Λύσεις — Κεφάλαιο 1: Μέταλλα – Χάλυβες (σελ. 42-43) – ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 1: Μέταλλα – Χάλυβες (σελ. 42-43) – ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 1: Μέταλλα - Χάλυβες

Λύσεις στις 33 ερωτήσεις του κεφαλαίου 1: φυσικές ιδιότητες και κοκκώδης δομή των μετάλλων, η Ζώνη Επηρεαζόμενη Θερμικά (ΖΕΘ) στη συγκόλληση, ανθρακούχοι και κραματούχοι χάλυβες (φερρίτης, σεμεντίτης, περλίτης, ωστενίτης, μαρτενσίτης), όρια ασφαλούς συγκόλλησης με βάση την περιεκτικότητα σε άνθρακα και τον ισοδύναμο άνθρακα Ci, φυσαλίδες και καθησυχασμένοι χάλυβες, γήρανση, κατακρήμνιση καρβιδίων χρωμίου, χυτοσίδηροι (φαιός, λευκός, μαλακτός, σφαιροειδούς γραφίτη) και η συγκολλησιμότητά τους, κράματα χαλκού και αλουμινίου, και συστήματα ονομασίας/τυποποίησης χαλύβων και κραμάτων χαλκού/αλουμινίου. Περιλαμβάνει τόσο τις «Ερωτήσεις Επανάληψης της Θεωρίας» (1-23) όσο και τις «Ερωτήσεις Κρίσεως» (24-33), με ερωτήσεις κρίσης/σεναρίων που απαντώνται με βάση την τεκμηρίωση της θεωρίας.

Δομή μετάλλων σε κρυστάλλους και κόκκους

Ερώτηση: Πώς είναι διαμορφωμένη η δομή των μετάλλων σε κρυστάλλους και κόκκους και πού οφείλεται αυτή η δομή;

Απάντηση:

§1-3, 1-4. «Στα μέταλλα, οι πυρήνες των ατόμων είναι διατεταγμένοι σε κανονικές πολυεδρικές μορφές, που ονομάζονται κρυσταλλικά πλέγματα» και «Η μάζα ενός μεταλλικού τεμαχίου αποτελείται από πολλούς κρυστάλλους που τους ονομάζουμε κόκκους... Ο σχηματισμός των κόκκων οφείλεται στον τρόπο που παράγονται τα μέταλλα.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα μέταλλα οι πυρήνες των ατόμων είναι διατεταγμένοι σε κανονικές πολυεδρικές μορφές, τα «κρυσταλλικά πλέγματα». Η μάζα ενός μεταλλικού τεμαχίου αποτελείται από πολλούς τέτοιους κρυστάλλους, τους «κόκκους». Η κοκκώδης αυτή δομή οφείλεται στον τρόπο παραγωγής των μετάλλων: κατά τη στερεοποίηση του αρχικά ρευστού μετάλλου, σε διάφορα σημεία της μάζας εμφανίζονται πρώτοι μικροί κρύσταλλοι· πάνω τους προσκολλώνται συνεχώς νέα άτομα, ενώ ταυτόχρονα εμφανίζονται και νέοι κρύσταλλοι· όταν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας έχει ενσωματωθεί στους κρυστάλλους, αυτοί αρχίζουν να έρχονται σε επαφή μεταξύ τους· και όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το σημείο πήξης, όλη η μάζα έχει στερεοποιηθεί και οι κόκκοι έχουν ενωθεί. Στα σημεία επαφής των κόκκων η κανονική πολυεδρική διάταξη διαταράσσεται, με τα άτομα να βρίσκουν θέσεις ισορροπίας αλλά με ακανόνιστες μορφές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κόκκοι = κρύσταλλοι με κανονική ατομική διάταξη· δημιουργούνται κατά τη σταδιακή στερεοποίηση του ρευστού μετάλλου

Ορισμός Ζώνης Επηρεαζόμενης Θερμικά (ΖΕΘ)

Ερώτηση: Τι ονομάζεται Ζώνη Επηρεαζόμενη Θερμικά (ΖΕΘ) κατά τη συγκόλληση;

Απάντηση:

§1-6(α). «Η ζώνη επιρροής επεκτείνεται μέχρι το σημείο που η θερμοκρασία μειώνεται κάτω από ένα όριο που αποτελεί προϋπόθεση για την εμφάνιση της ανακρυστάλλωσης... Η περιοχή αυτή ονομάζεται Ζώνη Επηρεαζόμενη Θερμικά και συμβολίζεται ως ΖΕΘ.»

Σύνοψη: Η Ζώνη Επηρεαζόμενη Θερμικά (ΖΕΘ) είναι η περιοχή γύρω από τη συγκόλληση στην οποία, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας της συγκόλλησης, γίνεται κατά την ψύξη ανακρυστάλλωση του μετάλλου· η ζώνη αυτή εκτείνεται μέχρι το σημείο όπου η θερμοκρασία πέφτει κάτω από το όριο πάνω από το οποίο συμβαίνει ανακρυστάλλωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

ΖΕΘ = περιοχή γύρω από τη συγκόλληση με ανακρυστάλλωση λόγω υψηλής θερμοκρασίας

Αιτία μείωσης αντοχής στη ΖΕΘ

Ερώτηση: Τι είναι αυτό που προκαλεί τη μείωση της αντοχής των προς συγκόλληση τεμαχίων στη ΖΕΘ;

Απάντηση:

§1-6(α). «Η αντοχή του μετάλλου στην ΖΕΘ συνήθως μειώνεται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας η οποία προκαλεί την αλλαγή της κρυσταλλικής δομής του.»

Σύνοψη: Η μείωση της αντοχής στη ΖΕΘ οφείλεται στην υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται κατά τη συγκόλληση, η οποία προκαλεί αλλαγή (ανακρυστάλλωση) της κρυσταλλικής δομής του μετάλλου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αιτία: υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης → αλλαγή κρυσταλλικής δομής

Σημασία προσμίξεων στις μηχανικές ιδιότητες

Ερώτηση: Ποια είναι η σημασία των προσμίξεων στις μηχανικές ιδιότητες των μετάλλων;

Απάντηση:

