pH είναι ένας τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου σε ένα υδατικό διάλυμα. Με pH συμβολίζεται ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου [Η+] στο διάλυμα pH = -log[H+]. Αποτελεί μέτρο οξύτητας ή αλκαλικότητας μιας χημικής ουσίας, εξ??? ου και αναφέρεται ως ενεργός οξύτητα. Ορίζεται με μια κλίμακα από το 0 έως το 14 όπου
pH < 7 – όξυνα διαλύματα (π.χ. καφές, ξύδι, χυμός λεμονιού, γαστρικό υγρό)
pH > 7 – αλκαλικά διαλύματα (π.χ. σίελο, αίμα, θαλασσινό νερό, χλωρίνη)
pH = 7 – ουδέτερα διαλύματα (καθαρό νερό)

Ανόπτηση βλέπε ‘θερμικές κατεργασίες’

Άτομο βλέπε ‘χημικό στοιχείο’

Εμβαπτότητα είναι η ευκολία ενός χάλυβα να σχηματίζει μαρτενσίτη κατά τη βαφή – βλέπε ‘θερμικές κατεργασίες’

Θερμικές κατεργασίες (heat treatments) εννοούμε την ελεγχόμενη θέρμανση και ψύξη του χάλυβα για τη μεταβολή της μικροδομής του με στόχο τη διαμόρφωση των ιδιοτήτων του. Με τον όρο ανόπτηση (annealing) περιγράφουμε τις θερμικές κατεργασίες που έχουν στόχο να μαλακώσουν το υλικό ή να αυξήσουν την ολκιμότητα και τη δυσθραυστότητά του. Η ανόπτηση περιλαμβάνει θέρμανση του υλικού σε συγκεκριμένη θερμοκρασία, παραμονή στη θερμοκρασία αυτή για κάποιο χρονικό διάστημα και ψύξη στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Μπορεί να διακριθεί σε
Πλήρης ανόπτηση (full annealing) έχει στόχο να μαλακώσει ο χάλυβας πριν οποιαδήποτε μηχανουργική κατεργασία. Η ψύξη είναι αργή και πραγματοποιείται συνήθως μέσα στο φούρνο.
Εξομάλυνση (normalizing) έχει στόχο την ομογενοποίηση των κραματικών στοιχείων για τον όσο το δυνατών ομοιογενή μετασχηματισμό του ωστενίτη κατά την ψύξη. Περιλαμβάνει θέρμανση στην ωστενιτική περιοχή σε θερμοκρασίες υψηλότερες από αυτές που πραγματοποιείται η πλήρης ανόπτηση. Η ψύξη πραγματοποιείται στον αέρα.
Αποτατική ανόπτηση (stress relief annealing) έχει ως στόχο τη χαλάρωση των παραμενουσών τάσεων, που προκαλούνται κυρίως από τις μεταβολές του όγκου, που προκύπτουν από τους μετασχηματισμούς φάσεων στους χάλυβες.
Οι θερμικές κατεργασίες χρησιμοποιούνται και για την ισχυροποίηση των χαλύβων. Κλασική θερμική κατεργασία για την σκλήρυνση του χάλυβα είναι η βαφή και επαναφορά (quenching and tempering). Μετά την ωστενιτοποίηση του χάλυβα σε υψηλή θερμοκρασία όπου πραγματοποιείται διαλυτοποίηση των κα??βιδίων των κραματικών στοιχείων που περιέχει ο χάλυβας, υφίσταται βαφή σε κάποιο μέσο (αέρας, λάδι ή νερό) ανάλογα με την εμβαπτότητά του. Δηλαδή ο χάλυβας υπόκειται σε απότομη ψύξη από την ωστενιτική περιοχή για τον σχηματισμό μαρτενσίτη. Τη βαφή ακολουθεί η θερμική κατεργασία ??ης επαναφοράς για τη βελτίωση της ολκιμότητας με μικρή σχετικά μείωση της σκληρότητας.
Τέλος, σημειώνουμε την ύπαρξη των επιφανειακών κατεργασιών (surface treatments) που επηρεάζουν μόνον την επιφάνεια ενός μηχανολογικού στοιχείου (π.χ. ενανθράκωση και εναζώτωση που είναι ο εμπλουτισμός με άνθρακα και άζωτο για την αύξηση της επιφανειακής σκληρότητας).

