Materialenkennis
Materialenkennis
Schakelprogramma
100-100-11
978 90 5636 134 1
Inz age
Colofon
Materialenkennis
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand dan wel openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere wijze, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Al1 rights reserved. NO part of this book may be reproduced, stored in a database or retrieval system, or published, in any form or in any way, electronically, mechanically, by print, photoprint, microfilm or any other means without prior written permission from the publisher.
Ondanks alle zorg die aan deze moduul is besteed kunnen auteurs, redacteuren en uitgever geen aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele schade, die zou kunnen voortvloeien uit enige fout, die in deze moduul zou kunnen voorkomen.
0 SOM Leermiddelen B.V.
Watermolenlaan 4, Postbus 83 3440 AB Woerden
tel. (0348) 410955 le druk april 1996
Inz age
Materialenkennis
3INHOUD
Inleiding Materialen
Groepen
Opbouw materialen Stoffen
Elementen
Scheikundige verbindingen Mengsels en legeringen Ferro-metalen
IJzererts
Hoogovenproces
Het zuiveren van ruwijzer Staalbereiding
Gietijzer
Ongelegeerd staal Gelegeerd staal Warmtebehandelingen Non-ferrometalen
Koper Messing Aluminium Kunststoffen
Grondstof Toevoegingen
Thermoharders/-plasten Keramiek
Grondstoffen Eigenschappen Toepassingen
Eigenschappen van materialen Technologische eigenschappen Mechanische eigenschappen
Chemische eigenschappen
blz . 5 7
15
34
39
49
Inz age
53Inz age
Materialenkennis
Inleiding 5INLEIDING
Dit is de moduul ‘Materialenkennis’. Deze moduul maakt deel uit van het Schakelprogramma Metaal. Materialenkennis is een van de ondersteunende vakken. Je hebt kennis over bepaalde
materialen nodig om in de metaal te kunnen werken.
Je maakt kennis met een aantal materialen die je tijdens je opleiding tegen zult komen.
Je gebruikt materialen om een werkstuk van te maken. Je gebruikt ook materialen om het werkstuk te bewerken.
In de moduul komen de volgende onderwerpen aan de orde:
Materialen
Je leert welke groepen materialen er zijn en hoe materialen zijn opgebouwd. Je leert ook iets over mengsels en legeringen.
Ferro-metalen
Ferro-metalen zijn de meest voorkomende materialen waarmee je werkt in de metaal. In dit hoofdstuk leer je hoe ferro-metalen worden geproduceerd en wat de eindprodukten zijn.
Ook leer je het verschil tussen gelegeerd en ongelegeerd staal kennen en wat warmtebehandelingen zijn.
Non-ferrometalen
Een andere groep metalen waarmee je te maken krijgt, zijn de metalen waarin geen ijzer zit. Hierover leer je in dit hoofdstuk.
We behandelen koper, messing en aluminium.
Kunststoffen
Het klinkt vreemd maar in de metaalbewerking kom je steeds vaker kunststoffen tegen. Je moet kunststoffen ook bewerken, zoals verspanen. In dit hoofdstuk maak je kennis met de manier van bereiden en met thermoharders en thermoplasten.
Keramiek
Als laatste materiaal leer je iets over keramiek. Hoe het wordt bereid en welke eigenschappen het heeft, komt globaal aan de orde.
Eigenschappen van materialen
Kennis over de eigenschappen maakt het je gemakkelijk te kiezen voor een bepaald materiaal. Je leert iets over de verschillende soorten eigenschappen.
Inz age
Inz age
Materialenkennis
MaterialenMATERIALEN
7
In de metaalindustrie werk je met allerlei materialen. Maar niet alleen daar kom je materialen tegen.
Kijk maar eens om je heen. Je ziet dan, dat alles van een bepaald materiaal is gemaakt.
Tekening 1 Enkele voorbeelden
VRAGEN
Vraag 1 Schrijf vier materialen op van voorwerpen die je kent.
Antwoord:
1 .
4 .
groepen
Materialen zijn er in veel soorten. Maar er zijn maar twee hoofdgroepen. Je kunt alle materialen onderbrengen in die twee groepen: metalen en niet-metalen.Inz age
8
Materialenkennis
Materialenmetalen
Metalen zelf zijn te verdelen in allerlei soorten maar ook weer in twee hoofdgroepen: ferro-metalen en non-ferrometalen. Ferro- metalen zijn metalen waarin ijzer (staal) voorkomt. Non-ferro- metalen zijn metalen waarin geenijzer
voorkomt. Voorbeelden zijn koper en aluminium. We komen verder terug op deze indeling in het hoofdstuk over non-ferrometalen.Nu noemen we een aantal van beide soorten en geven een voorbeeld van een toepassing.
soort toepassing
zilver, roestvaststaal theelepeltjes
goud, zilver ring
staal stalen buis: stoelpoten
aluminium motorblok (gegoten)
Tekening 2 Gegoten motorblok
VRAGEN
Vraag 2 Noem drie andere voorwerpen van een metalen materiaalsoort.
Antwoord:
soort
toepassing
niet-metalen
Alle materialen waarin geen metaal zit, noemen we niet-metalen.Er vallen veel verschillende soorten materialen onder. We geven weer een aantal voorbeelden.