§1-7. «Οι ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις προσμίξεις τους» και «Με τη χρήση των κατάλληλων προσμίξεων, βελτιώνονται οι ιδιότητες των μετάλλων και προκύπτουν κράματα διαφορετικών μηχανικών και χημικών ιδιοτήτων.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι προσμίξεις έχουν καθοριστική σημασία, καθώς οι ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από αυτές. Με τη χρήση κατάλληλων προσμίξεων προκύπτουν κράματα με βελτιωμένες, διαφορετικές μηχανικές και χημικές ιδιότητες, π.χ. μεγαλύτερη μηχανική αντοχή, μεγαλύτερη ελαστικότητα ή αντοχή στην οξείδωση. Υπάρχουν όμως και ανεπιθύμητες προσμίξεις, οι ακαθαρσίες, οι οποίες μειώνουν τη μηχανική αντοχή του μετάλλου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Προσμίξεις καθορίζουν ιδιότητες: χρήσιμες → βελτιωμένα κράματα· ανεπιθύμητες (ακαθαρσίες) → μείωση αντοχής

Ανθρακούχοι και κραματούχοι χάλυβες

Ερώτηση: Ποιοι χάλυβες ονομάζονται ανθρακούχοι και ποιοι κραματούχοι;

Απάντηση:

§1-9. «Ανθρακούχοι χάλυβες: Τα μέταλλα που αποτελούνται κυρίως από σίδηρο και άνθρακα με π(C)≤2%, ονομάζονται χάλυβες... Κραματούχοι χάλυβες: Στους χάλυβες μπορεί να έχουμε και μη σιδηρούχες προσμίξεις, κυρίως νικέλιο (Ni) και χρώμιο (Cr).»

Σύνοψη: Ανθρακούχοι ονομάζονται οι χάλυβες που αποτελούνται κυρίως από σίδηρο και άνθρακα, με π(C)≤2% (συνήθως όμως π(C)<0,80%). Κραματούχοι ονομάζονται οι χάλυβες στους οποίους, εκτός από άνθρακα, υπάρχουν και μη σιδηρούχες προσμίξεις, κυρίως νικέλιο (Ni) και χρώμιο (Cr) — σε αυτή την κατηγορία ανήκουν και οι ανοξείδωτοι χάλυβες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανθρακούχοι: Fe+C, π(C)≤2%· Κραματούχοι: επιπλέον προσμίξεις (κυρίως Ni, Cr)

Το «σίδερο» στην πράξη

Ερώτηση: Ποιο υλικό χαρακτηρίζεται ως «σίδερος»; Τι ισχύει στην πράξη για το χαρακτηρισμό αυτό;

Απάντηση:

§1-9. «Ερώτηση: Τι υλικό είναι αυτό που στις τεχνικές κατασκευές έχει καθιερωθεί να ονομάζεται σίδερος; Απάντηση: Πρόκειται για χάλυβες με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (συνήθως π(C)<0,05%). Αυτοί έχουν πολύ καλή συμπεριφορά κατά τη συγκόλλησή τους.»

Σύνοψη: Στην πράξη, ως «σίδερο» έχει καθιερωθεί να ονομάζεται ο χάλυβας με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (συνήθως π(C)<0,05%), ο οποίος έχει πολύ καλή συμπεριφορά κατά τη συγκόλλησή του. Ο όρος αυτός δεν είναι τεχνικά ορθός (ο πραγματικός «σίδηρος», ως χημικό στοιχείο, έχει π(C)≤0,008%), αλλά «σίδερο» συνυπάρχει ευρέως με τον όρο «χάλυβας» στην αγορά και στη γλώσσα των τεχνικών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

«Σίδερο» στην πράξη = χάλυβας χαμηλού άνθρακα (π(C)<0,05%), όχι το χημικό στοιχείο σίδηρος

Ασφάλεια συγκόλλησης ανθρακούχων χαλύβων

Ερώτηση: Πότε η συγκόλληση των ανθρακούχων χαλύβων θεωρείται ασφαλής, πότε εν μέρει ασφαλής και πότε ανασφαλής;

Απάντηση:

§1-11. «Η αποκατάσταση των μηχανικών ιδιοτήτων στη ΖΕΘ, είναι σχεδόν πλήρης, όταν η περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα δεν υπερβαίνει το 0,2% και ο ρυθμός της ψύξης είναι αργός» και «Όταν η περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα υπερβαίνει το 0,4%, η συγκόλληση θεωρείται ανασφαλής.»

Σύνοψη: Η συγκόλληση ανθρακούχου χάλυβα θεωρείται ασφαλής όταν π(C)≤0,2% και η ψύξη είναι αργή, οπότε η αποκατάσταση των μηχανικών ιδιοτήτων στη ΖΕΘ είναι σχεδόν πλήρης. Θεωρείται εν μέρει ασφαλής όταν 0,2%<π(C)≤0,4%, γιατί η αποκατάσταση των ιδιοτήτων δεν είναι πλήρης. Θεωρείται ανασφαλής όταν π(C)>0,4%, αν και ακόμη και τότε οι μηχανικές ιδιότητες μπορούν να αποκατασταθούν με κατάλληλες θερμικές επεξεργασίες μετά τη συγκόλληση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

π(C)≤0,2%: ασφαλής· 0,2-0,4%: εν μέρει ασφαλής· >0,4%: ανασφαλής

Φυσαλίδες στη ΖΕΘ

Ερώτηση: Πού οφείλεται η δημιουργία φυσαλίδων στη ΖΕΘ κατά τη συγκόλληση και πώς αντιμετωπίζεται το πρόβλημα;

Απάντηση:

§1-12. «Το οξυγόνο αντιδρά με τον άνθρακα και σχηματίζει CO2 το οποίο συγκεντρώνεται με τη μορφή φυσαλίδων... Το οξυγόνο απομακρύνεται, κατά την παραγωγή του χάλυβα, με την προσθήκη πυριτίου (Si) και μαγγανίου (Mn)... Προβλήματα δημιουργίας φυσαλίδων δημιουργεί και το άζωτο που εξουδετερώνεται με την προσθήκη μικρής ποσότητας αλουμινίου (Al).»

