Kuparimetallit. Kupari

Samankaltaiset tiedostot
Terästen lämpökäsittelyn perusteita

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

Alumiinin ominaisuuksia

LUJIEN TERÄSTEN HITSAUSMETALLURGIA

RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET

Lujat termomekaanisesti valssatut teräkset

BÖHLER M390 MICROCLEAN kemiallinen koostumus ja vastaavat normit.

Rauta-hiili tasapainopiirros

Luento 11 Lujien terästen kehitystrendit

Dislokaatiot - pikauusinta

UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Käyttökohteet. Ominaisuudet. Yleistä. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Faasimuutokset ja lämpökäsittelyt

Metalliseokset. Alumiiniseokset. ValuAtlas Suunnittelijan perusopas Seija Meskanen, Tuula Höök

Mikä on ruostumaton teräs? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Ultralujien terästen hitsausmetallurgia

Binäärinen tasapaino, ei täyttä liukoisuutta

Hakemisto. C CCT-käyrä... ks. S-käyrä CVD-pinnoitus...ks. kaasufaasipinnoitus

Deformaatio. Kiteen teoreettinen lujuus: Todelliset lujuudet lähempänä. σ E/8. σ E/1000

KOVAJUOTTEET Somotec Oy. fosforikupari. hopea. messinki. alumiini. juoksutteet.

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 3

Luento 5 Hiiliteräkset

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 1. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

BK10A3500 Materiaalitekniikka

Valurauta ja valuteräs

MIG 350 DIN 8555: MSG 2 GZ 350 kovahitsaus, koneistettavaa MIG 600 DIN 8555: MSG 6 GZ 60 iskut, hankauskuluminen. 3-3

Teräkset Kon kurssi Tekn. tri Kari Blomster LÄMPÖKÄSITTELY KARKAISUT Karkaisu ja päästö

FERRIITTISET RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET.

Keskinopea jäähtyminen: A => Bainiitti

Corthal, Thaloy ja Stellite

UDDEHOLM MIRRAX ESR 1 (5) Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Fysikaaliset ominaisuudet. Vetolujuus huoneenlämpötilassa.

Valunhankintakoulutus Pirjo Virtanen Metso Lokomo Steels Oy. Teräsvalujen raaka-ainestandardit

Esipuhe. Helsingissä heinäkuussa 2004 Lämpökäsittelyn toimialaryhmä Teknologiateollisuus ry

Rauno Toppila. Kirjallisuusselvitys. Ferriittiset ruostumattomat teräkset

Luento 1 Rauta-hiili tasapainopiirros Austeniitin hajaantuminen perliittimekanismilla

PRONSSISEOKSET AIHIOT JA LIUKULAAKERIT

BUDERUS EDELSTAHL. Buderus Edelstahl GmbH l P.O l D Wetzlar

Tärkeitä tasapainopisteitä

Metallit

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus. May 12,

Juottaminen J O H D A N T O... D J u o k s u t t e e n v a l i n t a t a u l u k k o... D 1. 3

Tig hitsauslangat KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE SEOSTAMATTOMAT NIUKKASEOSTEISET RUOSTUMATTOMAT KUPARI ALUMIINI NIKKELI MAGNESIUM TITAANI

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto

Kon Teräkset Harjoituskierros 7. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

Vapaataontapuristimien puristusvoima on 80/100, 55 ja 20 meganewtonia. Niillä voidaan takoa jopa 160 tonnin painoisia kappaleita.

