Materjaliõpetus elektrikele
Metallide ja sulamite siseehitus
Tahked ained liigitatakse siseehituse alusel: kristallilisteks ja amorfseteks.
Kristalliliste ainete – metallide – aatomid asetsevad ruumis kindla geomeetrilise korrapärasusega. (Tõestati pärast röntgenikiirte avastamist K. Röntgeni poolt 1895.a.).
Kristallilised ained muutuvad tahkest olekust vedelasse olekusse kindlal sulamistemperatuuril. Vedelast tahkesse – kristalliseerumis temperatuuril, mille juures algab kristalliseerumise tsentrite tekkimine ja nende tsentrite ümber toimub üheaegselt kristallide kasvamine (suurenemine) kuni kogu aine mass on tardunud – kristalliseerunud.
Amorfsete ainete (klaas, liim, kampol, vaik, polümeerid ) – mittemetallide – aatomite paigutuses puudub kindel korrapärane süsteem. Kuumutades muutuvad need pehmeks suures temperatuuri vahemikus. Temperatuuri tõusmisel muutuvad nad algul sitkeks siis edasisel temperatuuri tõusul vedelduvad sujuvalt.
Amorfse-kristallilise siseehitusega ained nn. kristalloidid võivad tekkida materjali kristalliseerumisel suurte rõhkude juures kõrgematel temperatuuridel, nagu sitallid ehk keraamilised klaasid.
Metallid on kristallilised ained, milledel on tahkes olekus iseloomulik läige, hea elektri- ja soojusjuhtivus ning suur mehaaniline tugevus, kõvadus, plastsus, elastsus ja head tehnoloogilised omadused – töödeldavus. Metallide omadused on seletatavad aatomi tuumaga nõrgalt seotud vabade elektronide (valentselektronide) olemasoluga nende kristallivõre aatomite välimises elektronkihis. Metallid loovutavad kergesti väliskihi elektrone, mis on omakorda mõjutatavad välise elektriväljaga, andes korrapärase elektronide voolu ja hea elektrijuhtivuse. Metallide hulka kuulub keemilistest elementidest 80%, kusjuures kõik metallid välja arvatud elavhõbe on tavalisel temperatuuril tahked ained (tahkised).
Metallid ja sulamid liigitatakse koostise alusel kahte suurde gruppi:
- raud ja rauasulamid (nn. mustad metallid) ning
- mitteraudmetallid ja mitterauasulamid (tuntud värviliste metallidena ja nende sulamitena) ehk kõik ülejäänud metallid ja nende sulamid.
Metalle liigitatakse ka tiheduse (kerg- ja raskmetallid ning sulamid), sulamistemperatuuri (kerg- ja rasksulavad metallid ja sulamid), keemilise aktiivsuse (vääris- ja mitteväärismetallid) ja looduses leiduvuse (haruldased ja hajusad) alusel. Tehakse vahet ka leelismetallide, leelismuldmetallide, radioaktiivsete jt. metalli liikide vahel.
Raud on metallidest tähtsaim tehnomaterjal, kuid tehniliselt puhtal kujul kasutatakse teda peamiselt elektritehnilistes seadmetes magnetiliste omaduste tõttu. Põhiliselt kasutatakse rauasulamitena. Nende kasutusala on umbes kümme korda laiem kui teistel metallidel ja sulamitel. Suurem osa rauasulamitest on süsinikku sisaldavad sulamid - rauasüsinikusulamid, mis jagunevad järgmiselt:
Elektritehniline raud, süsinikusisaldusega kuni 0,08%;
Terased – sulamid, mille süsinikusisaldus on kuni 2,14%;
Malmid – sulamid, mille süsinikusisaldus on üle 2,14% kasutusel kuni 4%-ni.
Peale süsiniku on terastes ja malmides alati teisi lisandeid, mis on jäänud sulameisse raua- maakidest nende saamise käigus - need on tavalisandid (looduslikud) , ja spetsiaalselt lisatud nn. legeerivad elemendid. Nii sisaldab süsinikteras tavalisandeina mangaani, räni, fosforit, väävlit. Nende mõju võib olla märkimisväärne, kuigi teraste omadused on sõltuvad eelkõige süsiniku sisaldusest.
Süsiniku sisalduse suurenedes muutub tõmbetugevus, kasvab terase kõvadus, vähenevad aga voolavus piir, vastupanu väsimuspurunemisele, plastsus- ja löögisitkuse tugevus. Samuti kasvab terase eritakistus, vähenevad soojusjuhtivus ja mõned magnetiliste omaduste näitajad.
Vajalike mehaaniliste, füüsikalis-keemiliste, elektriliste ja magnetiliste omaduste saamiseks sulatatakse terastesse mitmesuguseid spetsiaalseid lisandeid – legeerivaid elemente : Cr, Ni, W, V, Mo, Co jt. sealhulgas reguleeritakse tavalisandite Mn ja Si sisaldusega sulami tehnoloogilisi omadusi. Saadud sulamid kannavad üldnimetust legeerterased.
Elektritehnilise raua all mõistetakse tehniliselt puhast rauda, mille lisandite sisaldus on väga väike ja süsiniku sisaldus kuni 0,08%. Leiab kasutamist vahelduvavoolu seadmetes nagu transformaatorite, releede südamike, elektrimootorite valmistamisel kui selleks sobivate magnetiliste omadustega materjal.