Ιόντα βλέπε ‘χημικό στοιχείο’

Καρβίδιο είναι μία ένωση που αποτελείται από άνθρακα και ένα λιγότερο «ηλεκτροαρνητικό» (electronegative) στοιχείο. Με τον όρο «ηλεκτροαρνητικό» εννοούμε τη χημική ιδιότητα της τάσης ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή της ιδιότητας αυτής, τόσο πε??ισσότερο ένα στοιχείο έλκει ηλεκτρόνια προς αυτό.

Κράμα είναι το υλικό που συνίσταται από διαφορετικές χημικές ουσίες. Όταν είναι στερεό, χαρακτηρίζεται από τη συμμετοχή και όλων των ουσιών στο κρυσταλλικό πλέγμα. Δηλαδή, το σώμα είναι κρυσταλλικό και σε αυτόν τον κρύσταλλο τα άτομα των συστατικών του είναι διατεταγμέ??α στο χώρο σαν να είναι άτομα του ίδιου είδους. Το κρυσταλλικό πλέγμα αντικατοπτρίζει τη γεωμετρική δόμηση μιας χημικής ουσίας. Ονομάζεται κρύσταλλος στην περίπτωση του στερεού υλικού που παρουσιάζει κανονική γεωμετρική διάταξη των δομικών μερών του. Το κρυσταλλικό πλέγμα ανά??ογα με τη γεωμετρική διάταξη που σχηματίζουν τα άτομα ή άλλου είδους σωματίδια στο εσωτερικό της ουσίας , διακρίνεται σε επτά κρυσταλλικά συστήματα : εξαγωνικό, κυβικό, μονοκλινές, ορθορομβικό, πομβοεδρικό, τετραγωνικό και τρικλινές.

Μετάλλευμα είναι το υλικό που εξορύσσεται από ένα κοίτασμα. Μπορεί να είναι είτε ορυκτό είτε πέτρωμα. Ορυκτό είναι ένα φυσικό ανόργανο στοιχείο ή ένωση με συγκεκριμένη δομή (συνήθως κρυσταλλική), συγκεκριμένη χημική σύσταση και συγκεκριμένες φυσικές ιδιότητες. Ως πέτρωμα χαρακτηρίζεται ο γεωλογικός σχηματισμός που αποτελείται από ένα ή περισσότερα ορυκτά.

Μέταλλο κατηγορία χημικών στοιχείων (στοιχείο, ένωση ή κράμα) που εμφανίζουν ορισμένες κοινές ιδιότητες όπως η λάμψη, η υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, καθώς και η δυνατότητα σχηματισμού ελασμάτων (ελατά) και συρμάτων (όλκιμα). Τα περισσότερα έχουν μεγάλη πυκνό??ητα και είναι σκληρά και ανθεκτικά (σίδηρος, χαλκός, αλουμίνιο, νάτριο, ασβέστιο, ψευδάργυρος, μαγνήσιο, τιτάνιο, ουράνιο κτλ). Εκτός του υδραργύρου, σε θερμοκρασία δωματίου 20℃ είναι στερεά. Στα μέταλλα, τα άτομά τους χάνουν ηλεκτρόνια σχηματίζοντας θετικά ιόντα (κατιόντα). Αυτά τα ιόντα περιστοιχίζονται από απομονωμένα ηλεκτρόνια, που είναι υπεύθυνα για την υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Το στερεό υλικό που δημιουργείται συγκρατείται από τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ιόντων και του νέφους ηλεκτρονίων που τα περιβάλουν και ονομάζονται μεταλλικοί δεσμοί. Τα μέταλλα εξάγονται από τα μεταλλεύματα μέσω μιας σειράς διαδικασιών που περιγράφονται με τον όρο μεταλλουργία. Εκτός των μετάλλων, υπάρχουν άλλες δύο μεγάλες κατηγορίες χημικών στοιχείων, τα μεταλλοειδή και τα αμέταλλα.

