Kysymyksiä ja vastauksia materiaaleista ja kierrätyksestä

Voit esittää kysymyksen materiaaleista ja kierrätyksestä asiantuntijoillemme.

K: Miten metallilangan voi katkaista paljain käsin?
V: Tekemällä langan keskelle ympyrän muotoinen silmukka ja vetämällä langan päistä silmukka mahdollisimman kireälle (pieneksi). Kun silmukka tämän jälkeen avataan ja lankaa taivutetaan muutama kerta edestakaisin silmukan kireimmällä olleesta kohdasta, se katkeaa. Selitys sille, miksi näin tapahtuu, on kireimmässä eli voimakkaimmin muokkautuneessa kohdassa tapahtunut muokkauslujittuminen. Se nostaa metallin lujuutta, mutta alentaa sen sitkeyttä.

K: Mitä pronssi on?
V: Pronssi on kuparin ja jonkin muun ei-rautametallin seos. Pronssilajeja on useita.

K: Montako pronssilajia on olemassa?
V: Ainakin tinapronssit, alumiinipronssit, piipronssit, mangaanipronssit ja berylliumpronssit, joita kutsutaan myös berylliumkupareiksi. Seostamalla eri pronssilajeihin lisäksi muita metalleja saadaan esim. punametalleja, lyijytinapronsseja jne.

K: Mitä ovat messingit?
V: Messingit ovat kuparin ja sinkin seoksia. Myös messingistä saadaan seostamalla siihen sinkin lisäksi muita metalleja sekä väriltään että muilta ominaisuuksiltaan uusia käyttömetalleja. Esimerkiksi lisäämällä messinkiin nikkeliä saadaan uushopeaa eli alpakkaa.

K: Miksi urheilukilpailuissa jaettavat palkinnot ovat voittajalle kulta, toiselle hopea ja kolmannelle pronssi?
V: Kultaa on aina pidetty metalleista arvokkaimpana sen harvinaisuuden ja pysyvyyden vuoksi. Hopeaa on runsaamman esiintymisensä ja tummumistaipumuksensa vuoksi pidetty arvossa kullasta seuraavana. Pronssi on aikanaan ollut yleinen käyttömetalli. Kun urheilukilpailuissa ryhdyttiin jakamaan metallimitaleja palkinnoiksi, oli luonnollista, että myös mitalien materiaali määräytyi palkittavan suorituksen arvon mukaan.

K: Ovatko kultaesineet puhdasta kultaa?
V: Eivät yleensä, sillä puhdas kulta on käyttömetalliksi liian pehmeää. Siksi kultaan seostetaan muita metalleja mm. kovuuden ja kulumiskestävyyden lisäämiseksi.

K: Miksi metalleja voidaan kierrättää lähes rajattomasti?
V: Metallien ja metalliesineiden valmistamiseen kuuluu yhtenä osana niiden sulatus, myös kierrätyksessä. Sulana olevalle metallille voidaan tehdä toimenpiteitä, jotka poistavat epäpuhtauksia ja parantavat metallin laatua. Siten metallien ominaisuudet eivät kierrätyksessä huonone muiden materiaalien tapaan.

K: Onko metallien kierrätys kannattavaa?
V: Ehdottomasti on. Metallin kierrättämiseen uudeksi metalliesineeksi tarvitaan energiaa vain murto-osa verrattuna siihen energiaan, joka tarvitaan saman metallin valmistamiseen luonnosta löydettävistä mineraaleista.

K: Ovatko metallit myrkyllisiä?
V: Pääsääntöisesti eivät. Tietyt metallit kuten titaani ja metalliseokset kuten kromi-kobolttiseos ovat hyvin kudosystävällisiä. Niistä voidaan valmistaa kehoon sijoitettavia varaosia kuten lonkka- tai polviproteeseja. Monet metallit ovat hivenaineina elintärkeitä elolliselle luonnolle. Joissakin olomuodoissaan tietyt metallit ovat haitallisia ja jopa myrkyllisiä, mutta niiden käyttöä on opittu välttämään tai säädösteitse rajoittamaan.

K: Voiko metalli palaa?
V: Varsinaisista käyttömetalleista magnesium voi ilmassa syttyä itsestään palamaan, jos se on hyvin hienojakoisena pulverina tai ohuina lastuina. Magnesiumin palamisen kiivautta ja liekin kirkkautta kuvaa se, että ensimmäiset valokuvauksessa käytettävät salamavalot perustuivat magnesiumpulverin polttamiseen. Muut käyttömetallit ovat käytännössä palamattomia.