Σύνοψη: Η δημιουργία φυσαλίδων οφείλεται στο οξυγόνο (υπό μορφή οξειδίου του σιδήρου) που αντιδρά με τον άνθρακα και σχηματίζει CO2, το οποίο συγκεντρώνεται σε φυσαλίδες, δημιουργώντας αδύνατα σημεία απ' όπου μπορεί να αρχίσει θραύση· επίσης οφείλεται στο άζωτο. Το πρόβλημα αντιμετωπίζεται κατά την παραγωγή του χάλυβα με προσθήκη πυριτίου (Si) και μαγγανίου (Mn) για απομάκρυνση του οξυγόνου (χάλυβας «καθησυχασμένος» ή «ημικαθησυχασμένος» ανάλογα με το βαθμό απομάκρυνσης), και με προσθήκη μικρής ποσότητας αλουμινίου (Al) 0,02-0,1% για εξουδετέρωση του αζώτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Φυσαλίδες από CO2 (O2+C)· αντιμετώπιση: Si+Mn (απομάκρυνση O2) και Al (εξουδετέρωση N)

Καθησυχασμένοι χάλυβες

Ερώτηση: Τι είναι οι καθησυχασμένοι χάλυβες και σε ποιες κατηγορίες τους διακρίνουμε;

Απάντηση:

§1-12. «Ο χάλυβας, στον οποίο έχει γίνει πλήρης απομάκρυνση του O2, ονομάζεται καθησυχασμένος, ενώ, αν έχει γίνει μερική απομάκρυνση, ονομάζεται ημικαθησυχασμένος... Οι χάλυβες, στους οποίους, εκτός από το οξυγόνο, έχει εξουδετερωθεί και το άζωτο, ονομάζονται πλήρως καθησυχασμένοι.»

Σύνοψη: Καθησυχασμένος ονομάζεται ο χάλυβας στον οποίο έχει γίνει πλήρης απομάκρυνση του οξυγόνου κατά την παραγωγή του. Διακρίνονται τρεις κατηγορίες: ο ημικαθησυχασμένος (μερική απομάκρυνση οξυγόνου), ο καθησυχασμένος (πλήρης απομάκρυνση οξυγόνου) και ο πλήρως καθησυχασμένος (έχει εξουδετερωθεί, εκτός από το οξυγόνο, και το άζωτο).

Κριτήρια αξιολόγησης:

3 κατηγορίες: ημικαθησυχασμένος, καθησυχασμένος, πλήρως καθησυχασμένος (+εξουδετέρωση αζώτου)

Γήρανση ανθρακούχων χαλύβων

Ερώτηση: Τι είναι η γήρανση των ανθρακούχων χαλύβων και πώς αντιμετωπίζεται το πρόβλημα;

Απάντηση:

§1-13. «Η γήρανση... επηρεάζει τους χάλυβες με π(C)<0,15%... Κατά τη γήρανση, χάνουν την ελαστικότητά τους και γίνονται εύθραυστοι... Η γήρανση οφείλεται κυρίως στην περιεκτικότητα του χάλυβα σε άζωτο (Ν)... Η εξουδετέρωση του αζώτου γίνεται με προσθήκη αλουμινίου (Al).»

Σύνοψη: Η γήρανση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο χάλυβες με π(C)<0,15% (μεγάλη ελαστικότητα) χάνουν την ελαστικότητά τους και γίνονται εύθραυστοι, επειδή ο σίδηρος αντιδρά με τον άνθρακα του φερρίτη και σχηματίζει σεμεντίτη· λαμβάνει χώρα και σε κανονικές συνθήκες αλλά επιταχύνεται σε υψηλές θερμοκρασίες (κίνδυνος στη συγκόλληση). Οφείλεται κυρίως στην περιεκτικότητα σε άζωτο (N), και αντιμετωπίζεται με προσθήκη αλουμινίου (Al), το οποίο εξουδετερώνει το άζωτο σχηματίζοντας σταθερές ενώσεις.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Γήρανση: π(C)<0,15% → απώλεια ελαστικότητας (σχηματισμός σεμεντίτη)· αίτιο: άζωτο· αντιμετώπιση: προσθήκη Al

Κατηγορίες κραματούχων χαλύβων

Ερώτηση: Ποιες είναι οι δύο κύριες κατηγορίες των κραματούχων χαλύβων και πώς διαχωρίζονται μεταξύ τους;

Απάντηση:

§1-14. «Στους ελαφρά κεκραμένους, όταν το ποσοστό της βασικής πρόσμιξης είναι κάτω του 5%. Στους ισχυρά κεκραμένους, όταν το ποσοστό της βασικής πρόσμιξης είναι τουλάχιστον 5%.»

Σύνοψη: Οι κραματούχοι χάλυβες διακρίνονται σε ελαφρά κεκραμένους, όταν το ποσοστό της βασικής πρόσμιξης είναι κάτω του 5%, και σε ισχυρά κεκραμένους, όταν το ποσοστό της βασικής πρόσμιξης είναι τουλάχιστον 5%.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ελαφρά κεκραμένοι: βασική πρόσμιξη <5%· Ισχυρά κεκραμένοι: ≥5%

Είδη προσμίξεων κραματούχων χαλύβων

Ερώτηση: Ποια είναι τα δύο είδη των προσμίξεων των κραματούχων χαλύβων και ποιες οι ιδιότητές τους;

Απάντηση:

§1-14. «Στις προσμίξεις που δεν ενώνονται με τον άνθρακα, δηλαδή δε δημιουργούν καρβίδια. Αυτές βελτιώνουν την αντοχή και την ελαστικότητα του χάλυβα... Στις προσμίξεις που μπορούν να σχηματίσουν καρβίδια, με συνέπεια να αυξάνουν τη σκληρότητα του χάλυβα.»

Σύνοψη: Οι προσμίξεις των κραματούχων χαλύβων διακρίνονται σε δύο είδη: εκείνες που δεν ενώνονται με τον άνθρακα (δε δημιουργούν καρβίδια, π.χ. Ni, Si, Co), οι οποίες βελτιώνουν κυρίως την αντοχή και την ελαστικότητα του χάλυβα, και εκείνες που σχηματίζουν καρβίδια (π.χ. Cr, W, Mo, V), οι οποίες αυξάνουν τη σκληρότητα του χάλυβα χωρίς να αυξάνεται σημαντικά η ευθραυστότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Χωρίς καρβίδια (Ni κ.λπ.): ↑αντοχή/ελαστικότητα· Με καρβίδια (Cr κ.λπ.): ↑σκληρότητα

Κατακρήμνιση καρβιδίων χρωμίου

Ερώτηση: Τι είναι η κατακρήμνιση των καρβιδίων του χρωμίου και πώς αυτή περιορίζεται;

Απάντηση:

§1-15. «Όταν η θερμοκρασία του χάλυβα ανέλθει σημαντικά (περί τους 600°C), τότε το χρώμιο σχηματίζει καρβίδια που συγκεντρώνονται στα όρια των κόκκων... Το φαινόμενο... περιορίζεται με την προσθήκη κυρίως Nb (νιόβιου) ή Ta (ταντάλιου).»

