Kapitel 14, 15, 16: Metallurgi, Stål, Aluminium och koppar

Question 1

Vad är en vakans?

Answer 1

När en atom saknas i ett kristallgitter så kallas detta vakans. Vakanser attraherar varandra varför de kan ge uppkomst till sprickbildning.

Question 2

Vad är en dislokation?

Answer 2

Det att isotropin störs. Kan liknas vid ett extra plan atomer som avslutas mitt i kristallstrukturen.

Question 3

Hur påverkar dislokationerna metallernas egenskaper?

Answer 3

Det bildas lokala spänningskoncentrationer i metallen som påverkar dess hållfasthetsegenskaper. Det kan bildas skjuvspänningar i metallstrukturen.

Question 4

Vad är korngräns i metall?

Answer 4

Området mellan kristallkornen i kristallina material.

Question 5

Vilka egenskaper hänger samman med en finkornig metallstruktur?

Answer 5

Det har högre hållfasthet än ett grovkornigt material. Krypningsbenägenheten är större i ett finkornigt material

Question 6

Hur påverkas mikrostrukturen hos metaller vid valsning?

Answer 6

Kristallerna orienteras i band i valsriktningen.

Question 7

Vad är segring?

Answer 7

Segring är en ojämn fördelning av legeringselement i gjutna material. Man skiljer på mikro- och makrosegring.

Mikrosegring är variation av legeringselement inom en kristall, t.ex. en dendritkristall. Makrosegring är skillnader i sammansättning över stora avstånd i ett göt eller gjutstycke.

I ett stålgöt kan sammansättningen variera mellan bottnen och toppen av götet. Segring orsakas av att den fasta fasen får en annan sammansättning än smältan under stelningsförloppet.

Question 8

Vilka tre metoder används för att åstadkomma stora variationer i metallers egenskaper?

Answer 8

Legering
Kallbearbetning
Värmebehandling

Question 9

Vilka egenskaper ändras vid legering av metaller?

Answer 9

Smältpunkt, elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga, töjbarhet och hållfasthet förändras vid legering.

Question 10

Vilken information ger ett fasdiagram?

Answer 10

Fasdiagrammet beskriver vilka kristaller som bildats och mängden av dessa vid en blandning av två komponenter vid en viss temperatur.

Question 11

Vad är en eutektisk sammansättning?

Answer 11

Eutektium, ett flerkomponentsystem med sådan sammansättning att den ger lägsta möjliga smältpunkt. Ex. alla legeringar av bly och tenn smälter vid lägre temperatur än de rena metallerna.

Question 12

Vad är en intermediär fas? Ge ett exempel.

Answer 12

I några tvåfassystem bildas kemiska föreningar mellan de ingående ämnena, dessa föreningar kallas intermediär fas. Ett exempel är järn-kolföreningen cementit som bidas i stål och gjutjärn.

Question 13

Vad är kalldragning?

Answer 13

Är de plastiska formningsmetoder där ett metalliskt ämne dras genom en hålförsedd skiva. Genom denna process ökar ämnets längd samtidigt som dess tvärsnittsarea minskar. Tråd- och rördragning utgör exempel på sådana processer.

Question 14

Vad blir effekten av kallbearbetning?

Answer 14

Sträckgränsen höjs och brottförlängningen minskar. Detta kan utnyttjas för högre påspänningar, men metallen blir sprödare, eller åldras.

Question 15

Vilka tre faktorer karakteriserar en värmebehandling? Vilken effekt har dessa faktorer på metallens egenskaper?

Answer 15

Upphettningstemperaturen, vilka kristalltyper som kan bildas.
Hålltiden (tiden som materialet hålls till upphettningstemperaturen), om kristallomvandlingen blir fullständig och hur stor kristallerna kan bli.
Svalningshastigheten, bestämmer om det bildas kristaller i jämvikt eller om det bildas övermättade kristaller.

Question 16

Vad är stål?

Answer 16

Legering med järn som huvudbeståndsdel och en kolhalt mindre än 2 %. Det vanligaste legeringsämnet i stål är kol. Kolet gör att stålet kan härdas till önskvärd hårdhet genom lämplig värmebehandling. Om kolhalten i en järnlegering är högre än ca 2 % talar man i stället om gjutjärn, tackjärn eller råjärn.

Question 17

Vad åstadkommer man vid färskningsprocessen?

Answer 17

Färskningsprocessen genomgås för att oxidera oönskade ämnen (mangan, kisel), oxidationen gör även järnet smidbart, dvs. sänker kolhalten till under ca 2 %. Råjärn som erhålls ur masugnen innehåller ca 4–5 % kol. Det måste färskas till stål genom smältfärskning.

Question 18

Vilka är de viktigaste legeringsämnena vid framställning av rostfritt stål?

Answer 18

Krom (8 %), Nickel (8 %) (18/8 stålet utgör över hälften av världsproduktionen i rostfritt stål)

Question 19

Vilka olika huvudtyper av rostfritt stål förekommer?

Answer 19

Korrosionsfasta, syrefasta och värmebeständiga.

Question 20

Hur härdas stål och vilka egenskaper får stålet?

Answer 20

Det värms upp och kyls sedan snabbt. Det blir hårdare och sprödare.

Question 21

Vad innebär seghärdning av stål?

Answer 21

Det är när man efter härdning gör en anlöpning (uppvärmning), detta ger ett segt och hållfast stål.

Question 22

Vilka storheter används för att karaktärisera olika ståls hållfasthet?

Answer 22

Stålets dragegenskaper karaktäriseras bäst av arbetskurvan. Den storhet som här används är spänning och töjning.

Question 23

Vad menas med omslagstemperaturen?

Answer 23

Detta är övergången från ett segt till ett sprött brottbeteende.

Question 24

Vilka olika metoder används för att skydda stål mot korrosion?

Answer 24

Rostskyddsmålning, förzinkning, emaljering, korrosionshärdiga legeringar.

Question 25

Hur och av vad tillverkas aluminium?

Answer 25

Med en kemisk process erhåller man aluminiumoxid från bauxit (en lera med 20-30 % aluminium). I nästa steg framställs aluminium genom en smältelektrolys.

Question 26

Ungefär hur stor är energiåtgången vid tillverkning av aluminium? Hur stor är energiåtgången vi omsmältning av aluminium?

Answer 26

15 MWh per ton. Vid omsmältning krävs endast 5 % av energin.

Question 27

Aluminium är en oädel metall. Trots detta har den god beständighet mot korrosion. Varför?

Answer 27

Det bildas spontant ett litet oxidskydd på ytan (0.01 μm).

Question 28

Hur är aluminiums beständighet i alkaliska miljöer?

Answer 28

Aluminium korroderar i alkalisk miljö, t.ex. i nygjuten betong.

Question 29

Vilka olika metoder finns för att ge korrosionsskydd åt aluminium och aluminiumlegeringar?

Answer 29

Anodisering kan användas för att förstärka oxidskiktet.

Question 30

Jämför aluminium och stål i densitet, hållfasthet, E-modul, längdutvidgningskoefficient och värmeledningsförmåga.

Answer 30

Densitet – Aluminium har ca. en tredjedel av stålets densitet.
Hållfasthet – Aluminium har mellan 1/3 till 2/3 av stålets hållfasthet
Elasticitetsmodul – Aluminium har 1/3 av ståls E-modul
Längdutvidgningskoefficient – Aluminium har dubbelt så hög längdutvidgningskoefficient.
Värmeledningsförmåga – Aluminium har mer än 3 gånger så hög värmeledningsförmåga.

Question 31

Vad är mässing?

Answer 31

Legering mellan koppar och zink. Zinkhalten är vanligen 15–40 viktprocent. Vid låg zinkhalt är mässingen röd (rödgods, rödmetall). Vid högre zinkhalt blir mässingen allt gulare (gulmetall). Nickelmässing (nysilver) består av koppar, zink och nickel.

Question 32

Vad är brons?

Answer 32

Brons är en legering av koppar och andra metaller, vanligen tenn (1-15 %). Brons har låg smältpunkt, är relativt hård och lämpar sig väl för gjutning.

Question 33

Vad är ärg? Hur bildas ärg?

Answer 33

Gröna, giftiga korrosionsprodukter på koppar eller kopparhaltiga legeringar. Ärg bildad under mångårig exponering kallas ofta grön patina och kan ge visst skydd mot fortsatt korrosion.