Μηχανικές ιδιότητες περιγράφουν την ικανότητα ενός υλικού να συμπιεστεί, να επιμηκυνθεί, να καμφθεί και να κοιλανθεί.


15. Rm=ultimate tensile strength, Rp02=yield strength and A5/A80=elongation to fracture

Μικροδομή ορίζεται ως η δομή της επιφάνειας ενός υλικού όπως αποκαλύπτεται στο μικροσκόπιο σε 25 Χ μεγέθυνση. Η μικροδομή ενός υλικού (το οποίο γενικά μπορεί να ταξινομηθεί ως μεταλλικό, πολυμερές, κεραμικό και σύνθετο) επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τις φυσικές ιδιότητές του, όπως την σκληρότητα, την ολκιμότητα, την αντοχή στη διάβρωση, τη φθορά από καταπόνηση και τη συμπεριφορά σε αυξομειώσεις της θερμοκρασίας. Αυτές οι ιδιότητες επηρεάζουν με τη σειρά τους τη χρήση του κάθε υλικού σε διαφορετικές βιομηχανικές εφαρμογές.


16. Increasing the nickel content changes the microstructure of the stainless steels.

Όριο διαρροής (yield strength) καλείται η κρίσιμη τιμή εφαρμοζόμενης τάσης σε ένα στερεό σώμα πέρα από την οποία μέρος της παραμόρφωσης παύει να είναι ελαστική και γίνεται πλαστική. Είναι η μέγιστη τάση που επιτρέπεται να παραλάβει μια κατασκευή διότι πέρα από αυτό υπάρχει μόνιμη παραμόρφωση. Τάση ονομάζουμε τη δύναμη που ασκείται ανά μονάδα επιφάνειας της διατομής (δηλαδή στην επιφάνεια νοητής τομής στερεού σώματος).

Όριο θραύσης (tensile strength) καλείται το μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει ένας χάλυβας όταν επιμηκύνεται ή τραβιέται από τα δύο άκρα πριν το δοκίμιο του χάλυβα αρχίσει να δημιουργεί σχήμα «λαιμού». Το όριο θραύσης μετριέται σε μονάδα δύναμης ανά επιφάνεια (MPa ή Nt/m²) και εί??αι σημαντική ιδιότητα για τον χαρακτηρισμό της αντοχής του χάλυβα σε ορισμένες εφαρμογές που απαιτείται υλικό ιδιαίτερα υψηλής αντοχής. Οι διφασικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (duplex) έχουν ιδιαίτερα υψηλό όριο θραύσης σε σύγκριση με τους ωστενιτικούς χάλυβες.


17. UTS (ultimate tensile strength) is measured in Mpa (1Mpa=1N/mm3=145PSI=0,1 kg/mm3) and represents maximum resistance at failure. YS (yield strength) refers to the beginning of the “plastic” phase, where elongation no longer disappears when the stress is removed.

Σίδηρος το χημικό στοιχείο με σύμβολο Fe είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 26, θερμοκρασία τήξης 1535℃ και βρασμού 2750℃. Είναι το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στον στερεό φλοιό της γης μετά το οξυγόνο (O), το πυρίτιο (Si), και το αργίλιο (Al). Επίσης είναι το μέταλλο με την πιο ευρεία χρήση, κυρίως με τη μορφή των δύο σημαντικότερων κραμάτων του, του χάλυβα και του χυτοσιδήρου (κράμα σιδήρου με άνθρακα C > 2,1 %).

Σταθεροποιητής στη χημεία ονομάζεται η ουσία που τείνει να αναστέλλει την αντίδραση μεταξύ δύο ή περισσότερων ουσιών. Στους ανοξείδωτους χάλυβες, η προσθήκη τιτανίου και νιόβιου, εμποδίζουν την καθίζηση καρβιδίων του χρωμίου ως επακόλουθο θερμικής επεξεργασίας ή συγκόλλησης.