Σύνοψη: Η κατακρήμνιση των καρβιδίων του χρωμίου είναι το φαινόμενο κατά το οποίο, όταν η θερμοκρασία του χρωμιούχου χάλυβα ανέβει περί τους 600°C, το χρώμιο σχηματίζει καρβίδια που συγκεντρώνονται στα όρια των κόκκων, με αποτέλεσμα να μειώνεται η αντοχή στη ΖΕΘ (ο χάλυβας γίνεται εύθραυστος) και ο χάλυβας να παύει να είναι ανοξείδωτος εκεί (αφαιρείται χρώμιο από τους κόκκους). Περιορίζεται με προσθήκη νιόβιου (Nb) ή ταντάλιου (Ta), σε συνολικό ποσοστό έως 0,5% — οι χάλυβες αυτοί ονομάζονται σταθεροποιημένοι.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κατακρήμνιση: Cr→καρβίδια στα όρια κόκκων στους ~600°C· περιορισμός: προσθήκη Nb ή Ta (σταθεροποιημένοι χάλυβες)

Βασικά είδη χυτοσιδήρων

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά είδη των χυτοσιδήρων;

Απάντηση:

§1-16. «Ο φαιός χυτοσίδηρος, ο οποίος εμπεριέχει τον άνθρακα υπό μορφή γραφίτη... Ο λευκός χυτοσίδηρος, που περιέχει τον άνθρακα υπό μορφή σεμεντίτη... Ο μαλακτός χυτοσίδηρος... Οι χυτοσίδηροι σφαιροειδούς γραφίτη.»

Σύνοψη: Τα βασικά είδη χυτοσιδήρων είναι: ο φαιός χυτοσίδηρος (άνθρακας υπό μορφή γραφίτη, μαλακός και εύκολα κατεργάσιμος αλλά εύθραυστος), ο λευκός χυτοσίδηρος (άνθρακας υπό μορφή σεμεντίτη, εξαιρετικά σκληρός και δυσκατέργαστος), ο μαλακτός χυτοσίδηρος (προϊόν θερμικής κατεργασίας του λευκού, με μεγάλη αντοχή και δυνατότητα κατεργασίας) και ο χυτοσίδηρος σφαιροειδούς γραφίτη (προϊόν του φαιού, χωρίς τα προβλήματα ευθραυστότητας/εγκοπών του).

Κριτήρια αξιολόγησης:

4 είδη: φαιός, λευκός, μαλακτός, σφαιροειδούς γραφίτη

Συγκόλληση χυτοσιδήρων

Ερώτηση: Είναι δυνατή η συγκόλληση των χυτοσιδήρων και πότε;

Απάντηση:

§1-17. «Ο λευκός χυτοσίδηρος δε μπορεί να συγκολληθεί... Η συγκόλληση του χυτοσιδήρου, ουδέποτε θεωρείται ασφαλής, ως προς τη μηχανική αντοχή της. Σε περιπτώσεις που δεν εφαρμόζονται ισχυρές δυνάμεις στο τεμάχιο, μπορεί να γίνει συγκόλληση, η οποία όμως χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή.»

Σύνοψη: Ο λευκός χυτοσίδηρος δε μπορεί να συγκολληθεί καθόλου. Οι υπόλοιποι χυτοσίδηροι (φαιός, μαλακτός, σφαιροειδούς γραφίτη) μπορούν, σε ορισμένο βαθμό, να συγκολληθούν, αλλά η συγκόλληση χυτοσιδήρου ουδέποτε θεωρείται ασφαλής ως προς τη μηχανική αντοχή· είναι δυνατή κυρίως σε περιπτώσεις όπου δεν εφαρμόζονται ισχυρές δυνάμεις στο τεμάχιο, με ιδιαίτερη προσοχή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Λευκός: δεν συγκολλείται καθόλου· άλλοι: εφικτή αλλά ποτέ σίγουρη, μόνο χωρίς ισχυρές δυνάμεις

Κράματα χαλκού και προσμίξεις

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά κράματα του χαλκού και ποιες οι κυριότερες προσμίξεις τους;

Απάντηση:

§1-18(α). «Ο μπρούντζος είναι κράμα Cu και κασσίτερου (Sn) σε ποσοστό 5-20%... Ο ορείχαλκος είναι κράμα Cu και Ζn σε ποσοστό 20-50%.»

Σύνοψη: Τα βασικά κράματα του χαλκού είναι ο μπρούντζος, κράμα χαλκού (Cu) με κασσίτερο (Sn) σε ποσοστό 5-20% (συχνά και ψευδάργυρο Zn, μόλυβδο Pb) — χρησιμοποιείται σε αντιτριβικά εξαρτήματα και χυτά αντικείμενα λόγω καλών χυτευτικών ιδιοτήτων· και ο ορείχαλκος, κράμα Cu με ψευδάργυρο (Zn) σε ποσοστό 20-50% — έχει καλή μηχανική αντοχή και χρησιμοποιείται για άξονες, σύρματα κ.λπ.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μπρούντζος: Cu+Sn (5-20%)· Ορείχαλκος: Cu+Zn (20-50%)

Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα αλουμινίου έναντι σιδήρου

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα του αλουμινίου σε σχέση με το σίδηρο;

Απάντηση:

§1-18(β). «Παρουσιάζει πολύ μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση... η αντοχή των κραμάτων του είναι μεγάλη και μπορεί, ακόμη, και να υπερβαίνει την αντοχή των ανθρακούχων χαλύβων... Το μειονέκτημα του αλουμινίου... είναι, κυρίως, στη συγκόλλησή του... απαιτεί πολύ μεγαλύτερη τεχνογνωσία από αυτήν που απαιτείται για τη συγκόλληση του χάλυβα.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πλεονεκτήματα του αλουμινίου έναντι του σιδήρου: πολύ μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση· τα κράματά του έχουν μεγάλη μηχανική αντοχή που μπορεί να υπερβαίνει και αυτή των ανθρακούχων χαλύβων, ενώ έχουν πολύ μικρότερο ειδικό βάρος (2,7-2,9 g/cm³ έναντι ~7,8 g/cm³ του χάλυβα) — γι' αυτό εκτοπίζει τα χαλυβδοελάσματα σε μικρά πάχη· υπάρχουν και κράματα με άριστες χυτευτικές ιδιότητες. Μειονέκτημα: η συγκόλλησή του είναι δυσκολότερη από αυτή του χάλυβα και απαιτεί πολύ μεγαλύτερη τεχνογνωσία, ιδίως σε επισκευές μικρού συνεργείου (είναι ευκολότερη μόνο σε βιομηχανική παραγωγή με αυτόματες μηχανές).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πλεονεκτήματα: αντιδιαβρωτική αντοχή, μεγάλη αντοχή/μικρό βάρος· Μειονέκτημα: δύσκολη/απαιτητική συγκόλληση

Τυποποίηση ανθρακούχων χαλύβων

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους έχουν τυποποιηθεί οι ανθρακούχοι χάλυβες; Αναπτύξτε τους με συντομία.

Απάντηση:

§1-19(α). «Οι ανθρακούχοι χάλυβες χαρακτηρίζονται με τα γράμματα St και ακολουθεί ένας διψήφιος αριθμός ο οποίος, όταν πολλαπλασιαστεί με το 10, υποδηλώνει την αντοχή του χάλυβα σε MPa... Υπάρχει όμως και ένας άλλος συμβολισμός που αρχίζει από C... Όταν έχει μειωμένη περιεκτικότητα σε S και Ρ, συμβολίζεται ως CK.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι ανθρακούχοι χάλυβες τυποποιούνται με δύο κύριους τρόπους: (1) με το σύμβολο St ακολουθούμενο από διψήφιο αριθμό, ο οποίος επί 10 δίνει την αντοχή σε MPa (π.χ. St42 → όριο θραύσης 420 MPa)· ακολουθεί συχνά αριθμός ποιότητας 1 έως 3 ανάλογα με το ποσοστό ακαθαρσιών (η ποιότητα 1 συνήθως δεν αναγράφεται)· ο συμβολισμός St όμως δε δίνει απευθείας την περιεκτικότητα σε άνθρακα. (2) Με το σύμβολο C ακολουθούμενο από αριθμό που δίνει απευθείας το π(C) (π.χ. C40 → π(C)=0,40%)· όταν ο χάλυβας έχει μειωμένη περιεκτικότητα σε S και P, συμβολίζεται ως CK (π.χ. CK40). Ο συμβολισμός St είναι ο πιο συνηθισμένος, οπότε για τη συγκόλληση είναι βασικό να γνωρίζουμε την π(C) από σχετικούς πίνακες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

2 τρόποι: St+αριθμός (αντοχή σε MPa) και C/CK+αριθμός (απευθείας π(C)%)

Τυποποίηση κραματούχων χαλύβων

Ερώτηση: Πώς έχουν τυποποιηθεί οι κραματούχοι χάλυβες;

Απάντηση:

§1-19(β,γ). «Η ονομασία τους είναι της μορφής: 32Cr5 ή 15CrMo37... Στους παραπάνω συμβολισμούς τα δύο πρώτα ψηφία σημαίνουν την περιεκτικότητα σε άνθρακα %... Στην ονομασία τους προηγείται ο αριθμός X... Η περιεκτικότητα του άνθρακα είναι όπως και στους μη κεκραμένους χάλυβες. Οι περιεκτικότητες των άλλων στοιχείων είναι όπως οι αριθμοί χωρίς διαιρέτη.»

Σύνοψη: Οι ελαφρά κεκραμένοι χάλυβες τυποποιούνται με μορφή π.χ. 32Cr5 ή 15CrMo37: τα δύο πρώτα ψηφία δίνουν την π(C)% (π.χ. 32 → 0,32%), ακολουθούν τα σύμβολα των προσμίξεων και αριθμοί που, διαιρούμενοι με 4 (για Cr, Ni, Mn, Si, Co, W) ή με 100 (για κάθε άλλη πρόσμιξη), δίνουν την % περιεκτικότητα κάθε στοιχείου. Οι ισχυρά κεκραμένοι χάλυβες τυποποιούνται με προηγούμενο το γράμμα X (π.χ. X12CrNi188): η π(C) υπολογίζεται όπως πριν, ενώ οι περιεκτικότητες των άλλων στοιχείων δίνονται απευθείας από τους αριθμούς, χωρίς διαιρέτη· προσμίξεις κάτω του 1% δεν αναγράφονται με αριθμό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ελαφρά κεκραμένοι: αριθμός/4 ή /100· Ισχυρά κεκραμένοι (X…): αριθμός χωρίς διαιρέτη

Συγκολλησιμότητα τριών κεκραμένων χαλύβων

Ερώτηση: Αποφανθείτε για τη συγκολλησιμότητα των εξής χαλύβων: (α) 32Cr5, (β) 15CrMo37, (γ) 20CrNiMo645.

Απάντηση:

§1-15, 1-19(β). «32Cr5: π(Cr)=5/4=1,25% και π(C)=0,32%», «15CrMo37: π(Cr)=3/4=0,75%, π(Μο)=7/100=0,07% και π(C)=0,15%», «20CrNiMo645: π(Cr)=6/4=1,5%, π(Ni)=4/4=1%, π(Μο)=5/100=0,05% και π(C)=0,20%» και ο τύπος Ci = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Cu+Ni)/15 με «Αν Ci<0,4%... σχεδόν πλήρης» και «Αν Ci>0,6%, τότε η συγκόλληση θεωρείται ανασφαλής.»

Σύνοψη: (α) 32Cr5: π(C)=0,32%, π(Cr)=1,25% (χωρίς Mn, Mo, V, Cu, Ni) → Ci = 0,32 + 1,25/5 = 0,32+0,25 = 0,57%. Είναι κάτω από 0,6%, άρα η συγκόλληση θεωρείται σχετικά ασφαλής αλλά με αυξημένη δυσχέρεια σε σχέση με τους ανθρακούχους. (β) 15CrMo37: π(C)=0,15%, π(Cr)=0,75%, π(Mo)=0,07% → Ci = 0,15 + (0,75+0,07)/5 = 0,15+0,164 ≈ 0,31%. Είναι κάτω από 0,4%, άρα η συγκόλληση δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα. (γ) 20CrNiMo645: π(C)=0,20%, π(Cr)=1,5%, π(Ni)=1%, π(Mo)=0,05% → Ci = 0,20 + (1,5+0,05)/5 + 1/15 = 0,20+0,31+0,067 ≈ 0,58%. Είναι κάτω από 0,6%, άρα σχετικά ασφαλής συγκόλληση, με προσοχή λόγω της περιεκτικότητας σε Ni (κίνδυνος ρηγμάτωσης) και Cr (κίνδυνος κατακρήμνισης καρβιδίων).

Κριτήρια αξιολόγησης:

(α) Ci≈0,57%· (β) Ci≈0,31%· (γ) Ci≈0,58% — και οι τρεις κάτω από 0,6%, σχετικά ασφαλής συγκόλληση

Συμβολισμός κραμάτων χαλκού

Ερώτηση: Πώς συμβολίζονται τα κράματα του χαλκού;

Απάντηση:

§1-20(α). «Τα κράματα χαλκού συμβολίζονται με έναν τριψήφιο αριθμό, π.χ. «127», «211». Ο πρώτος αριθμός δείχνει το είδος του κράματος και οι δύο επόμενοι καθορίζουν τις άλλες ιδιότητες.»