Inz age
Materialenkennis
Materialensoort toepassing
glas raam
hout, kunststof raamkozijn
hout eettafel
hout, grafiet potlood
stof: katoen, wol kleding
VRAGEN
Vraag 3 Noem drie andere voorwerpen van een niet-metalen materiaalsoort.
Antwoord:
soort
toepassing
9
VRAGEN
Je hebt aan de voorbeelden gezien, dat een voorwerp uit meer dan één materiaal kan bestaan. Bekijk de tekening van de stoel en de motor maar eens.
Vraag 4 Bekijk de tekening van de stoel.
Schrijf minstens vier materiaalsoorten op die voor de stoel zijn gebruikt.
Tekening 3 Stoel B Antwoord:
Inz age
Materialenkennis
MaterialenVraag 5 Bekijk de tekening van de motor.
Schrijf bij de pijlen de materiaalsoorten op die in de motor zijn gebruikt.
Tekening 4 Motor
opbouw materialen
Alle voorwerpen zijn opgebouwd uit bepaalde materialen. Dat heb je gezien. Maar waaruit zijn materialen zelf opgebouwd?Materialen worden ook wel stoffen genoemd.
stoffen
Stoffen kunnen van mengsels zijn gemaakt of van zuivere stoffen (verderop geven we hierover meer uitleg).Zuivere stoffen bestaan uit één soort moleculen. Mengsels bestaan uit twee of meer soorten moleculen.
moleculedatomen
Moleculen bestaan uit een of meer soorten atomen. Water bestaat bijvoorbeeld uit twee atomen waterstof en een atoom zuurstof (H,O). Omdat water uit één soort moleculen bestaat, is water een zuivere stof.elementen
Stoffen die uit één soort atomen bestaan, noemen we elementen.Water bestaat dus uit twee atomen van het element waterstof en een atoom van het element zuurstof.
Elementen zijn goud, koper, zuurstof, stikstof, ijzer, enz.
Inz age
Materialenkennis
Materialene + goudatomen
” Tekening 5 Goudkorrel
Er zijn meer dan honderd atomen bekend.
In het schema staan enkele atomen en hun afkortingen.
Atomen Afkorting
Aluminium IJzer Tin Zilver Goud Zink Zuurstof Waterstof Stikstof Nikkel Lood Koolstof Chroom
Al Fe Sn 4s Au Zn 0 H N . NI Pb C
IC
rDe atomen staan ook in je tabellenboek onder de naam
‘elementen’ (Bruinshoofd). Kijk deze paragraaf eens door (Paragraaf 10.1. Elementen en hun symbolen).
scheikundige verbinding
Atomen kunnen met elkaar een verbinding aangaan, waardoor er een stof ontstaat. We nemen als voorbeeld water.Waterdruppels bestaan uit vele moleculen water. Een molecule water bestaat uit twee waterstofatomen (element waterstof) en één zuurstofatoom (element zuurstof). We schrijven dat als H,O.
Inz age
12 >“/ 4
‘L
Materialenkennis
Materialenk /*,\
HzO HzO HzO H20-
I I I I
HHO HHO HHO HHO-
Tekening 6 Waterdruppel
We noemen een molecule een scheikundige verbinding. Een verbinding van een element met zuurstof noemen we een oxyde.
Je zult dit begrip in je verdere opleiding vaak tegenkomen.
VRAGEN
Vraag 6 NaCl ken je misschien onder de naam ‘zout’.
Is dit:
U een mengsel 17 een zuivere stof
Kruis het goede antwoord aan.
Vraag 7 Wat is een oxyde?
Antwoord:
Vraag 8 Hoeveel atomen 0 zitten er in de stof CO, (kooldioxyde)?
Antwoord:
mengsels en legeringen
In de paragraaf over de opbouw van materialen hebben we mengsels en zuivere stoffen genoemd. We gaan nu in op het begrip ‘mengsels’.Mengsels zijn samenstellingen van twee of meer stoffen.
zeewater
Een voorbeeld is zeewater. Zeewater is een natuurlijk mengsel.Het komt overal in de natuur voor.
Het bestaat uit water en allerlei andere stoffen die daarin zijn opgelost, voornamelijk zout. We noemen zeewater dan ook ‘zout water ‘.
Inz age
Materialenkennis
MaterialenAndere voorbeelden van natuurlijke mengsels zijn lucht en zand of minerale stoffen, zoals erts en aardolie.
Tekening 7
kunstmatige mengsels
Je kunt ook zelf mengsels maken. Dat zijn kunstmatige mengsels.Mensen maken veel kunstmatige mengsels.
Voorbeelden zijn:
- koffie (gemalen) koffiebonen, water,
- betonspecie - rood goud
melk en suiker water, zand, kalk goud. koner
Tekening 8 Iemand die mengt
legeringen
In de metaal spreek je niet over mengsels. Je komt daar het woord ‘legeringen’ tegen.Legeringen zijn mengsels van metalen en soms andere stoffen die in gesmolten toestand worden gemengd.
Zo
wordt koper (Cu) gemengd met zink (Zn). We noemen dit messing.Je kunt koper ook mengen met tin (Sn). Dit wordt brons genoemd.
Inz age
14
Materialenkennis
MaterialenDeze mengsels zijn koperlegeringen.
Tekening 9