K: Miksi teräs voi kipinöidä sitä iskettäessä, mutta alumiini tai kupari ei?
V: Varsinkin karkaistu teräs on kova ja luja, mutta sitkeydeltään alhainen metalli. Siihen kohdistuva isku voi irrottaa iskukohdasta pieniä murusia, jotka iskuenergia kuumentaa hehkuviksi. Alumiini ja kupari ovat pehmeitä ja sitkeitä metalleja. Ne eivät murru, vaan muokkautuvat iskun ansiosta ja muodonmuutos varastoi suuren osan iskuenergiasta metalliin. Alumiinin ja kuparin teräksiä parempi lämmönjohtavuus myös kuljettaa iskun synnyttämän lämmön nopeammin iskettävään metalliin. Tämä alentaa iskukohdassa syntyvää huippulämpötilaa. Kipinöimättömyys koskee alumiinin ja kuparin lisäksi myös alumiini- ja kuparipohjaisia metalliseoksia. Kipinöimättömien materiaalien ja työkalujen käyttö on tärkeää mm. nestemäistä maakaasua kuljettavilla laivoilla.

K: Mikä tekee raudasta teräksen?
V: Rautaan pieninä pitoisuuksina seostettu hiili saa aikaan lujuuden ja kovuuden kasvua ja tuo mukanaan mahdollisuuden lujuuden ja kovuuden edelleen kasvattamiseen lämpökäsittelyjen (esim. karkaisu) avulla. Tästä syystä näitä rauta-hiiliseoksia on ryhdytty kutsumaan teräksiksi.

K: Mikä tekee teräksestä ruostumattoman?
V: Teräkseen seostettu kromi saa yli 10,5 %:n pitoisuuksina aikaan ohuen, mutta hyvin kestävän ja pinnassa hyvin kiinni pysyvän kromioksidikalvon muodostumisen teräksen pinnalle. Tämä kalvo suojaa teräksen korroosiolta ja tekee siitä ruostumattoman. Se estää myös nikkelin liukenemista teräksestä ympäristöön ja tekee ruostumattomat teräkset turvallisiksi useimmille nikkeliallergikoille.

K: Mikä on kevein ja mikä raskain metalli?
V: Alkuainemetalleista kevein on litium (tiheys 0,53 g/cm3). Raskain on iridium (22,5 g/cm3). Rakenteissa käytettävistä metalleista kevein on magnesium (1,74 g/cm3). Raskaita käyttömetalleja ovat platina (21,4 g/cm3), kulta ja wolframi (molemmat 19,3 g/cm3). Lyijyn tiheys on 11,4 g/cm3.

K: Miksi ja miten kuparin väri muuttuu ulkoilmassa?
V: Kupari reagoi ympäristön aineosien kanssa muodostaen pinnalleen reaktiotuloksista koostuvan patinan. Patina suojaa kuparia korroosiolta ja tekee siitä kestävän. Patinan muodostumisen myötä kuparin alkuperäinen kirkas väri tummuu ja muuttuu ajan myötä hyvin tummanruskeaksi. Aikaa myöten patinan väri alkaa vaalentua ja täysin muodostunut patina on lopulta vaaleanvihreä. Siten esim. vanhojen kirkkojen katon vaaleanvihreä väri ei ole peräisin maalista, vaan patinoituneesta kuparista. Myös uusi kuparipinta voidaan patinoida keinotekoisesti.

K: Miksi valetut alumiinituotteet ovat vähemmän sitkeitä kuin alumiinilevyt tai –profiilit?
V: Valettaviin alumiinilajeihin lisätään valuominaisuuksien parantamiseksi piitä. Se muodostaa jähmettyvään alumiiniin erillisiä piisulkeumia, jotka alentavat sitkeyttä. Sitkeyttä voidaan lisätä ennen valua toteutettavilla sulankäsittelyillä. Muokkaamalla valmistetuissa alumiinilevyissä ja profiileissa voi myös olla piitä. Pienemmän pitoisuutensa ansiosta se ei kuitenkaan muodosta sitkeyttä alentavia sulkeumia.

K: Entä erot valurautojen ja terästen sitkeydessä?
V: Perussyy sitkeyseroihin on sama kuin alumiinivalujen tapauksessa. Nyt vain sulkeumia muodostavana aineena on hiili, joita valurautoihin lisätään valettavuuden parantamiseksi. Myös valurautojen sitkeyttä voidaan lisätä ennen valua tehtävillä sulankäsittelyillä.

Kysy tai kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Vieritä ylös