Σύνοψη: Τα κράματα χαλκού συμβολίζονται με τριψήφιο αριθμό (π.χ. 127, 211): ο πρώτος αριθμός δείχνει το είδος του κράματος (π.χ. 1xx: χαλκοί χωρίς προσμίξεις, 2xx: ορείχαλκοι Cu+Zn, 5xx: μπρούντζοι φωσφόρου κ.ο.κ.), ενώ οι δύο επόμενοι αριθμοί καθορίζουν τις υπόλοιπες ιδιότητες, για τις οποίες χρειάζεται ανάτρεξη σε σχετικούς πίνακες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τριψήφιος αριθμός: 1ο ψηφίο = είδος κράματος, 2ο-3ο = λοιπές ιδιότητες (από πίνακες)

Συμβολισμός κραμάτων αλουμινίου

Ερώτηση: Πώς συμβολίζονται τα κράματα του αλουμινίου;

Απάντηση:

§1-20(β). «Τα κράματα αλουμινίου συμβολίζονται με ένα τετραψήφιο αριθμό, π.χ. «1060», «6061». Ο πρώτος αριθμός δείχνει τη βασική πρόσμιξη του κράματος... Τα κράματα αλουμινίου που προορίζονται για χύτευση συμβολίζονται με μία τελεία πριν από το τελευταίο ψηφίο.»

Σύνοψη: Τα κράματα αλουμινίου συμβολίζονται με τετραψήφιο αριθμό (π.χ. 1060, 6061): ο πρώτος αριθμός δείχνει τη βασική πρόσμιξη του κράματος (π.χ. 1xxx: σχεδόν καθαρό αλουμίνιο, 2xxx: Al-Cu, 6xxx: Al-Mg-Si κ.ο.κ.), ενώ οι τρεις επόμενοι αριθμοί καθορίζουν τις υπόλοιπες ιδιότητες, από σχετικούς πίνακες. Τα κράματα που προορίζονται για χύτευση συμβολίζονται με μία τελεία πριν από το τελευταίο ψηφίο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τετραψήφιος αριθμός: 1ο ψηφίο = βασική πρόσμιξη, τα άλλα 3 = λοιπές ιδιότητες· τελεία πριν το τελευταίο ψηφίο = κράμα χύτευσης

Συγκόλληση κραμάτων αλουμινίου

Ερώτηση: Είναι δυνατή η συγκόλληση των κραμάτων αλουμινίου και πότε;

Απάντηση:

§1-20(β). «Τα κράματα των σειρών 2xxx και 7xxx δεν είναι συγκολλήσιμα (πλην ελαχίστων εξαιρέσεων). Εύκολη είναι η συγκόλληση των κραμάτων 1xxx και 6xxx.»

Σύνοψη: Η συγκόλληση των κραμάτων αλουμινίου είναι δυνατή, αλλά εξαρτάται από τη σειρά του κράματος: τα κράματα των σειρών 2xxx και 7xxx δεν είναι συγκολλήσιμα (πλην ελαχίστων εξαιρέσεων), ενώ εύκολα συγκολλούνται τα κράματα των σειρών 1xxx και 6xxx (τα κράματα της σειράς 6xxx μπορούν, επιπλέον, να υποβληθούν σε θερμικές κατεργασίες όπως οι χάλυβες).

Κριτήρια αξιολόγησης:

2xxx, 7xxx: μη συγκολλήσιμα· 1xxx, 6xxx: εύκολα συγκολλήσιμα

Μεταλλική λάμψη/αγωγιμότητα — αρκούν για να πούμε ότι είναι μέταλλο;

Ερώτηση: Ένα υλικό παρουσιάζει μεταλλική λάμψη και καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Είναι μέταλλο;

Απάντηση:

§1-1. «Οι παραπάνω ιδιότητες, μεμονωμένες, δεν αρκούν για να χαρακτηρίσουμε κάποιο υλικό ότι είναι μέταλλο... Μεταλλική λάμψη παρουσιάζουν και αρκετά αμέταλλα (π.χ. αντιμόνιο). Καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα μπορούμε να συναντήσουμε και σε πολλά ακόμη υλικά (π.χ. άνθρακας).»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όχι απαραίτητα. Οι δύο αυτές ιδιότητες, μεμονωμένες, δεν αρκούν για να χαρακτηριστεί ένα υλικό μέταλλο: μεταλλική λάμψη παρουσιάζουν και αμέταλλα (π.χ. το αντιμόνιο), ενώ καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα έχουν και άλλα υλικά (π.χ. ο άνθρακας). Για να χαρακτηριστεί ένα υλικό μέταλλο, πρέπει να έχει ταυτόχρονα όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των μετάλλων (μεταλλική λάμψη, στερεά κατάσταση σε συνθήκες περιβάλλοντος πλην υδραργύρου, μεγάλο ειδικό βάρος, υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, καλή μηχανική αντοχή) — όχι μόνο κάποιες από αυτές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι αναγκαστικά: χρειάζονται ΟΛΕΣ οι ιδιότητες μαζί, όχι μεμονωμένες (π.χ. λάμψη έχει και το αντιμόνιο)

Ρίψη καυτού τεμαχίου σε νερό μετά τη συγκόλληση

Ερώτηση: Είναι σωστό να ρίχνει ο ηλεκτροσυγκολλητής το τεμάχιο, που μόλις συγκόλλησε, σε νερό, για να κρυώσει;

Απάντηση:

§1-6(β). «Όταν ο ηλεκτροσυγκολλητής, μετά τη συγκόλληση, ρίχνει το καυτό τεμάχιο στο νερό, για να το ψύξει ταχύτερα, του προκαλεί βαφή, δηλαδή το κάνει σκληρό και εύθραυστο.»

Σύνοψη: Όχι, δεν είναι σωστό. Η απότομη ψύξη σε νερό προκαλεί βαφή στο μέταλλο: δεν προλαβαίνει να γίνει ομαλή ανακρυστάλλωση και προκύπτει μέταλλο σκληρό αλλά συγχρόνως εύθραυστο, με αλλοιωμένες μηχανικές ιδιότητες στη ΖΕΘ — ανεξέλεγκτη επιδείνωση αντί για ελεγχόμενη αποκατάσταση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι: προκαλεί βαφή → σκληρό αλλά εύθραυστο μέταλλο, αλλοίωση ΖΕΘ

Είναι όλες οι προσμίξεις επωφελείς;

Ερώτηση: Είναι όλες οι προσμίξεις επωφελείς για τις ιδιότητες του μετάλλου;

Απάντηση:

§1-7. «Σημαντική επισήμανση: Εδώ θα μπορούσε να δημιουργηθεί η εσφαλμένη εντύπωση ότι η παρουσία των προσμίξεων είναι ανεπιθύμητη. Αυτό όμως δεν είναι αληθές... Υπάρχουν όμως και ανεπιθύμητες προσμίξεις, οι οποίες ονομάζονται ακαθαρσίες και μειώνουν τη μηχανική αντοχή του μετάλλου.»

Σύνοψη: Όχι, δεν είναι όλες επωφελείς. Υπάρχουν χρήσιμες προσμίξεις που βελτιώνουν τις ιδιότητες του μετάλλου (π.χ. μεγαλύτερη αντοχή, ελαστικότητα ή αντοχή στην οξείδωση), αλλά υπάρχουν και ανεπιθύμητες προσμίξεις, οι ακαθαρσίες (όπως θείο, φώσφορος, άζωτο, υδρογόνο, οξυγόνο), οι οποίες μειώνουν τη μηχανική αντοχή του μετάλλου και είναι υπεύθυνες, μεταξύ άλλων, για ρηγματώσεις.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι: χρήσιμες προσμίξεις βελτιώνουν, ακαθαρσίες (S, P, N, H, O) μειώνουν την αντοχή

Ορθότητα του όρου «σίδερο»

Ερώτηση: Είναι σωστός ο χαρακτηρισμός «σίδερο» κατά τον τρόπο που χρησιμοποιείται στην πράξη;

Απάντηση:

§1-9. «Ο σίδηρος και οι χάλυβες... Με βάση τα παραπάνω, είναι σαφές ότι ο τεχνικός όρος «σίδερο» δε θα έπρεπε να υπάρχει στην αγορά των υλικών. Θα έπρεπε να υπάρχει μόνο ο όρος χάλυβας. Όμως ο όρος «σίδερο» συνυπάρχει με τον όρο «χάλυβας» και χρησιμοποιείται ευρέως μεταξύ των τεχνικών.»

Σύνοψη: Όχι, τεχνικά δεν είναι σωστός. Το υλικό που στην πράξη ονομάζεται «σίδερο» είναι στην πραγματικότητα χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (π(C)<0,05%), ενώ ο πραγματικός σίδηρος (το χημικό στοιχείο) έχει π(C)≤0,008%. Θα έπρεπε να χρησιμοποιείται μόνο ο όρος «χάλυβας», όμως ο όρος «σίδερο» έχει καθιερωθεί και χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη, παρά την τεχνική του ανακρίβεια.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι τεχνικά σωστός: το «σίδερο» είναι στην πραγματικότητα χάλυβας χαμηλού άνθρακα, όχι το χημικό στοιχείο σίδηρος

Επαλήθευση ανοξείδωτου χάλυβα 18/8

Ερώτηση: Σας λένε ότι ένα τεμάχιο χάλυβα είναι ανοξείδωτο 18/8. Πώς θα διαπιστώσετε αν σας λένε την αλήθεια;

Απάντηση:

§1-14. «Ο ωστενίτης, σε αντίθεση με το φερρίτη, δεν παρουσιάζει μαγνητικές ιδιότητες. Γι' αυτό και οι περισσότεροι ανοξείδωτοι χάλυβες, επειδή περιέχουν μεγάλες ποσότητες Ni, αναγνωρίζονται με τη χρήση ενός μαγνήτη.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα μπορούσα να δοκιμάσω το τεμάχιο με έναν μαγνήτη: ένας γνήσιος ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 18/8 (π(Cr)=18%, π(Ni)=8%) διατηρεί ωστενιτική δομή σε θερμοκρασία περιβάλλοντος λόγω της μεγάλης περιεκτικότητας σε νικέλιο, και ο ωστενίτης δεν παρουσιάζει μαγνητικές ιδιότητες. Αν το τεμάχιο έλκεται από το μαγνήτη, τότε πιθανότατα δεν πρόκειται για γνήσιο ανοξείδωτο χάλυβα 18/8 (θα έχει φερριτική δομή, που είναι μαγνητική)· αν δεν έλκεται καθόλου, η ένδειξη συνηγορεί υπέρ της αλήθειας του ισχυρισμού. Για πλήρη επιβεβαίωση θα χρειαζόταν, βέβαια, και χημική ανάλυση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δοκιμή με μαγνήτη: γνήσιος 18/8 (ωστενιτικός) δεν έλκεται· αν έλκεται, δεν είναι γνήσιο 18/8

Κράμα μεγάλης αντοχής σε κρούσεις

Ερώτηση: Χρειάζεστε ένα κράμα με μεγάλη αντοχή σε κρούσεις. Τι θα πρέπει να προσέξετε στη χημική του σύσταση;

Απάντηση:

§1-14. «Σημαντικό τεχνικό ενδιαφέρον παρουσιάζει ο χάλυβας με μεγάλη περιεκτικότητα Μαγγανίου (Mn)... Όταν π(Μn)= 12-14%, τότε ο χάλυβας διαθέτει μία πολύ σημαντική ιδιότητα: τη μεγάλη αντοχή στην κρούση.»

Σύνοψη: Θα πρέπει να επιλέξω χάλυβα με μεγάλη περιεκτικότητα σε μαγγάνιο, με π(Mn)=12-14%, καθώς αυτή η κατηγορία κραματούχου χάλυβα διαθέτει τη χαρακτηριστική ιδιότητα της μεγάλης αντοχής στην κρούση — μάλιστα, όσο περισσότερο καταπονείται σε κρούσεις, τόσο πιο σκληρός και ανθεκτικός γίνεται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Χάλυβας με π(Mn)=12-14% → μεγάλη αντοχή στην κρούση

Καταλληλότητα χάλυβα για ηλεκτροσυγκόλληση

Ερώτηση: Πώς αποφαίνεστε αν ένας ανθρακούχος χάλυβας ή ένας ελαφρά κεκραμένος χάλυβας είναι κατάλληλος για ηλεκτροσυγκόλληση;

Απάντηση:

