5. KOVY - KOVOVÉ MATERIÁLY

 

Patria už od ich objavenia v dávnych časoch k veľmi užitočným a vzácnym materiálom.

Kovy sú materiály, ktoré sa vyskytujú v prírode v čistej - rýdzej forme, alebo s inými prvkami vo forme zlúčenín – v rudách.

Ťažbou a spracovaním kovov sa dnes zaoberá banícky, metalurgicky a hutnícky priemysel.

Kovové materiály a polotovary  sú v súčasnosti dostupné v rôznych spracovaniach, tvaroch,  a tvoria neodmysliteľnú súčasť pri vytváraní stavebných a strojných konštrukcií ale sú využívané aj pri vytváraní priemyselného, produktového dizajnu.

Použiteľnosť kovov predurčujú niektoré ich charakteristické fyzikálne vlastnosti, ale aj vlastnosti, ktoré získavajú ich spracovaním v priemyselnej výrobe.

 

5.1 Železné kovy

 Surové železo -  získavame tavením železnej rudy vo vysokých peciach. Obsah uhlíka je vyšší ako 2% a je hlavnou surovinou pri výrobe ocele a liatiny.

Oceľ - vyrába sa v oceliarskych hutiach  zo surového železa a prímesí, ktoré ovplyvňujú jej vlastnosti. Obsah uhlíka je nižší ako 2,14%. Je to najvyužívanejší železný kov. Okrem bežnej ocele sa vyrábajú aj viaceré druhy špeciálnych ocelí so špecifickými vlastnosťami.

Antikorózna oceľ  (nehrdzavejúca oceľ, inox) - je oceľ vysoko legovaná najmä chrómom, niklom, mangánom.  Je to oceľ vzdorujúca korózii. Je dôležitým konštrukčným materiálom zariadení pre chemický priemysel, potravinárstvo a najmä pre jadrovú techniku.

Liatina -V porovnaní s oceľami obsahuje viac uhlíka (okolo3%), ale  aj viac sprievodných prvkov (napríklad mangán kremík síru fosfor). Vyrába sa v zlievarenských peciach. Používa sa hlavne na výrobu odliatkov do foriem v zlievarniach. Jej charakteristické vlastnosti sú tvrdosť, krehkosť a zlá zvárateľnosť.  

 

5.2 Neželezné kovy

Ťažké kovy: meď, zinok, olovo, nikel, cín, chróm, wolfram

Meď – ohybná tvárna a mäkká. Je drahá. Dobrý vodič tepla i elektrického prúdu. Dobre sa mechanicky spracováva a odoláva poveternostným podmienkam. Je mimoriadne dôležitá pre elektrotechnický priemysel

Olovo – je mäkký modrobiely kov. Možno ho ľahko krájať nožom, valcovať, vytiahnuť na tenký drôt, odlievať.

Teplote tavenia (323°C) umožňuje jednoduché odlievanie do jednoduchých foriem. Výborne  odoláva kyselinám i proti korózii, rozkladá sa na atraktívnu patinu a je dobrý zvukový izolátor. Možno ho ľahko strihať, spájkovať alebo zvárať. Nevyžaduje špeciálne opracovanie alebo ochranný povlak. Odoláva i kyselinám. Škodí však zdraviu.

Cín – čistý cín je biely striebristý kov, ktorý je mäkký, kujný a tvárny. Používa sa už dávnych čias, ale v prírode sa ako kov nevyskytuje. Je pomerne vzácny minerál v porovnaní s niektorými inými kovmi, ako meď, olovo alebo zinok. Je ľahko taviteľný, nie je škodlivý zdraviu. 

Cín sa zriedkavo používa v čistej forme vzhľadom na svoju mäkkosť. Takmer vždy sa používa v kombinácii s inými kovmi, buď ako legujúci prvok alebo ako povlak.

Zinok -  je modro-biely kov s nízkou teplotou tavenia (420°C). Je mäkký, kujný a hygienicky neškodný kov. Používa sa od stredoveku. Pri vystavení účinkom vzduchu sa na povrchu zinku vytvára vrstva uhličitanu, ktorá má voči korózii silné ochranné účinky, preto sa často používa vo forme povlakov a pozinkovanej ocele na ochranu proti korózii. 

Slúži ako súčasť rôznych zliatin, vďaka svojej nízkej teplote tavenia a tekutosti výborne vypĺňa dutiny foriem. Používa sa pri výrobe farbív a jeho prítomnosť v potrave je nevyhnutná pre správny vývoj organizmu, ale nadmerné množstvo môže byť škodlivé.

Ľahké kovy:  zliatiny hliníka,  horčíka, titánu

Hliník – na vzduchu stály, ľahký, neškodlivý voči zdraviu, dobre vedie teplo i elektrický prúd. využíva sa najmä pri výrobe zliatin pre konštrukcie, kde sa vyžaduje nízka hmotnosť.

Hliník reaguje na vzduchu s kyslíkom a vytvára sa extrémne tenká vrstva oxidu. Aj keď má hrúbku len niekoľko stotín mikrometrov, vďaka svojej hustote poskytuje vynikajúcu ochranu pred koróziou.

Hliník je do tvarovatelný a hlavne pre lisovanie je táto vlastnosť podstatná. Je ľahko opracovateľný a je možné použiť takmer všetky spôsoby opracovania (frézovanie, vŕtanie, dierovanie, ohýbanie, pílenie, atď.). Môže byť tiež valcovaný alebo ohýbaný a to za tepla ako aj za studena.

Hliník je úplne recyklovateľný bez straty kvality. Hliník môže byť neobmedzene recyklovaný a samotný proces recyklácie si vyžaduje iba 5% spotreby elektrickej energie, ktorá musela byť vynaložená na výrobu primárneho hliníka.

5.3 Najbežnejšie zliatiny:

·         Bronz (meď + cín)  

Bronz bol objavený už v praveku. Jeho objavenie prinieslo veľký prínos pre rozvoj ľudskej civilizácie hlavne v oblasti technologickej. Oproti čistým kovom sa vyznačoval vyššou tvrdosťou a preto sa využíval na výrobu nástrojov a zbraní. Neskôr ho nahradili moderné materiály a v súčasnosti sa využíva najmä špeciálne účely, najmä v oblasti umelecko-remeselnej.

·         delovina - na výrobu hlavní diel a zbraní (11 až 12 % cínu)

·         zvonovina - na odlievanie zvonov (20 až 22 % cínu)

·         zrkadlovina - na výrobu optických zrkadiel (30 až 33 % cínu)

 

·         Mosadz ( meď+zinok)

Mosadze sa ľahko spracúvajú odlievaním, ťahaním, tlačením a obrábaním. Majú atraktívnu farbu od červenej medenej cez hnedší bronzový odtieň po zlatú (šperková mosadz má farbu veľmi podobnú 14-karátovému zlatu).

·         Alpaka (nikel + meď + zinok) -  výzorom pripomína striebro

·         Dural (meď + mangán + hliník + kremík)

·         Amalgámy (zliatiny na báze ortuti najčastejšie striebro + zinok + meď + ortuť)