrge

sulamistemperatuuriga, tavaliselt kõvad, juhivad hästi elektrit ja soojust. Need omadused

tulenevad põhiliselt sellest, et metalliaatomi väliskihi elektronid (valentselektronid) ei ole

aatomiga tugevalt seotud, mis on tingitud nende madalast ionisatsioonienergiast.

Enamik metalle on keemiliselt aktiivsed.

Jagunemine

Metallid jagunevad mustadeks ja värvilisteks metallideks. Mustad metallid jagunevad omakorda malmideks ja terasteks. Värvilised metallid, mida kasutatakse masinaehituses, jagunevad põhiliselt vasesulamiteks ja kergsulamiteks.

Mustad metallid

Musti metalle kasutatakse nende suure tugevuse ja jäikuse ning suhteliselt madala hinna tõttu väga laialdaselt.

Mustad metallid jagunevad :

• Terased

• Legeeritud terased (terasesulamid), erineva süsinikusisaldusega. Suure

süsinikusisaldusega on malmid.

Malm

Malmideks nimetatakse terastega võrreldes suurema süsinikusisaldusega (>2,14%) rauasüsinikusulameid. Malmid liigitatakse süsiniku oleku järgi kahte gruppi:

• malmid, kus kogu süsinik või suurem osa sellest on vabas olekus grafiidina

• malmid, kus kogu süsinik on seotud olekus tsementiidis (Fe3C)

Seotud süsinikuga malmi nimetatakse valgemalmiks. Valgemalm on väga kõva, habras ja halvasti töödeldav.Seepärast teda detailide valmistamiseks ei kasutata. Valgemalm on terase tootmise lähtematerjal.

Grafiiti sisaldavad malmid on:

• hallmalm – liblelise grafiidiga

• keragrafiitmalm – kõrgtugev, keraja grafiidiga

• vermikulaarmalm – ussikujulise grafiidiga

• tempermalm - pesaja grafiidiga

Joonis 1. Malmi liigid (allikas: www.uni-due.de/we)

Grafiit teeb malmi hapraks, mistõttu teda ei saa survetöödelda (sepistada, valtsida jne.). Lõiketöötlemisel tekib palju puru ja tolmu. Malmi kvaliteedi lihtsustatud kontrollimine – vasaraga lüüakse vastu täisnurkset serva; peaks jääma plastse deformatsiooni jälg, mitte tükk ära murduma. Lisanditest sisaldavad malmid Si, Mn, S ja P.

Malmi iseärasused:

• tootmine on odav

• mehhaaniliselt kergesti töödeldav

• lööki summutav ehk „surnud materjal“

Malmi kasutatakse tema hea vedelvoolavuse ja väikese külgepõlemise tõtu valusulamina (mootori plokk, korpused, kaaned jm.). Enim kasutatakse hallmalmi. Sellisel malmil on suure süsinikusisalduse tõttu terasega võrreldes madalam sulamistemperatuur (1147oC eutektoidil) ja väiksem kristalliseerumise vahemik.Malm on terasega võrreldes 8…10% kergem.

Süsinik on malmi struktuuris grafiidina (2…4 %). Grafiidi tekkimist soodustavad malmi aeglane jahtumine (valamine liivsavivormi) ja malmi suur ränisisaldus.Räni (2…3 %) on põhiliseks elemendiks, mille abil on võimalik saada vajaliku struktuuriga malmi, kuna süsinikusisaldust on võimalik muuta vähestes piirides. Mida rohkem on malmis süsinikku ja räni, seda rohkem tekib ka struktuuri grafiiti.

Malmi mehhaanilised omadused olenevad grafiidiosakeste kujust ja mõõtmetest – mida väiksemad on grafiidiosakesed, seda paremad on mehaanilised omadused.

Teras

Teras on sulam, mis sisaldab kuni 2,14% süsinikku. Peale süsiniku on terastes alati teisi lisandeid, mis on jäänud sulameisse nende saamise käigus. Need on tavalisandid ja spetsiaalselt lisatudlegeerivad elemendid. Peale keemilise koostise sõltuvad terase omadused tema termilisest töötlemisest.

Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb.

Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: austeniit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud mõlemad.Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam.

Teraseid võib jagada mitmesse gruppi:

1.Tootmisviisi järgi

• martäänteras

• essemer ehk toomasteras

• elektriteras.

2.Kasutusala järgi

• konstruktsiooniterased

• tööriistaterased

• eriomadustega terased.

Veel saab teraseid liigitada kvaliteedi, keemiliste omaduste ja struktuuri järgi.

Sisepingete kõrvaldamiseks ja teraste mehaaniliste omaduste parandamiseks kasutatakse termilist töötlemist - lõõmutamist, normaliseerimist, parendamist, karastamist ja noolutamist.

Tavalise kvaliteediga süsinikterastest valmistatakse detaile, mida ei ole vaja termiliselt töödelda, kvaliteetsetest süsinikterastest aga termilist töötlust nõudvaid detaile.

Süsinikterase tavalisandid on:

• mangaan (Mn)

• räni (Si)

• fosfor (P)

• väävel (S)

Nad mõjutavad terase omadusi, kuigi need on määratud eelkõige süsinikusisaldusega. Süsinik esineb rauasulamites vabas olekus grafiidina või moodustab ühendi tsementiidi (Fe3C). Süsinikusisalduse suurenedes kasvab terase kõvadus, tõmbetugevus ja voolavuspiir ning vastupanu väsimuspurunemisele, vähenevad aga plastsus- ning sitkusnäitajad.

Joonis 2. Terase tootmine (allikas: Volkswagen AG)