Kristalliliste ainete – metallide – aatomid asetsevad ruumis kindla geomeetrilise korrapärasusega. (Tõestati pärast röntgenikiirte avastamist K. Röntgeni poolt 1895.a.).
Kristallilised ained muutuvad tahkest olekust vedelasse olekusse kindlal sulamistemperatuuril. Vedelast tahkesse – kristalliseerumis temperatuuril, mille juures algab kristalliseerumise tsentrite tekkimine ja nende tsentrite ümber toimub üheaegselt kristallide kasvamine (suurenemine) kuni kogu aine mass on tardunud – kristalliseerunud.
Amorfsete ainete (klaas, liim, kampol, vaik, polümeerid ) – mittemetallide – aatomite paigutuses puudub kindel korrapärane süsteem. Kuumutades muutuvad need pehmeks suures temperatuuri vahemikus. Temperatuuri tõusmisel muutuvad nad algul sitkeks siis edasisel temperatuuri tõusul vedelduvad sujuvalt.
Amorfse-kristallilise siseehitusega ained nn. kristalloidid võivad tekkida materjali kristalliseerumisel suurte rõhkude juures kõrgematel temperatuuridel, nagu sitallid ehk keraamilised klaasid.
Metallid on kristallilised ained, milledel on tahkes olekus iseloomulik läige, hea elektri- ja soojusjuhtivus ning suur mehaaniline tugevus, kõvadus, plastsus, elastsus ja head tehnoloogilised omadused – töödeldavus. Metallide omadused on seletatavad aatomi tuumaga nõrgalt seotud vabade elektronide (valentselektronide) olemasoluga nende kristallivõre aatomite välimises elektronkihis. Metallid loovutavad kergesti väliskihi elektrone, mis on omakorda mõjutatavad välise elektriväljaga, andes korrapärase elektronide voolu ja hea elektrijuhtivuse. Metallide hulka kuulub keemilistest elementidest 80%, kusjuures kõik metallid välja arvatud elavhõbe on tavalisel temperatuuril tahked ained (tahkised).
Metallid ja sulamid liigitatakse koostise alusel kahte suurde gruppi:
- raud ja rauasulamid (nn. mustad metallid) ning
- mitteraudmetallid ja mitterauasulamid (tuntud värviliste metallidena ja nende sulamitena) ehk kõik ülejäänud metallid ja nende sulamid.
Metalle liigitatakse ka tiheduse (kerg- ja raskmetallid ning sulamid), sulamistemperatuuri (kerg- ja rasksulavad metallid ja sulamid), keemilise aktiivsuse (vääris- ja mitteväärismetallid) ja looduses leiduvuse (haruldased ja hajusad) alusel. Tehakse vahet ka leelismetallide, leelismuldmetallide, radioaktiivsete jt. metalli liikide vahel.
Raud on metallidest tähtsaim tehnomaterjal, kuid tehniliselt puhtal kujul kasutatakse teda peamiselt elektritehnilistes seadmetes magnetiliste omaduste tõttu. Põhiliselt kasutatakse rauasulamitena. Nende kasutusala on umbes kümme korda laiem kui teistel metallidel ja sulamitel. Suurem osa rauasulamitest on süsinikku sisaldavad sulamid - rauasüsinikusulamid, mis jagunevad järgmiselt:
Elektritehniline raud, süsinikusisaldusega kuni 0,08%;
Terased – sulamid, mille süsinikusisaldus on kuni 2,14%;
Malmid – sulamid, mille süsinikusisaldus on üle 2,14% kasutusel kuni 4%-ni.
Peale süsiniku on terastes ja malmides alati teisi lisandeid, mis on jäänud sulameisse raua- maakidest nende saamise käigus - need on tavalisandid (looduslikud) , ja spetsiaalselt lisatud nn. legeerivad elemendid. Nii sisaldab süsinikteras tavalisandeina mangaani, räni, fosforit, väävlit. Nende mõju võib olla märkimisväärne, kuigi teraste omadused on sõltuvad eelkõige süsiniku sisaldusest.
Süsiniku sisalduse suurenedes muutub tõmbetugevus, kasvab terase kõvadus, vähenevad aga voolavus piir, vastupanu väsimuspurunemisele, plastsus- ja löögisitkuse tugevus. Samuti kasvab terase eritakistus, vähenevad soojusjuhtivus ja mõned magnetiliste omaduste näitajad.
Vajalike mehaaniliste, füüsikalis-keemiliste, elektriliste ja magnetiliste omaduste saamiseks sulatatakse terastesse mitmesuguseid spetsiaalseid lisandeid – legeerivaid elemente : Cr, Ni, W, V, Mo, Co jt. sealhulgas reguleeritakse tavalisandite Mn ja Si sisaldusega sulami tehnoloogilisi omadusi. Saadud sulamid kannavad üldnimetust legeerterased.
Elektritehnilise raua all mõistetakse tehniliselt puhast rauda, mille lisandite sisaldus on väga väike ja süsiniku sisaldus kuni 0,08%. Leiab kasutamist vahelduvavoolu seadmetes nagu transformaatorite, releede südamike, elektrimootorite valmistamisel kui selleks sobivate magnetiliste omadustega materjal.
Licensed under the Creative Commons Attribution Non-commercial Share Alike 3.0 License