Στερεό διάλυμα είναι ένα διάλυμα στερεής κατάστασης μίας ή περισσότερων ουσιών διαλυμένων εντός ενός διαλύτη (διαλυτικό μέσο π.χ. υγρό). Ένα τέτοιο μείγμα το χαρακτηρίζουμε ως διάλυμα αντί ένωση, όταν η κρυσταλλική δομή του διαλύτη παραμένει αμετάβλητη μετά την πρόσθεσ?? των ουσιών και το μίγμα παραμένει σε μια μοναδική ομοιογενή φάση. Αυτό ως συνήθως συμβαίνει όταν τα στοιχεία (μέταλλα επικρατέστερα) που διαλύονται βρίσκονται σε κοντινή θέση στον περιοδικό πίνακα (βλέπε ‘χημικό στοιχείο’). Αντίθετα, μία χημική ένωση είναι γενικά αποτέλεσμα δύο στοιχείων που δεν βρίσκονται κοντά στον περιοδικό πίνακα.

Φάση στη φυσική είναι το διάστημα - θερμοδυναμικό σύστημα - κατά το οποίο όλες οι φυσικές ιδιότητες του υλικού παραμένουν ουσιαστικά ομοιόμορφες – αμετάβλητες. Η μετάβαση ενός υλικού από μια φάση σε άλλη σχετίζεται με αλλαγές στην κατάστασή του (π.χ. από στερεό σε υγρό) ή πιο δυσδιάκριτες αλλαγές όπως αυτές στην κρυσταλλική δομή του.

Φυσικές ιδιότητες περιγράφουν την ικανότητα ενός υλικού να υποστεί διαστολή και συστολή, καθώς και την αγωγιμότητά του στον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα.


18. Physical properties

Χημικός καθαρισμός με αυτόν τον όρο αναφερόμαστε στη διαδικασία του καθαρισμού με οξύ και στη διαδικασία της παθητικοποίησης που έπεται αυτής του καθαρισμού. Ο καθαρισμός με οξύ (pickling) συμβάλει στην απομάκρυνση ενός λεπτού στρώματος μετάλλου από την επιφάνεια του ανοξ??ίδωτου χάλυβα. Μίγματα νιτρικού και υδροφθορικού οξέως είναι αυτά που συνήθως χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό των ανοξείδωτων χαλύβων. Η παθητικοποίηση (passivation) είναι μια διαδικασία που λαμβάνει χώρα φυσικά στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα, ενδέχεται όμως να υπάρξουν συνθήκες όπου είναι απαραίτητο να την ενισχύσουμε με τη χρήση οξειδωτικών οξέων. Διαλύματα νιτρικού ή κιτρικού οξέως χρησιμοποιούνται για την παθητικοποίηση ανοξείδωτων επιφανειών. Στις περιπτώσεις που η επιφάνεια του μετάλλου έχει υπολείμματα γράσου, λαδιού ή άλλων ανόργανων ουσιών, τότε η απομάκρυνσή τους επιβάλλεται να προηγείται της εφαρμογής των οξέων για τον καθαρισμό και την παθητικοποίηση. Τα προαναφερθέντα ισχύουν για όλους τους τύπους ανοξείδωτου χάλυβα.

Χημικό στοιχείο είναι μια χημική ουσία που δεν μπορεί να αλλάξει ή να διαιρεθεί σε άλλες απλούστερες. Η μικρότερη μονάδα της είναι το άτομο. Το άτομο αποτελείται από τα

Πρωτόνια - ένα στοιχείο περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων σε όλα τα άτομά του. Έχουν θετικό φορτίο και μαζί με τα νετρόνια (που δεν φέρουν φορτίο) αποτελούν τον πυρήνα του ατόμου και ονομάζονται νουκλεόνια.

Ηλεκτρόνια – ηλεκτρονικό νέφος που περιβάλλει τον πυρήνα με αρνητικό φορτίο και μικρότερη μάζα Ο αριθμός πρωτονίων του ατόμου που καθορίζει το είδος του στοιχείου, λέγεται ατομικός αριθμός (Ζ) και αποτελεί τον αριθμό ταυτότητας του στοιχείου. Όλα τα άτομα ενός στοιχείου έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό. Το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων που υπάρχουν στον πυρήνα ενός ατόμου λέγεται μαζικός αριθμός (Α).

Τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα αν έχουν ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια έχουν τη δυνατότητα μεταφοράς σε άλλα γειτονικά άτομα ή να μοιρασθούν μεταξύ τους. Άτομα τα οποία έχουν έλλειμμα ή περίσσεια ηλεκτρονίων, ονομάζονται ιόντα και φέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Όταν τα άτομα αποκτήσουν ηλεκτρόνια τότε σχηματίζουν ιόντα με αρνητικά ηλεκτρικά φορτία και ονομάζονται ανιόντα. Αντίθετα, όταν χάνουν ηλεκτρόνια μετατρέπονται σε κατιόντα, δηλαδή με θετικό φορτίο. Τα άτομα όταν ενώνονται σε χημικές ενώσεις προσπαθούν να αποκτήσουν την ελάχιστη ενέργεια. Αυτό γίνεται με τους εξής χημικούς δεσμούς ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ το άτομο μοιράζεται ηλεκτρόνια με άλλα άτομα ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΟΣ ανταλλαγή ηλεκτρονίων με άλλα άτομα Ο αριθμός ηλεκτρονίων στον εξωτερικό φλοιό ενός ατόμου διέπει τη δεσμική συμπεριφορά του (αλκάλια 1 ηλεκτρόνιο, αλογόνα 7 ηλεκτρόνια). Κάθε άτομο είναι περισσότερο ευσταθές όταν έχει συμπληρωμένο φλοιό σθένους (π.χ. ευγενή αέρια) και σχηματίζει κατ΄ επέκταση λίγες χημικές ενώσεις. Άτομα με λίγα ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους είναι περισσότερο δραστικά, όπως και άτομα που χρειάζονται λίγα μόνο ηλεκτρόνια (όπως τα αλογόνα) για τη συμπλήρωση του φλοιού σθένους. Ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων τα ταξινομεί σύμφωνα με τις ομοιότητες και τις διαφορές τους. Στον πίνακα αυτό, τα στοιχεία είναι διατεταγμένα σε κάθετες στήλες που λέγονται ομάδες και σε οριζόντιες γραμμές που λέγονται περίοδοι, εμφανιζόμενα κατά αύξουσα σειρά του ??τομικού αριθμού τους. Η θέση και οι ιδιότητες κάθε στοιχείου καθορίσθηκαν από τη διάταξη των ηλεκτρονίων στους φλοιούς (στοιβάδα) των ατόμων τους. Συνεπώς, τα στοιχεία στην ίδια στήλη του πίνακα έχουν ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων και επακόλουθα όμοιες χημικές ιδιότητες. Ενώ τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια σειρά (περίοδο) διαθέτουν τα ηλεκτρόνιά τους κατανεμημένα στον ίδιο αριθμό στοιβάδων (στη θεμελιώδη κατάσταση), εμφανίζοντας παρόμοιες φυσικές ιδιότητες. Ως χημικές ιδιότητες προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά μιας ουσίας που επηρεάζουν τη συμπεριφορά της όταν αλληλεπιδρά με άλλες ουσίες υπό οποιεσδήποτε συνθήκες και εξαρτώνται από τη χημική σύσταση της ουσίας. Ενώ φυσικές ιδιότητες είναι το χαρακτηριστικό γενικό γνώρισμα ενός σώματος στη φυσική του συμπεριφορά. Δηλαδή η κατάσταση που βρίσκεται ένα σώμα (στερεό, υγρό, αέριο), η θερμοκρασία, το μέγεθός του κτλ. Οι φυσικές ιδιότητες δεν εξαρτώνται από τη χημική σύσταση του σώματος. Σημειώνουμε πως τα βασικά κραματικά στοιχεία που περιέχονται στους ανοξείδωτους χάλυβες βρίσκονται κοντά στον περιοδικό πίνακα έχοντας παρόμοιο ατομικό αριθμό (Ti 22, Cr 24, Mn 25, Fe 26, Ni 28).