Zelená technice

CZ. 1.07/1.1.09/03.0009

Projektový den „Technika a materiály kolem nás“

KOVY

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

První kovy , se kterými se člověk setkal, byly ryzí zlato, ryzí stříbro a meteorické železo.

Meteorické železo [1] Ryzí zlato [2]

Doba bronzová Předcházela doba “měděná“ (Pozdní doba kamenná).

Kultovní nádoba (Kolínsko) [4]

Depot měděných žeber – starší doba bronzová (Českobudějovicko) [3]

Bronzový náramek – doba laténská [6]

Železná sekera – mladší doba železná (Češov u Jičína) [5]

Doba železná

Historie výroby železa

Redukční pece na výrobu železa – římská doba [7]

Vysoká pec – první polovina 16. stol. [7]

Historie výroby železa - pr ůmyslová revoluce

Schéma koksové vysoké pece [8]

High Level Bridge Newcastle, 1849 [9]

Tendrová lokomotiva řady 422.9 [10]

Průmyslová revoluce – skokově narůstá spotřeba železa Při tavení surového železa se začaly používat koksové vysoké pece (používají se do současnosti). Surové železo se musí dále zpracovávat např. v ocelárnách.

Historie výroby oceli

Bessemerův konvertor 1855 – kyselá vyzdívka (nelze odstranit síru ani fosfor) Thomasův konvertor 1878 – zásaditá vyzdívka

Konvertor [5] Kyslíkové konvertory – současnost

Kyslíkový konvertor [5] Elektrické indukční pece [5]

Nejen změnou chemického složení , ale i tepelným zpracováním lze výrazně změnit mechanické a fyzikální vlastnosti oceli. Kalení – zvýšení tvrdosti a pevnosti Žíhání – snížení vnitřního pnutí, zlepšení obrobitelnosti, homogenizace struktury Chemicko-tepelné zpracování – tvrdý, pevný povrch a houževnaté jádro Povrchové kalení – tvrdý, pevný povrch a houževnaté jádro

Tepelné zpracování oceli

Převodovka [11]

Klikový hřídel [12]

Pevná fáze – led [18]

Plynná fáze – pára [16]

Kapalná fáze [17]

Tavení slitiny cínu a olova (Sn60Pb40Sb) – pokus

I kovy se také mohou vyskytovat v pevném, kapalném či plynném stavu . V tuhém stavu lze však rozlišit více fází . Jaké fáze se při dané teplotě a chemickém složení vyskytují, popisují diagramy, viz dole [19].

Pb Al Zn Mg Cu Ni Ti

Rm[M

Pa]

Vliv chemického složení a tepelného zpracování na mez pevnosti [20]

Kov R m [MPa] Mez pevnosti

Tvrdost HB Teplota tání [°C] Hustota [g/cm 3]

Olovo 12 3 327 11,3 Hliník 80 20 658 2,7 Zinek 120 31 419 7,1 Hořčík 170 40 650 1,7 Měď 230 50 1083 8,9 Nikl 320 85 1455 8,9

Titan 400 120 1655 4,5 Železo 180 - 250 45 - 55 1538 7,9

Nejměkčí ocel

290 80 S rostoucím obsahem C

teplota tání klesá

cca 7,9

Přehled vybraných mechanický a fyzikálních vlastností kovů [20, 21]

Přehled produkce kovů či slitin v roce 2009 [22]

Slitina, kov mil. tun ocel 1 240 hliník 37,3 měď 15,7

Přehled produkce oceli [22]

rok mil. tun 1945 101 1965 459 1985 718 1995 752 2005 1 140 2009 1 240

Literatura: [1] Dostupné na: http://www.esbirky.cz/ [cit. 24.3.2011] [2] Dostupné na: http://www.zlatnictvinoemi.cz/drahe-kovy-28/ [cit. 24.3.2011] [3] Dostupné na: http://www.rozhlas.cz/planetarium/archeologie/_zprava/563087 [cit. 24.3.2011] [4] Dostupné na: http://www.stopypredku.cz/view.php?cisloclanku=2009010005 [cit. 24.3.2011] [5] Dostupné na: http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/vyroba_zeleza.html [cit. 24.3.2011] [6] Dostupné na: http://www.cestyapamatky.cz/kolinsko/ohare/archeologicke-nalezy [7] Píšek F., Jeníček L. a kol.: Nauka o materiálu III-2, NAKLADATELSTVÍ ČESKOSLOVENSKÉ AKADEMIE VĚD, Praha 1962 [8] Dostupné na: http://kennannathantanner.blogspot.com/2011/02/extraction-of-metals.html [cit. 24.3.2011] [9] Dostupné na: http://www.freefoto.com/browse/1043-22-0?ffid=1043-22-0 [cit. 24.3.2011] [10] Dostupné na: http://www.postreh.com/phprs/view.php?cisloclanku=2006042903 [cit. 23.5.2011] [11] Dostupné na: http://www.kronenwett-gmbh.com/Prodotti.asp?ac=RICAMBI&CATEGORIA=Kurbelwelle&MARCA=IVECO&STATO=NUOVO[cit. 24.3.2011] [12] Dostupné na: http://www.pal.cz/page/2872.pal_traktor_new_holland/ [cit. 24.3.2011] [16] Dostupné na: http://aktualne.centrum.cz/domaci/fotogalerie/2010/03/14/novy-temelin-a-vecna-para-na-obzoru-jak-se-s-ni-zi/ [cit. 24.3.2011] [17] Dostupné na: http://www.marta-l2.wbs.cz/Bajky.html [cit. 24.3.2011] [18] Dostupné na: http://demiart.ru/forum/journal.php?user=1211583&comm=127359 [cit. 24.3.2011] [19] Dostupné na: http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=281790 [cit. 24.3.2011] [20] Plukař J. a kol.: Nauka o materiálu, SNTL, Praha 1989 [21] Píšek F., Jeníček L., RYŠ P.: Nauka o materiálu I-4, NAKLADATELSTVÍ ČESKOSLOVENSKÉ AKADEMIE VĚD, Praha 1975 [22] Dostupné na: http://minerals.usgs.gov/ [cit. 24.3.2011]