Metale i ich stopy

1. Metalei ich stopy

2. Odkrycie metalu • Metale zawsze odgrywały ogromną rolę w życiu człowieka. Ich eksploatacje rozpoczęto około 8 tys. lat temu. Pierwszym metalem wykorzystywanym przez człowieka była miedź.

3. Pierwsze zastosowanie metali • Pierwszym metalem wykorzystywanym przez człowieka była miedź. Wykonywano z niej ostrza narzędzi i broni. Niebyły zbyt twarde, ale po stępieniu łatwo było je przywrócić do pierwotnych kształtów. Narzędzia miedziane zastąpiły narzędzia kamienne.

4. Epoka brązu • Około 6 tys. Lat temu człowiek zaczął wykorzystywać cynę, a szczególnie jej stop z miedzią nazywany brązem. Brąz w porównaniu do miedzi jest o wiele twardszy i wytrzymalszy.

5. Metale obecnie Stop metali Miedź Cyna Aluminium - Glin Nikiel Wolfram Żelazo

6. Stop metali • mieszanina metali lub metalu z pierwiastkami niemetalicznymi, o właściwościach metalu. • Stopy uzyskuje się przez stopienie składników a następnie schłodzenie. Stop najczęściej posiada odmienne właściwości od jego elementów składowych, w niektórych przypadkach nawet niewielkie dodatki wpływają znacznie na właściwości stopu.

7. Miedź Zastosowanie miedzi Miedź a gospodarka Złoża

8. Zastosowanie • Jest masowo wykorzystywana jako surowiec do produkcji przewodów elektrycznych i ogólnie w elektronice, a także w budownictwie (pokrycie dachów, elementy różnych instalacji), jako barwnik szkła oraz katalizator. • Miedź jest dodawana do wielu stopów, zarówno do stali jaki i do stopów aluminium. Jest też dodawana do srebra i złota poprawiając znacznie ich własności mechaniczne.

9. Miedź a gospodarka • Ze względu na duże zapotrzebowanie i stosunkowo małe zasoby naturalne miedź stanowi materiał strategiczny. Większość miedzi wydobywa się jako siarczek w kopalniach odkrywkowych ze złóż porfiru miedziowego zawierającego do 1% miedzi.

10. Złoża

11. Cyna • Cyny używa się do powlekania blachy żelaznej stosowanej do wyrobu puszek konserwowych. Stopy cyny z ołowiem używane są jako stopy czcionkowe i luty. Do wyrobu sprężyn, łożysk, dzwonów służą stopy miedzi z cyną - brązy. Dwutlenek cyny SnO2 używany jest do otrzymywania szkła mlecznego, do emaliowania .naczyń żelaznych. Siarczek cynowy SnS2, złotawożółty, stosuje się jako sztuczną pozłotę.

12. Glin • Stopy glinu z miedzią i molibdenem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu: od puszek do napojów do części statków kosmicznych. Czysty, krystaliczny glin jest kruchy i łamliwy. W pirotechnice amatorskiej glin jest używany do robienia domowych petard. Sproszkowany glin używany jest także w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii.

13. nikiel • Nikiel metaliczny jest srebrzystobiałym, połyskującym metalem, trudno korodującym i odpornym na ścieranie. Stosuje się go do tworzenia połyskujących powłok galwanicznych na powierzchni elementów stalowych. Stopy niklu i miedzi są stosowane do wyrobu monet, sztućców itp. Nikiel jest też dodawany do stali do stopów o podwyższonej odporności na korozję.

14. Wolfram • Wolfram stosowany jest jako dodatek do wysokogatunkowej stali, z jego stopów sporządza się elektrody lamp elektronowych i rentgenowskich, włókna żarowe itp. Węglik wolframu dzięki niezwykłej twardości służy do wyrobu materiałów ściernych i narzędzi - jest głównym składnikiem widii. Ze względu na wysoką twardość i ciężar właściwy jest używany do produkcji rdzeni podkalibrowych pocisków przeciwpacernych oraz kompozytowych pocisków pełnokalibrowych.

15. Żelazo Odkrycie żelaza Ruda Podział rud Złoża żelaza

16. Odkrycie żelaza • Pierwsze żelazo, jakie zaczął wykorzystywać człowiek, pochodziło z meteorytów spadających na Ziemię. Były to nie wielkie ilości i nie zaspokajały potrzeb ludzkości. Ok. 3 tys. Lat p.n.e. nauczono się otrzymywać żelazo z rud.

17. Podział rud • Podział rud: • rudy monometaliczne, • rudy polimetaliczne (zawierają więcej niż 1 metal), • rudy żelaza (magnetyt; chematyd in. tlenek żelaza III; limonit; syderyt in. tlenek żelaza II;) • rudy cynku (blenda cynkowa in. siarczek cynku; galman cynkowy in. węglan cynku;) • rudy ołowiu (galena in. siarczek ołowiu I;) • rudy miedzi (chalkozyn in. siarczek miedzi I; chalkopiryd;) • rudy metali nieżelaznych.

18. Ruda • to kopalina, czyli skała lub minerał, z której uzyskuje się jeden lub więcej składników. Ruda w sensie przemysłowym to minerał zawierający związki metali. W rudach występują też inne związki, np. tlenki, które tworzą tzw. skałę płonną.

19. Złoża żelaza • Największe pokłady żelaza znajdują się w: Chinach, Australii, Brazylii, Rosji i Indiach. • W Polsce zasobów żelaza w okolicach Suwałk nie wydobywa się w związku z groźbą zaistnienia katastrofy ekologicznej oraz z uwagi na głębokie położenie złóż.

20. Schemat wielkiego pieca Wielki piec: piec szybowy do wytapiania surówki ze wsadu składającego się z rudy żelaza z dodatkiem koksu i topników.

21. Niektóre pojęcia dotyczące wielkiego pieca Topnik Koks Surówka Temperatury w wielkim piecu

22. Topniki • substancja ułatwiająca lutowanie (miękkie i twarde) poprzez chemiczne oczyszczanie łączonych metali. Powszechnie stosowane topniki: chlorek amonu lub kalafonia do lutowania lutem cynowo-ołowiowym, kwas solny lub chlorek cynku do lutowania powłok ocynkowanych, boraks do lutowania twardego metali żelaznych. • Topnik spełnia trzy funkcje: • usuwa tlenki i inne zanieczyszczenia z lutowanych powierzchni • zapobiega powstawaniu nowych tlenków podczas lutowania poprzez odcięcie kontaktu z powietrzem • ułatwia topnienie i zwiększa płynność lutu

23. Koks • paliwo uzyskiwane poprzez przemysłowe wygrzewanie węgla kamiennego w temperaturze 600-1200 °C w specjalnie w tym celu skonstruowanym piecu koksowniczym za pomocą gazów spalinowych (bez dostępu tlenu). Jest to paliwo o wyższej kaloryczności od zwykłego węgla kopalnego, gdyż zawiera co najmniej 90-95% czystego pierwiastka węgla.

24. Surówka • stop żelaza z węglem (>2%), krzemem, manganem, fosforem i siarką będący produktem redukcji rudy w piecu. Nazwa pochodzi stąd, że jest to półprodukt przewidziany do dalszej przeróbki, czyli surowiec.

25. Temperatury w wielkim piecu • Gardziel – 50°C • Szyb – 400°C • Przestron – 800°C • Spad – 1200°C • Gar – 1800°C

26. Otrzymywanie stali • Stal - jest to stop żelaza z węglem, o zawartości węgla do 2 %.Stale otrzymuje się z surówki poprzez obniżenie zawartości węgla, przy jednoczesnym usunięciu zanieczyszczeń w postaci siarki i fosforu, jako pierwiastków niekorzystnych

27. Zastosowanie stali • Stal znalazła zastosowanie w różnych dziedzinach techniki. W budownictwie stanowi jeden z kilku podstawowych materiałów konstrukcyjnych. • Najczęściej używane w tej dziedzinie gospodarki gatunki stali to stale niskostopowe i ogólnego przeznaczenia (nazywane także stalami niestopowymi).

28. Obróbka stali Hartowanie – jest zabiegiem cieplnym, któremu poddawana jest stal, składającym się z dwóch bezpośrednio po sobie następujących faz. Nawęglanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Odpuszczanie – jest to zabieg cieplny stosowany do przedmiotów uprzednio zahartowanych. Jest ono stosowane w celu polepszenia właściwości elementów przy jednoczesnym usunięciu naprężeń własnych, które mogłyby doprowadzić do ich pękania. Azotowanie - jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu.

29. Żeliwo • Żeliwo otrzymuje się przez przetapianie surówki z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego w piecach zwanych żeliwniakami. Przykłady zastosowania żeliwa: • przemysł motoryzacyjny, • obudowa skrzyni biegów, • piece żeliwne • hydraulika

30. Ochrona przed korozją • Platerowanie - nakładanie powłok metalowych przez dociśnięcie ich do metalu podłoża w podwyższonej temperaturze (najczęściej przez nawalcowywanie). • Metalizowanie - wytwarzanie powłok metalowych na elementach metalowych lub niemetalowych. • Natryskiwanie - proces powlekania powierzchni różnych elementów, polegający na rozpyleniu drobnych cząstek materiałów powłokowych.

31. Metale szlachetne • Złoto-Złoto stanowi podstawę systemów monetarnych; używane jest do wyrobu monet. Ma zastosowanie w elektronice (do wyrobu złączy). Do "złocenia" innych metali, produkcji specjalnego szkła, jest składnikiem szlachetnych stopów, ma zastosowanie w medycynie i w stomatologii. • Srebro-znajdują liczne zastosowania w przemyśle, elektrotechnice i fotografii. • Platyna- jest wykorzystywana jako katalizator w reakcjach chemicznych.

32. Materiały źródłowe: • www.wikipedia.pl • Ćwiczenie: Technika z wychowaniem komunikacyjnym Gimnazjum – Leszek Bakun • http://www.g2technika.republika.pl/materialy.html • http://www.dami.pl/~chemia/liceum/liceum13/pierwiastki3.htm

33. Autor Prezentacji Ryszard Baranowski