§1-11, 1-15. «Όταν η περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα υπερβαίνει το 0,4%, η συγκόλληση θεωρείται ανασφαλής» και ο τύπος του ισοδύναμου άνθρακα Ci με «Αν Ci < 0,4%... δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα» και «Αν Ci > 0,6%, τότε η συγκόλληση θεωρείται ανασφαλής.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για έναν ανθρακούχο χάλυβα, ελέγχω την περιεκτικότητά του σε άνθρακα π(C): αν π(C)≤0,2% με αργή ψύξη, η συγκόλληση είναι ασφαλής· αν 0,2%<π(C)≤0,4%, είναι εν μέρει ασφαλής· αν π(C)>0,4%, θεωρείται ανασφαλής. Για έναν ελαφρά κεκραμένο χάλυβα, υπολογίζω τον ισοδύναμο άνθρακα Ci = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Cu+Ni)/15 από τη χημική του σύσταση: αν Ci<0,4% η συγκόλληση δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα, μέχρι Ci=0,6% είναι σχετικά ασφαλής, ενώ πάνω από 0,6% θεωρείται ανασφαλής και ενδέχεται να απαιτούνται ιδιαίτερες τεχνικές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανθρακούχος: κριτήριο π(C) (όρια 0,2%/0,4%)· Ελαφρά κεκραμένος: κριτήριο Ci (όρια 0,4%/0,6%)

Γνώμη για συγκολλησιμότητα ισχυρά κεκραμένων χαλύβων

Ερώτηση: Ποια είναι η γνώμη σας όσον αφορά τη συγκολλησιμότητα των ισχυρά κεκραμένων χαλύβων; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

Απάντηση:

§1-15. «Η συγκόλληση των ισχυρά κεκραμένων χαλύβων είναι δύσκολη και απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή. Συνήθως η ΖΕΘ, μετά την ψύξη του μετάλλου, έχει κατώτερες μηχανικές ιδιότητες σε σχέση με την υπόλοιπη μάζα του μετάλλου.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η συγκόλληση των ισχυρά κεκραμένων χαλύβων (βασική πρόσμιξη ≥5%) πρέπει να αντιμετωπίζεται με μεγάλη προσοχή, γιατί είναι εγγενώς δύσκολη: η ΖΕΘ, μετά την ψύξη, έχει συνήθως κατώτερες μηχανικές ιδιότητες σε σχέση με την υπόλοιπη μάζα του μετάλλου. Επιπλέον, ανάλογα με τα κράματα που περιέχουν, μπορεί να εμφανιστούν πρόσθετα προβλήματα, όπως κίνδυνος ρηγμάτωσης (σε μεγάλες περιεκτικότητες Ni) ή κατακρήμνιση καρβιδίων του χρωμίου (σε χρωμιούχους), καθώς και κίνδυνος γήρανσης. Άρα, τέτοιοι χάλυβες απαιτούν ειδική τεχνογνωσία, κατάλληλα υλικά προσθήκης και συχνά προθέρμανση ή μεταθερμική κατεργασία, και δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται όπως ένας απλός ανθρακούχος χάλυβας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δύσκολη συγκόλληση: κατώτερες ιδιότητες στη ΖΕΘ + ειδικοί κίνδυνοι (ρηγμάτωση Ni, κατακρήμνιση καρβιδίων Cr, γήρανση)

Επισκευή μαντεμένιου σκελετού δραπάνου

Ερώτηση: Σας έσπασε στο συνεργείο σας ο μαντεμένιος σκελετός ενός μεγάλου και ακριβού δραπάνου. Σας πλησιάζουν κάποιοι τεχνίτες που σας δηλώνουν ότι αναλαμβάνουν να το συγκολλήσουν με εγγύηση. Τι πρέπει να κάνετε;

Απάντηση:

§1-17. «Η συγκόλληση του χυτοσιδήρου, ουδέποτε θεωρείται ασφαλής, ως προς τη μηχανική αντοχή της... Θα ήταν αδιανόητο όμως, αν δοκίμαζε κάποιος να κολλήσει, π.χ., το σώμα μιας σπασμένης πρέσας.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα πρέπει να είμαι πολύ επιφυλακτικός με μια τέτοια «εγγύηση», γιατί η συγκόλληση χυτοσιδήρου (μαντεμιού) ουδέποτε θεωρείται ασφαλής ως προς τη μηχανική αντοχή, όσο καλά κι αν εκτελεστεί. Ο σκελετός ενός δραπάνου δέχεται σημαντικές μηχανικές καταπονήσεις κατά τη λειτουργία, άρα μια συγκολλητή επισκευή θέτει σε κίνδυνο τόσο την ασφάλεια του χειριστή όσο και την ακρίβεια/λειτουργία του μηχανήματος. Η σωστή προσέγγιση είναι να εξεταστεί αν αξίζει η αντικατάσταση του σκελετού με καινούργιο εξάρτημα, και μόνο αν αυτό είναι αδύνατο ή ασύμφορο, να εξεταστεί η συγκόλληση ως προσωρινή/περιορισμένης χρήσης λύση, χωρίς να γίνεται αποδεκτή καμία «εγγύηση» ως προς τη μηχανική αντοχή, όπως συμβαίνει και με το σώμα μιας σπασμένης πρέσας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Καμία «εγγύηση» δεν αναιρεί ότι η συγκόλληση μαντεμιού δεν είναι ποτέ ασφαλής ως προς αντοχή — προτίμηση αντικατάστασης εξαρτήματος

Προτιμότερη ονομασία ανθρακούχων χαλύβων για συγκολλήσεις

Ερώτηση: Ποια ονομασία των ανθρακούχων χαλύβων είναι προτιμότερη για κάποιον που ασχολείται με τις συγκολλήσεις;

Απάντηση:

§1-19(α). «Ο συμβολισμός St δε δίνει την π(C)... Υπάρχει όμως και ένας άλλος συμβολισμός που αρχίζει από C. Ονομασία χάλυβα του τύπου C40, υποδηλώνει π(C)=0,40%... Ο πιο συνηθισμένος συμβολισμός είναι ο St. Στην περίπτωση αυτή, είναι βασικό για τη συγκόλληση να γνωρίζουμε την π(C).»

Σύνοψη: Για κάποιον που ασχολείται με τις συγκολλήσεις είναι προτιμότερη η ονομασία με το σύμβολο C (ή CK), γιατί δίνει απευθείας την περιεκτικότητα σε άνθρακα π(C) (π.χ. C40 → π(C)=0,40%), η οποία είναι το βασικό κριτήριο για να κρίνει κανείς την ασφάλεια της συγκόλλησης. Ο πιο διαδεδομένος συμβολισμός St δίνει μόνο την αντοχή σε MPa και όχι απευθείας την π(C), οπότε σε αυτή την περίπτωση χρειάζεται ανάτρεξη σε πίνακες αντιστοίχισης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Προτιμότερη: ονομασία C/CK, γιατί δίνει απευθείας την π(C) (κρίσιμη για την ασφάλεια της συγκόλλησης)

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο