A fémek szerkezete
Első pillantásra úgy tűnik, hogy a fémek sima és sűrű szerkezetűek. Ez azonban nem így van. Szabad szemmel nem látható ugyan, de a fémek kristályos szerkezetűek. Az atomok elrendezése rácsszerkezeteket (kristályrácsokat) alkot. Minden fém teljesen más elrendezésű, így azonosítható. Ezek az elrendezések határozzák meg a fém sok tulajdonságát. Például egy olyan fém, mint a réz, jó elektromos vezetőképességgel rendelkezik, ami annak a ténynek köszönhető, hogy ennek a fémnek az atomjai közelebb vannak egymáshoz.
A fém tulajdonságai
Mint már tudjuk, a fémeknek különböző tulajdonságaik vannak. Ezek a fém kristályszerkezetén alapulnak. A tulajdonságoknak nagy jelentősége van a további feldolgozás során és a fémből készült termékkel szemben támasztott követelmények szempontjából. Néhány tulajdonságra kitérünk az alábbiakban.
Szilárdság
A fém szilárdsága azt a feszítést vagy erőt jelzi, amellyel az anyag terhelhető, mielőtt eltörik, vagy elszakad.
A szilárdság típusai: szakítószilárdság, nyomószilárdság, nyíró- és hajlítóerők
Elektromos vezetőképesség
Sok fém nagyon jó elektromos vezetőképességű. Ennek oka, hogy a nemfémekkel ellentétben a fémekben lévő elektronok nem kötődnek szilárdan egyetlen atomhoz. Az atommagok a rácshelyeken vannak elrendezve, körülvéve őket a mozgó elektronokkal. Az elektronok azonban nem vándorolnak át a vezetéken, amikor elektromos feszültség keletkezik. Sokkal inkább ellökik egymást.
Hővezető képesség
A fémek nagyon jó hővezető képességűek. Ez akkor válik nyilvánvalóvá, amikor a kezünket egy fémdarabra helyezzük. A fémet hidegnek érezzük. A fém ugyanis elnyeli a hőt a kezünkből, és gyorsan továbbadja. Hatékonyan távolítja el tőle a meleget, ezért érezzük hidegnek. Ha összehasonlításképpen rátesszük a kezünket egy fadarabra, akkor alig észlelünk hőkülönbséget, mivel a fa rossz hővezető.
További tulajdonságok
- deformálhatóság
- hőtágulás
Fémek forgácsolhatósága
A fémek forgácsolhatóságát mechanikai tulajdonságaik és hőtani jellemzőik befolyásolják.
- Szakítószilárdság - Rm (MPa, N/mm2)
Nagyobb szakítószilárdságú anyagokhoz nagyobb forgácsoló erő szükséges. - A keménység (HB) arányos a szakítószilárdsággal.
- A5 (%) - szakadási nyúlás.
A nagyobb nyúlékonyságú, képlékenyebb anyagokat nehezebb forgácsolni. - H - hőérték (fajhő x sűrűség x hővezető képesség).
A forgácsolási hőmérséklet, tehát az anyag forgácsolhatósága a hőértéktől függ. A nagyobb hőértékű anyagok jobban forgácsolhatók. - K1 = hőeloszlási mutató (hővezetési képesség/sűrűség).
A külső felületek megmunkálásánál kedvező, ha a megmunkált anyag gyorsan nagy hőmennyiséget tud elvezetni, tehát K1 értéke nagy. - K2 = hőelnyelési mutató (hővezető képesség x fajhő).
A belső felületek megmunkálásakor (pl. fúrás) a fém által elnyelt hő mennyisége a döntő. Az az előnyös, ha nagy az anyag hőkapacitása, tehát K2 értéke nagy.
| Mechanikai tulajdonságok |
Hőtani jellemzők |
|||||
| Rm |
HB |
A5 |
H |
K1 |
K2 |
|
| Ötvözetlen acél | 200-400 | 14-24 | 1,7 | 6,9 | 2,5 | |
| Gyengén ötvözött acél | 400-700 | 13-15 | 1,7 | 5,9 | 2,1 | |
| Közepesen ötvözött acél | 700-950 | 12-14 | 1,3 | 4,3 | 1,6 | |
| Erősen ötvözött acél | 950-1200 | 11-14 | 0,6 | 2,0 | 0,8 | |
| Kor.acél, ferrites | 400-700 | 17-25 | 1,3 | 4,3 | 1,6 | |
| Kor.acél, ausztenites | 440-780 | 30-40 | 1,3 | 4,3 | 1,6 | |
| Öntöttvas | 100-400 | - | 1,8 | 6,8 | 2,5 | |
| Színalumínium | 60-130 | 3-40 | 5,0 | 98,3 | 21,8 | |
| Al-Mg | 80-240 | 14-18 | 3,3 | 66,1 | 14,7 | |
| Al-Mg-Si | 220-510 | 5-14 | 4,0 | 80,0 | 16,9 | |
Forrás: Dr. Pálmai Zoltán: Fémek forgácsolhatósága