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 2. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikan laitos

Metallit

Sulametallurgia (Secondary steelmaking)

Luento 4 Karkenevuus ja pääseminen. Kon Teräkset DI Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Pehmeä magneettiset materiaalit

Sisällysluettelo. Kierretapit Kierretappien valintajärjestelmä ja symbolien merkitys Metrinen kierre M 56-74

selectarc - KOVAHITSAUSPUIKOT Somotec Oy KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE

METALLIEN JALOSTUKSEN YLEISKUVA

Lastuavat työkalut A V A 2007/2008

Liitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM

Metallit

TERÄKSISTÄ Terästen luokittelusta

Voimalaitoksen uudistaminen Raahen Voima Oy

MEKAANINEN AINEENKOETUS

Kon Harjoitus 8: Ruostumattomat teräkset. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

MESSINGIT SISÄLLYSLUETTELO

LUJAT TERÄSVALUT JA NIIDEN HITSAUS

Sisällysluettelo Kierretapit UNC Kaikki hinnat ilman Alv.

SEOSAINEIDEN VAIKUTUKSET TERÄSTEN HITSATTAVUUTEEN. MIKRORAKENTEEN MUUTOKSET HITSAUSLIITOKSESSA.

Metallurgian perusteita

Kon Teräkset Harjoituskierros 6.

Kupari ja kuparimetallit.

Erittäin lyhyt HSS-pora,TiN-kärki

Esitiedot. Luento 6. Esitiedot

Lastuttavien aineiden jaottelu

Tuoteluettelo PRONSSIAIHIOT JA LAAKERIT. Johnson Metall Oy. Your first choice in bronze. Turkkirata 14, PL Pirkkala. Puhelin (03)

Jätteestä ekokaivokseksi. Kemian Päivät Jutta Laine-Ylijoki VTT

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

17VV VV 01021

Chem-C2400 Luento 3: Faasidiagrammit Ville Jokinen

selectarc - HITSAUSPUIKOT 2009 Somotec Oy KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE SEOSTAMATTOMAT NIUKKASEOSTEISET RUOSTUMATTOMAT VALURAUTA NIKKELI

Lyhyt jyrsin. K2 HM-jyrsimet Kaikki hinnat ilman Alv.

Fe - Nb - C ja hienoraeteräkset

Luento 2. Kon Teräkset DI Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Kaikki hinnat ilman Alv.

Normaalisti valmistamme vastuksia oheisen taulukon mukaisista laadukkaista raaka-aineista. Erikoistilauksesta on saatavana myös muita raaka-aineita.

Petri Rantapelkonen TERÄKSEN VALMISTAMINEN

Teräs metalli. Teräksen kiteinen rakenne

B.1 Johdatus teräkseen

Mak Materiaalitieteen perusteet

Joitain materiaaleja Kriittinen lämpötila

Fysikaaliset ominaisuudet

Mak Sovellettu materiaalitiede

Raudan valmistus masuunissa

RUOSTUMATTOMAT JA HAPONKESTÄVÄT TUOTTEET

Ilmiö 7-9 Kemia OPS 2016

C.2 Muut perusaineet kuin seostamaton teräs

BK20A2100 Konstruktiomateriaalit Luennot / syksy 2012 TkT Harri Eskelinen. LUENTO 1 Kertausluento A 2012

CD-hitsauspultit. Tuoteluettelo Tekniset tiedot

JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

Luento 2 Martensiitti- ja bainiittireaktio

GREMMLER 1403 Tiivistysepoksi

Sinkki. Esitiedot. Yleistä. Yleistä

Esitiedot. Mikä periaattellinen ero on 4% ja 8% alumiinia sisältävien sinkkiseosten välillä?

Puukkoteräkset. Juha Perttula. Juha Perttula, Puukkoteräkset 1

Muottiin karkaisun metallurgia

Transkriptio:

Kuparimetallit Kupari Ensimmäinen ihmiskunnan hyötykäyttöön ottama metalli, käytetty ~ 11,000 vuotta Yli puolet käytetään sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa => kuparien jaottelu Sähkötekniset ja ei-sähkötekniset kuparit 1

Yleisiä ominaisuuksia Suuri lämmön- ja sähkönjohtavuus Hyvä korroosionkestävyys Sitkeä Pinnanlaatu - kiillotettavuus Ei magneettinen Kipinöimätön Tiheys 8,9 g/cm 3 Kupari Sulamispiste 1084 C Hapettuu helposti Sähkönjohtavuus 2. sija Lujuus Riippuu seostuksesta ja toimitustilasta Puhdas kupari ~ m 220 250 MPa, 0,2 raja 40 100 MPa Lujin seos m lähes 1400 MPa E ~ 100 MPa Sitkeä, venymä riippuu toimitustilasta, suurimmillaan ~ 75% 2

Kuparimetallit Ryhmitellään seuraavasti 1. Kuparit Puhdistetut kuparit, joiden kuparipitoisuus on vähintään 99,85 % 2. Kupariseokset Sisältävät haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi yhtä tai useampaa seosainetta, kuten esimerkiksi sinkkiä, tinaa, lyijyä, alumiinia, arseenia, nikkeliä tai rautaa 3. Seostetut kuparit, joiden kuparipitoisuus on vähintään 97,5 % Seostettujen kupareiden seosaineet on lisätty antamaan kuparille perusaineesta poikkeavia ominaisuuksia Seostetut kuparit (mm.) Cu Zn, sinkkiseokset Messingit Cu - Sn Pronssit ja punametallit Cu Al Alumiinipronssit Cu Ni Nikkelikuparit Cu NI Zn Uushopeat 3

Cu Be, Berylliumkupari (beryllimpronssi) Lujin kuparimetalleista Lujuus suurimmillaan erikoislujien terästen luokkaa (1300 MPa) Käyttö mm. Valumuotteina Jousina Standardiliittimissä Tietokoneosissa Gyroskoopeissa Avaruussukkuloiden satelliittien ja ohjusten tukirakenteissa Beryllium on karsinogeeni Puhdas kupari Puhdas kupari on sähkö- ja elektroniikkateollisuuden materiaali Aikoinaan rakennusmateriaalina Messinki Lujempia kuin puhdas kupari Hyvä lastuttavuus Kovuus kulumisen kestävyys Miellyttävä väri 4

Valmistettavuus Valettavuus Hyvä erittäin hyvä Lastuttavuus Kohtuullinen erittäin hyvä Muovattavuus Olematon erittäin hyvä Hitsattavuus Huono kohtuullinen Kiillotettavuus Hyvä erinomainen Lastuttavuus 5

Kuparimetallien käyttökohteita Cu Zn Merivesiputkistoja, suolanpoistolaitteita Lämmönvaihtimia Julkisivujen verhouksia Cu Be(410-1400 N/mm 2 ) Jousia Liittimiä (elektroniikka) Releitä Cu Sn Hammaspyöriä Kierukkapyöriä Liukulaakereita Kuparimetallien käyttökohteita Cu Zn Merivesiputkistoja, suolanpoistolaitteita Lämmönvaihtimia Julkisivujen verhouksia Cu Be(410-1400 N/mm 2 ) Jousia Liittimiä (elektroniikka) Releitä 6

Kuparimetallien käyttökohteita Cu Ni Liukulaakereita Vesikalusteita Cu Kolikoita 7

Kuparimetallien käyttökohteita Cu Ni Al Fe - Ni Valtamerialusten potkureita Cu Ni Zn (uushopea, alpakka) Koriste-esineitä Ruokailuvälineitä Potkurin Ø => 6,6 m Paino => 180.000 kg 8

Superseokset Superseokset Säilyttävät lujuutensa Hyvä korroosion ja hilseilynkestävyys Hyvä virumiskestävyys Korkeissa lämpötiloissa Ni-pohjaiset Ni-Fe-pohjaiset Co-pohjaiset 9

Lujuus korkeissa lämpötiloissa 120 830 Yield Myötölujuus Strength at 650 1200 F o C 100 690 550 80 420 60 280 40 140 20 0 304 309/310 Ni-Cr-Fe HS SS Ti-6-4 Super 12Cr H13 Superalloy Ni-pohjaiset Yleisimpiä lämpötiloissa 750 980 C Hyvä virumislujuus Turbiininsiipi Erilliskide 10

Co-pohjaiset Erittäin hyvä kuumakorroosionkestävyys ja lujuus vielä lämpötiloissa 980 1100 C Tyypillisiä lämpötiloja turbiineissa ja palokammioissa 11

Metallien kierrätyksestä 12

Siitä huolimatta, että esim. rauta ja alumiini kuuluvat maankuoren yleisimpiin alkuaineisiin, kannattaa niiden kierrätys kannattaa, koska kierrätysraaka-ainetta hyödyntävä metallinjalostus säästää energiaa metallista riippuen 60 95 prosenttia! 13

Metalleja voi kierrättää loputtomasti! Toisin kuin paperilla ja muovilla, teräksen ominaisuudet eivät heikkene kierrätyksessä! Teräksen kierrätys Teräksen ikuisen kierrätyksen rajoitteena on kupari Kierrätysteräksen kuparipitoisuus ei saa ylittää 0,25 % Radioaktiivisuus on kokonaan poissuljettu Esim auton painosta on keskimäärin Terästä 59 % Alumiinia ja valurautaa 7 % Sinkkiä ja kuparia 1,5 % Ruostumatonta terästä 1 % 14

Masuuniprosessi Pelletti 450 kg/trr Koksaamo Koksi 345 kg/trr Sintteri + 6 mm 1100 kg/trr Masuuni Pölysäkki Masuunikaasu 220 knm 3 /h Pesuri Sähkösuodin Fakkeli Siilolaitos Vaaka Masuunipöly 3 kg/trr Liete Kaasukello Voimalaitos ja koksaamo Suljettu jäähdytyssysteemi 1 2 3 M2 M1 T1 Happi 12500 Nm 3 /h 1 2 3 4 Kylmä ilma 140 knm3/h Happilaitos Cowperit Masuunikaasu 80 knm 3 /h Puhallusilma (1150 o C) Öljy 110 kg/trr Kuonan kaato Valuhalli Kuona 215 kg/trr Raakarauta (1470-1490 o C) 3750 t/d Rikinpoistolaitos Granulointi 850 t/d Mikserit Harkkovalimo Alumiinin kierrätys Kallis valmistaa Halpa kierrättää Kierrätysalumiinin valmistuksessa energian tarve on vain 5 % bauksiitista tehtyyn raaka-alumiiniin verrattuna Al tölkki roskiin heitettynä vastaa n. 3 l bensan tuhlausta Toisin kuin paperilla ja muovilla, alumiinin ominaisuudet eivät heikkene kierrätyksessä! 15

Kuparin kierrätys Joissakin maissa messingin kierrätysprosentti on likimain 100 Toisin kuin paperilla ja muovilla, kuparin ominaisuudet eivät heikkene kierrätyksessä! Opintojakson päätavoitteet I-periodilla, 1. Oppia metalliopissa käytettävää terminologiaa 2. Oppia eri metallien valmistuksen perusteita 3. Oppia fysikaalisen metallurgian perusteita 4. Opastaa perusteita materiaalien ja eri valmistusmenetelmien yhteensopivuudesta 16

Sisällön painopisteitä 1. Metalliopin alkeet 2. Yleistä materiaaliominaisuuksista ja niiden mittaamisesta 3. Teräkset, nimitykset ja peruskäsittelyt 4. Alumiinit 5. Valuraudat I-periodi 6. Muita metallisia materiaaleja Miksi on tärkeää tietää perusasiat materiaalitekniikasta Materiaali Valmistus Seostus Lämpökäsittely Mikrorakenne Ominaisuudet Ongelma: Laaja kirjo materiaaleja, joilla on käytännössä samat mekaaniset ominaisuudet, MUTTA VALMISTETTAVUUS, KESTOIKÄ, KUSTANNUKSET? 17

Tyypillinen vetokoekäyrän muoto (matalalujuuksinen rakenneteräs) J ä n n i t y s Murtolujuus Myötöraja Murtovenymä Tasavenymä Testikappale menee poikki (pysyvä Myötövenymä (palautuva) Suhteellinen venymä Palkin poikkileikkaus (paino), kun taipuma on rajoitettu F Lujuus kasvaa 50 % Lujuus kasvaa 270 % S235 S355 S640 18

Materiaaliominaisuuksia Kovuus Sitkeys Iskusitkeys Valmistettavuus Teräksen jähmettyminen tasapainopiirroksen mukaisesti = hitaasti Lopputulos on ferriittiä ja perliittiä, kun C-pit. <0,8 % sementiittiä ja perliittiä, kun C-pit. >0,8 % perliittiä, kun C-pit. = 0,8 % Perliitti lamellimaista ferriitin ja sementiitin seosta vuorottain ferriitti- ja sementiittilamelleja 19

Välisijaliuos Hiilen liukenevuuden erot - ja -Fe:n välisijoihin yhdessä allotropian kanssa on perusta terästen laajalle ominaisuuskirjolle Mahdolliset faasimuutokset Austeniitti Hidas jäähdytys Nopeutettu jäähdytys Nopea jäähdytys Perliitti+esieutektoid. faasi ( tai Fe 3 C) Bainiitti Martensiitti Lujuus Martensiitti Päästöm. Bainiitti Hienorak perliitti Karkearak perliitti Sitkeys Päästö Päästömartensiitti Yleisilme 20

Karkenevuus vs. kovuus Karkenevuus martensiitin synty Kovuus - hiilipitoisuus HRC Kovuus 60 50 40 30 20 10 Seostettu teräs Seostamaton teräs HRC Kovuus 60 50 40 30 20 10 0,2 0,5 0,7 Hiilipitoisuus 20 40 60 mm 80 Etäisyys jäähdytyspäästä Karkaisun suorittaminen: Kuumentaminen (austenitoiminen) Sammuttaminen nopea jäähdytys Päästö kuumennus esim. max. + 350 C, pitoaika 2 h sitkeys kasvaa ja kovuus laskee Nuorruttaminen Päästäminen korkeassa lämpötilassa (+ 400 + 700 C), vaihtoehto päästölle 21

Karkenevuus vs. kovuus Karkenevuus martensiitin synty Kovuus - hiilipitoisuus HRC Kovuus 60 50 40 30 20 10 Seostettu teräs Seostamaton teräs HRC Kovuus 60 50 40 30 20 10 0,2 0,5 0,7 Hiilipitoisuus 20 40 60 mm 80 Etäisyys jäähdytyspäästä Karkaisun suorittaminen: Kuumentaminen (austenitoiminen) Sammuttaminen nopea jäähdytys Päästö kuumennus esim. max. + 350 C, pitoaika 2 h sitkeys kasvaa ja kovuus laskee Nuorruttaminen Päästäminen korkeassa lämpötilassa (+ 400 + 700 C), vaihtoehto päästölle 22

Ruostumattomat teräkset Pääryhmät Austeniittiset Austeniittis-ferriittiset (duplex) Ferriittiset Martensiittiset K o r o s i o n k e t ä v y s Alumiini rakenneaineena Alumiinin ja sen seosten käyttö erilaisissa rakenteissa on lisääntynyt huomattavasti Alumiinin hyviä puolia lujuus-paino suhde korroosionkestävyys (ilmasto) helppo muotoilla helppo työstää helppo valaa pintakäsittely hygieenisyys 23

Pursotteet Ominaisuuksia Voimakas taipumus yhtyä happeen ja typpeen korkeissa lämpötiloissa Korroosionkestävyys on erinomainen alhaisissa lämpötiloissa, monissa olosuhteissa parempi kuin ruostumattomien terästen (passiivikalvo lujempi) 24

Lämmönvaihtimia Kemian- ja energiateollisuus Höyryturbiinin siivet Putkia ja putkistojen osia Selluloosa- ja peperiteollisuus 25

VÄLIKOE Ryhmätentti Aika ja paikka sovitaan erikseen 26