Χημικά Στοιχεία και Μέταλλα

Τι είναι το κράμμα;

• Μίγμα ενός ή περισσότερων μετάλλων με ένα ή περισσότερα άλλα μεταλλικά ή/και αμέταλλα χημικά στοιχεία

Θερμικές Κατεργασίες

• Αφορούν κυρίως μεταλλικά υλικά
• Περιλαμβάνουν τη θέρμανση, διατήρηση σε υψηλή θερμοκρασία και ακολουθούμενη ψύξη
• Οι μέθοδοι ψύξης περιλαμβάνουν εμβάπτιση σε υγρά, σταδιακή ψύξη στον αέρα ή αργή ψύξη στο φούρνο

Επιφανειακές Κατεργασίες

• Τροποποιούν μόνο τα επιφανειακά στρώματα των υλικών
• Παραδείγματα: βορίωση, ενανθράκωση, εναργίλλωση

Στόχοι Θερμικών/Επιφανειακών Κατεργασιών

• Βελτίωση ιδιοτήτων όπως σκληρότητα, αντοχή στη φθορά, διάβρωση, κρούση κ.α.

Στάδια Θερμικών Κατεργασιών

• Τυπικά 3 στάδια: θέρμανση, παραμονή σε υψηλή θερμοκρασία, ψύξη

Σχέση Σκληρότητας και Αντίστασης στη Φθορά

• Αύξηση σκληρότητας οδηγεί σε αύξηση αντίστασης στη φθορά

Βελτίωση Ιδιοτήτων

• Οι θερμικές κατεργασίες μπορούν να βελτιώσουν τις ιδιότητες τόσο των επιφανειακών όσο και των εσωτερικών στρωμάτων

Επιφανειακές vs Θερμικές Κατεργασίες

• Οι επιφανειακές κατεργασίες αφορούν τροποποίηση μόνο της επιφάνειας, χωρίς αφαίρεση ή προσθήκη υλικού### Θερμική Διαπερατότητα
• Ένα υλικό το οποίο διαρρέεται δύσκολα από τα θερμικά φορτία, έχει χαμηλή θερμική διαπερατότητα.
• Ένα πολύ καλά μονωμένο κτίριο έχει θερμική διαπερατότητα δ.
• Ένα κτίριο το οποίο είναι ζεστό το χειμώνα και δροσερό το καλοκαίρι, έχει χαμηλή θερμική διαπερατότητα.
• Ένα κτίριο το οποίο είναι κρύο το χειμώνα και ζεστό το καλοκαίρι, έχει πολύ υψηλή θερμική διαπερατότητα.

Θερμογραφική Κάμερα

• Η θερμογραφική κάμερα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμής διαπερατότητας.
• Η θερμογραφική κάμερα προσδιορίζει τη θερμοκρασία των διαφόρων υλικών χρησιμοποιώντας υπέρυθρες ακτίνες.
• Τα υλικά με υψηλές θερμοκρασίες παρουσιάζονται στην οθόνη της θερμοκάμερας με έντονα και ανοιχτόχρωμα χρώματα.
• Τα υλικά με χαμηλές θερμοκρασίες παρουσιάζονται στην οθόνη της θερμοκάμερας με σκούρα χρώματα.

Θερμογέφυρα

• Η θερμογέφυρα είναι η οδός μεταφοράς θερμότητας.
• Με τη χρήση θερμογραφικής κάμερας, μπορεί να προσδιοριστεί η ύπαρξη θερμογεφυρών.

Θερμική Διαστολή

• Η θερμική διαστολή των υλικών εκφράζει τη διαστολή τους σε συνάρτηση με τη μείωση της θερμοκρασίας τους.
• Η θερμική διαστολή των μεταλλικών υλικών είναι ανάλογη της αύξησης της θερμοκρασίας τους.
• Όταν ένα μεταλλικό υλικό θερμαίνεται, η θερμική διαστολή του οφείλεται στην αύξηση της κινητικής ενέργειας των ατόμων και των ηλεκτρονίων.

Θερμική Συστολή

• Η θερμική συστολή των υλικών εκφράζει τη μείωση των διαστάσεων του υλικού σε σχέση με τη μείωση της θερμοκρασίας τους.
• Η θερμική συστολή των μεταλλικών υλικών είναι ανάλογη της μείωσης της θερμοκρασίας τους.

Σημείο Τήξης

• Το σημείο τήξης είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υλικό μεταβάλλεται από τη στερεά στην υγρή κατάσταση.
• Το Βολφράμιο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης (3400°C).
• Το Αλουμίνιο έχει χαμηλό σημείο τήξης.

Διεργασίες Φάσεων

• κατά sıra, όταν ένα υλικό μεταβαίνει από τη στερεά στην υγρή κατόπιν στην αέρια μετά επιστρέφει στην υγρή και τέλος καταλήγει στη στερεά κατάσταση, οι διεργασίες που συμβαίνουν είναι: τήξη - βρασμός - συμπύκνωση - πήξη.

Εξάτμιση και Βρασμός

• Η εξάτμιση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα υλικό μεταβάλλεται από τη στερεά στην υγρή κατάσταση μόνο από την ελεύθερη επιφάνειά του.
• Ο βρασμός είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα υλικό μεταβάλλεται από τη στερεά στην υγρή κατάσταση από ολόκληρη την έκταση της μάζας του.
• Η βασική διαφορά μεταξύ εξάτμισης και βρασμού είναι ότι η εξάτμιση επιτυγχάνεται μόνο από την ελεύθερη επιφάνειά του υλικού ενώ ο βρασμός από ολόκληρη την έκταση της μάζας του.

Πυκνότητα

• Όταν ένα υλικό μεταβαίνει από τη στερεά στην υγρή κατάσταση, η πυκνότητά του μειώνεται.
• Όταν ένα υλικό μεταβαίνει από την υγρή στην αέρια κατάσταση, η πυκνότητά του αυξάνεται.

Ερανθράκωση

• Η ενανθράκωση είναι μια επιφανειακή κατεργασία που εφαρμόζεται συνήθως στους οδοντωτους τροχούς των οχημάτων.
• Η ενανθράκωση πραγματοποιείται στους 1000°C.

Χονδρόκοκκα και Λεπτόκοκκα

• Τα λεπτόκοκκα υλικά είναι προτιμότερα από τα χονδρόκοκκα υλικά όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες.